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