3.2. Обратные реакции, возникающие между функциональными блоками

На рисунке 3.2.1 в качестве примера показаны простейшая измерительная система и ее функциональная схема, которая идеализирована, так как в ней не отражены обратные воздействия и возмущающие факторы.

Рисунок 3.2.1 – Простейшая система для измерения температур и её функциональная схема: 1 – восприятие, 2 – преобразование, 3 - усиление, 4 – передача, 5 – преобразование, 6 – вычисления, 7 – изображение сигнала

В схеме, приведенной на рисунке 3.2.2, нанесены возмущения.

Рисунок 3.2.2 – Функциональная схема системы с указанием возмущений, вызываемых помехами: А – внешние помехи (например, влияние температуры), Б – внутренние помехи (например, трение сцепления), В - обратная реакция (например, отвод тепла), 1 – датчик, 2 – усилитель, 3 – линия передачи, 4 – измерительный камера манометра, 5 – мембрана с пружиной, усиление, 6 – шкала

Из этой схемы следует, что при соединении различных функциональных блоков необходимо учитывать вводимые при этом в измерительную систему источники помех (например, обратные реакции отдельных блоков). Для анализа динамических погрешностей при изменяющихся во времени измеряемых величинах необходимо преобразовать функциональные схемы и схемы прохождения сигналов.

Чтобы подчеркнуть значение обратных реакций блоков, ниже рассмотрены в качестве примера функциональная схема и схема прохождения сигналов для двух функциональных блоков схемы, изображенной на рисунке 3.2.3.

На рисунке 3.2.3 а представлены элементы пневматической линии и измерительной камеры манометра и их обозначения в виде функциональных блоков. На рисунке 3.2.3 б показаны их схемы замещения, а на рисунке 3.2.3 в - схемы прохождения сигналов.

Рисунок 3.2.3 – Обратные реакции, возникающие при соединении элементов системы: а – элементы и их функциональные блоки (1 – пневматическая линия, 2 – мембранная камера манометра, 3 – передача, 4 – преобразование сигнала), б – схемы замещения элементов (1 – дроссель, 2 – ёмкость), в – схемы прохождения сигналов в элементах, г – система, собранная из двух элементов и её функциональная схема (1 – передача, 2 – преобразование сигнала), д – схема прохождения сигналов

При этом рассмотрен трубопровод в ненагруженном состоянии (расход m = 0) и не учитывается вызываемое перемещением мембраны изменение объема мембранной камеры. Схемы прохождения сигналов просты. На дросселях устанавливается расход m, пропорциональный перепадам давлений (Р₂ – Р₃) или (Р₃ –Р₄). Поступающее количество среды интегрируется в емкостях, давление в которых пропорционально возрастает. Если соединить показанные на рисунке 3.2.3 г функциональные блоки, то схема 3.2.3 д будет соответствовать схеме прохождения сигнала. Из схемы видно, что возникает дополнительная реакция: необходимый для заполнения мембранной камеры воздух отбирается из трубопровода, в результате чего несколько снижается изменение давления в трубопроводе. Приведенный пример подчеркивает необходимость при построении измерительных систем из отдельных функциональных блоков или из отдельных элементов наряду о анализом погрешностей, вызываемых внешними и внутренними помехами, учитывать и обратные реакции.