Состав суммарной погрешности преобразования во многом зависит от применяемой структуры преобразования, т. е. способа соединения между собой используемых преобразователей. Методы построения измерительных преобразователей делятся на два основных класса: метод прямого преобразования и метод уравновешивающих преобразователей.
Метод прямого преобразования характеризуется тем, что все преобразования информации производятся только в одном, прямом направлении – от входной величины Х через посредство одной цепи измерительных преобразователей П1, П2 к выходной величине Yвых (рис. 1.3, а). Y1,Y2… – промежуточные выходные величины преобразователей. Результирующая чувствительность всего канала определяется произведением чувствительностей всех составляющих его преобразователей, а результирующая погрешность канала в равной мере определяется погрешностями всех преобразователей.
Метод уравновешивающих преобразователей характеризуется тем, что используются две цепи преобразователей (рис. 1.3, б): цепь прямого преобразования, состоящая из преобразователей К1, К2.., и цепь обратного преобразования, состоящая из преобразователя β. Метод уравновешивания отличается тем, что с помощью цепи β создается величина Ху, однородная с входной преобразуемой величиной Х и уравновешивающая ее, в результате чего на вход цепи К поступает только небольшая часть входной преобразуемой величины Х, и цепь служит лишь для обнаружения степени неравновесия.
Рис. 1.3. Схемы построения измерительных преобразователей:
а) метод прямого преобразования; б) метод уравновешивания
Резистивные преобразователи
Резистивными называются преобразователи, в которых входная неэлектрическая величина Х преобразуется в изменение электрического активного сопротивления R. Последнее может быть вызвано различными эффектами в преобразующем элементе, например нагреванием или охлаждением, воздействием светового потока (как в фотопроводящих преобразователях), увлажнением, осушением, механическим перемещением контактной щетки реостата. R = f (Х) – функция преобразования резистивного преобразователя.
Контактные преобразователи длины
Контактные преобразователи – это измерительные преобразователи неэлектрических величин, в которых измеряемое механическое перемещение преобразуется в замкнутое или разомкнутое состояние контактов, управляющих электрической цепью. Входной величиной является перемещение.
Имеется два электрических контакта 4 и 5 (рис. 2.1), замыкание которых происходит в функции измеряемого перемещения – изменения размера изделия 1. При увеличении размера изделия шток 3 переместится в направляющих 2 и укрепленный на нем контакт 4 войдет в соприкосновение с контактом 5. При этом сопротивление между контактами 4 и 5 изменится от бесконечности до малого значения, определяемого значением контактного сопротивления.
Рис. 2.1. Схема контактного преобразователя
Достоинства: простота конструкции, высокая надежность, малая масса, малые габаритные размеры. Недостатки: погрешность контакта, зависимость сопротивления от нескольких входных величин, недостаточная стабильность. Такие преобразователи широко используются для контроля деталей. Погрешность срабатывания контактных преобразователей находится в пределах 1 – 2 мкм [5].