Информационно-измерительная система контроля уровня топлива в летательных аппаратах

Контрольная работа - Транспорт, логистика

Другие контрольные работы по предмету Транспорт, логистика

олжен превышать 5 В. Примем этот параметр в качестве расчетного. Тогда максимальное напряжение на резисторе нагрузки токового выхода датчика составит 5 В. Определим сопротивление нагрузки Rн :

 

Ом

 

Для обеспечения десятипроцентного запаса по перегрузке примем Rн = 330 Ом.

При этом минимальное и максимальное напряжение на нагрузочном резисторе (на входе СПУ) составит:

 

 

Дальнейшего усиления сигнала (при максимальном входном сигнале АЦП 5 В) не требуется, поэтому коэффициенты передачи ДМ, ФНЧ приняты равными единице.

Теперь по полученному уравнению преобразования (5.1) и (5.2) составим уравнение погрешностей канала измерения давления. Уравнение погрешностей составим отдельно для мультипликативной и аддитивной составляющих.

Определим коэффициенты влияния yi мультипликативной погрешности каждого блока канала на суммарную составляющую мультипликативной погрешности. Согласно, коэффициенты влияния i-го блока на суммарную погрешность ?i определяются следующим образом:

 

.

 

Определим коэффициент влияния измерительного преобразователя давления ?Д:

 

.

 

Таким же образом определяем остальные коэффициенты влияния:

 

.

 

Для мультипликативной составляющей погрешности измерительного канала запишем реальное уравнение преобразования:

SСKД(1+gД)КДМ(1+gДМ)КФНЧ(1+gФНЧ)КУ(1+gУ )КАЦП(1+gАЦП),

 

где КД … КАЦП - идеальные коэффициенты передачи блоков;

gД … gАЦП - мультипликативная составляющая погрешности блока.

После алгебраических преобразований, пренебрегая погрешностями второго и более порядка малости, получим:

 

где Кi0 - идеальный коэффициент передачи i-ого блока, входящего в состав измерительного канала;

gi - мультипликативная составляющая погрешности i-ого блока.

С учетом того, что все коэффициенты влияния ?i равны 1, выражение для систематической составляющей мультипликативной суммарной погрешности gSсист примет вид:

 

 

где giсист - систематическая составляющая мультипликативной погрешности i-го блока.

Случайная составляющая суммарной мультипликативной погрешности gSсл зависит от законов распределения суммируемых погрешностей и наличия корреляции между ними. Предположим, что составляющие погрешностей отдельных блоков некоррелированы и распределены по нормальному закону. В этом случае для среднеквадратического отклонения мультипликативной составляющей погрешности (с учетом, что yi =1) справедлива формула:

 

 

где s(gSсл) - с.к.о. мультипликативной составляющей суммарной погрешности измерительного канала.

Предел допускаемой мультипликативной составляющей суммарной погрешности gS составит:

 

где k - коэффициент, учитывающий закон распределения суммарной погрешности (для нормального закона k=3 при доверительной вероятности Рдов=0,997).

Уравнение погрешности для аддитивной составляющей измерительного канала имеет вид:

 

 

где Di - значение аддитивной погрешности, действующей на входе i-го блока.

Приведем эту погрешность ко входу измерительного канала, согласно нормирования погрешности в ТЗ, разделив ?? на коэффициент преобразования канала К? :

 

,

 

где ?i - коэффициенты влияния аддитивной погрешности i -го блока;

?i - приведенная к входу аддитивная погрешность i-го блока.

Коэффициенты влияния ui соответственно равны:

 

u1 =1;

u2 = 1 / KД;

u3 = 1 / KД КДМ;

u4 = 1 / KД КДМ КФНЧ;

u5=1 / KД КДМ КФНЧ КУ .

 

Случайные составляющие аддитивной погрешности, приведенные ко входу i-го блока суммируются геометрически (при отсутствии корреляции):

 

,

 

где - среднеквадратичное отклонение (с.к.о.) случайной составляющей аддитивной погрешности;

- с.к.о. случайной составляющей аддитивной погрешности i-го блока;

ui - коэффициент влияния случайной составляющей аддитивной погрешности i-го блока.

Предел допускаемой аддитивной составляющей погрешности канала измерения давления составит:

 

,

 

где k - коэффициент, учитывающий закон распределения .

На основании уравнений погрешности проведем предварительное распределение погрешностей между блоками измерительного канала.

Предварительный анализ и распределение погрешностей между блоками проведем с учетом уравнения погрешностей. Суммарную погрешность измерения - 3% распределим на мультипликативную gS и аддитивную составляющую dS следующим образом:

gSU = 1,8% и dSU = 1,2%.

 

Источниками возникновения мультипликативных погрешностей канала измерения уровня топлива являются:

погрешность коэффициента преобразования Д (в том числе его нелинейность);

погрешность коэффициента передачи ДМ, вызванная погрешностями резистора - шунта и нестабильностью коэффициента передачи активных элементов;

погрешность коэффициента передачи ФНЧ;

погрешность коэффициента передачи У;

погрешность преобразования в конечной точке шкалы АЦП и нелинейность шкалы преобразования.

Причинами возникновения аддитивных погрешностей являются:

собственные шумы Д;

напряжение смещения операционных усилителей блока ДМ;

погрешности, вызванные конечным значением коэффициента ослабления синфазных составляющих и питающих напряжений операционных усилителей блока ДМ;

напряжение смещения ОУ ФНЧ;

напряжение смещения шкалы