ПІДВИЩЕННЯ ЛІНІЙНОСТІ ВИСОКОЧУТЛИВИХ ІМПЕДАНСОМЕТРИЧНИХ СЕНСОРНИХ СИСТЕМ

Анотація

Стаття присвячена розробці принципів побудови вимірювальних каналів систем з імпедансними сенсорами, які поєднують високу чутливість, широкий діапазон виміру, точність і високу швидкодію. Для цього застосовуються комбіновані методи вимірювання зі швидким, низько дискретним, і повільним, високо дискретним, порівнянням вимірюваного і зразкового сигналів, які реалізуються з використанням мостів змінного струму та інтегруючих АЦП зі змінною швидкістю розряду. В таких приладах на певних рівнях сигналів може виникати деяка нестійкість їх перетворення через вплив шумів при низько дискретному порівнянні. Це призводить до наявності на характеристиці перетворення каналу рівномірно розподілених вузьких зон з аномально підвищеною дисперсією одержуваних результатів. Така дисперсія є причиною виникнення в цих зонах специфічної диференціальної нелінійності при усередненні отриманих даних. У статті розглядаються можливості усунення впливу таких явищ на точність вимірювального каналу. Запропоновані методи розпізнавання зон нестійкості засновані на аналізі форми відгуків на ступінчасту модуляцію вимірювального сигналу в мостовому колі і характеру розподілу ймовірностей значень одержуваних даних. Критерії для такого аналізу, сформульовані в статті, дозволяють проводити його в реальному часі, одночасно з усередненням результатів вимірювальних перетворень і іншою обробкою даних. Принципи побудови імпедансометричного каналу, які описані в роботі, дозволяють реалізувати інтелектуальні алгоритми вимірювань, істотно підвищити розрізнювальну здатність і знизити похибки приладів без помітного зниження їх швидкодії. У статті наводяться експериментальні дані, що підтверджують можливість зниження нелінійності перетворення сигналів сенсорів до рівня 0,001% і відносної похибки їх вимірювання в декадному діапазоні змін до 0,01%.