Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Характеристики преобразователей



Выше было показано, что каждое ИУ состоит из ряда преобразователей: электромеханических датчиков и указателей, усилителей, выпрямителей, формирующих устройств и т. п. Естественно, что точность и надежность измерительной аппаратуры в целом, ее рабочий диапазон, динамические характеристики определяются соответствующими характеристиками отдельных преобразователей и прежде всего — характеристиками электромеханических датчиков и указателей.

Электромеханические датчики и указатели обычно состоят из неподвижной и подвижной частей. На подвижную часть воздействует сила (момент), являющаяся результатом воздействия измеряемой величины. На рис. 2.21 изображена обобщенная схема устройства датчиков и указателей.

Рис. 2.21. Обобщенная схема конструкций датчиков и указателей.

 

Масса т (момент инерции J для подвижных частей, закрепленных на оси) через пружину, характеризующуюся жесткостью К, связана с неподвижной частью устройства. При воздействии силы F (момента М), вызванной появлением изме­ряемой величины, противодействующая сила (момент) пружины стремится уравновесить силу F. Вследствие инерции процесс уравновешивания сопровождается колебаниями подвижной части. Чтобы нормализовать эти колебания, т. е. обеспечить требуемый переходный процесс, в датчиках и указателях предусматриваются успокоители. На рис. 2.21 Р — коэффициент успокоения.

Движение подвижной части может быть представлено диф­ференциальным уравнением

(2.154)

(для поступательного движения подвижной части) и

(2.155)

(для подвижной части, закрепленной на оси). В1 и В2 — коэффи­циенты в выражениях для силы и момента.

Введем общепринятые обозначения:

круговая частота собственных колебаний :

степень успокоения:

или

чувствительность (коэффициент преобразования) преобразова­теля при неизменном значении измеряемой величины:

Тогда

(2.156)

или в операторной форме

(2.157)

В дальнейшем независимо от способа крепления подвижной части и физической природы выходной параметр будем обозна­чать y(t). Передаточная функция преобразователя может быть записана в виде

(2.158)

Зная передаточные функции отдельных преобразователей и вид функциональной схемы, можно найти передаточную функ­цию ИУ. Очевидно, что вид передаточной функции ИУ в общем случае может значительно отличаться от передаточной функции отдельного преобразователя. Дифференциальное уравнение ИУ в общем случае может быть и более высокого порядка. Динамические свойства преобразователей и ИУ будут рассмотрены ниже. Здесь же рассмотрим статические характеристики преобразователей, т. е, будем полагать, что измеряемый сигнал x(t) принимает некоторое постоянное значение X:



x(t)=Х=const, (2.159)

а переходные процессы, характерные для реакции преобразова­теля на измеряемый сигнал, полностью прекратились:

y(t)=Y=const. (2.160)

Тогда уравнение преобразователя (2.156) принимает вид

Y= W(0)X =Sx(0)X =kx(0)X, (2.161)

где W(0)=Sx(0)=kx(0)=Y/X — передаточная функция, чувстви­тельность, или коэффициент преобразования преобразователя при постоянном входном воздействии. Уравнение (2.161) справед­ливо, если преобразователь линеен. Для нелинейного преобразо­вателя коэффициент преобразования является функцией X. Чувствительность такого преобразователя следует определять как

Sx(0)=kx(0)=dY/dX. (2.162)

Коэффициент преобразования, чувствительность, — одна из важнейших характеристик преобразователя, в большой степени определяющая его качество, и прежде всего - точность преобра­зования.

Не следует путать чувствительность (коэффициент преобра­зования) с понятием порога чувствительности.

Порог чувстви­тельности— это наименьшее значение измеряемой величины, способное вызвать появление сигнала на выходе ИУ. Иногда порог чувствительности называют разрешающей способностью прибора. Это не совсем точно. Понятие «разрешающая способ­ность» является более общим, оно не связывается с началом шкалы прибора. Если порог чувствительности затруднительно оценить количественно, то разрешающая способность, как число достоверно различимых градаций результата измерений во всем диапазоне изменения измеряемой величин, может быть определена по известной погрешности преобразователя.

Важными характеристиками являются также диапазоны пока­заний и измерений преобразователей.



Диапазон показа­ний— это диапазон измеряемых величин от порога чувстви­тельности до верхнего предела, установленного для данного преобразователя, который воспринимается им без искажения. Он определяется как

Dp = Xн/∆Хп (2.163)

где Xн —верхний предел входной величины преобразователя; ∆Хп — порог чувствительности преобразователя..

Диапазон измерений – это диапазон измеряемых (преобразуемых) величин, внутри которого погрешность измерения (преобразования) подчиняется заданным нормам. Ширина диапазона измерений

Dp = Xп/X1, (2.164)

где Х1 — нижнее значение измеряемой (преобразуемой) величины, при котором погрешность измерения (преобразования) не превышает заданной максимальной погрешности измерения (преобразования).

Максимальная погрешность измерения устанавливается экспериментатором.

Из статических характеристик, определяющих качество преобразователей, следует назвать еще одну — мощность преобразователей. Чем больше мощность преобразователя, тем больше мощность выходного сигнала, тем меньше соответственно влияние помех, шумов, дрейфа на точность измерения. С другой стороны, известно, что каждый последующий преобразователь, являясь нагрузкой на предыдущий, может вызвать заметные искажения в работе последнего. Таким образом, мощность преобразователя определяет количественно два вида погрешно­стей измерительных преобразователей. Если первый источник погрешности (шумы, помехи, дрейф) может быть исключен или влияние его может быть снижено за счет рационального устрой­ства преобразователя, его экранирования и т. п., то второй, связанный с реакцией предыдущего преобразователя на подклю­чение последующего, может быть исключен только путем согла­сования преобразователей по мощности. При этом необходимо иметь в виду, что входное сопротивление последующего преобразователя должно быть много больше выходного сопротивления предыдущего преобразователя, если речь идет не о передаче необходимой мощности для работы электромеханического пре­образователя. В последнем случае, естественно, названные сопротивления должны быть по возможности близки друг другу. Погрешность преобразователя, являющуюся также одной из основных характеристик прибора, рассмотрим отдельно.


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!