ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Основні рівняння і властивості вимірювальних перетворювачів

Кожний ВП у вимірювальному колі характеризується комплектом техніко -

економічних характеристик (до яких належать і основні метрологічні характеристики).

Основні метрологічні характеристики ВП:

а - функція перетворення;

б - точність;

в - чутливість;

г - вхідні і вихідні опори;

д - швидкодія.

 

Рис. 1 Рис. 2

 

а) Функція перетворення ВП Розглянемо довільний вимірювальний перетворювач (рис. 1). Вхідна величина - х; вихідна величина - у. Функція перетворення встановлює зв'язок між вхідного і вихідного величинами:

 

Функцію перетворення називають характеристикою вимірювального перетворювача.

Вимірювальні перетворювачі з нелінійною функцією перетворення називають функціональними перетворювачами.

Прикладом функціонального перетворювача може бути лампа розжарювання, якщо її розглядати як перетворювач прикладеної напруги в струм, що проходить через лампу. Річ у тім, що збільшення струму в нитці розжарювання супроводиться підвищенням її температури й опору. Тому залежність між напругою, прикладеною до лампи, і струмом, що проходить по її нитці розжарювання, нелінійна. Інший приклад функціонального перетворювача — напівпровідниковий діод.

Залежність перетворювачів може бути задана аналітично, графіком або таблицею.

Перетворювачі з функцією перетворення вигляду

y = ах + в,

де а і в сталі коефіцієнти називають лінійними перетворювачами.

Для лінійних перетворювачів характерні сталість коефіцієнтів а і в та незалежність їх від значення вхідної величини х.

Коефіцієнт а називають коефіцієнтом перетворення або коефіцієнтом передачі вхідного сигналу на вихід перетворювача.

Прикладом лінійного перетворювача може бути подільник напруги (рис. 2), для якого справедливе

.

 

В цьому випадку .

У випадку лінійних кіл при перетворенні постійних струмів і сталих напруг вихідні величини суворо пропорційні вхідним і коефіцієнт перетворення можна розглянути як сталу величину. При перетворенні синусоїдних струмів і напруг у загальному випадку відрізняються не тільки значення вихідної і вхідної величин, а й їхні фази. Тому коефіцієнт перетворення є комплексною величиною й залежить від частоти.

б) Точність вимірювального перетворювача

Дійсна функція перетворення ВП відрізняється від нормальної. Звичайно ця відмінність мала, проте вона завжди є. Ступінь відмінності

дійсної функції перетворення від нормальної характеризує точність перетворення. Точність є якісною характеристикою ВП. Розрізняють високу точність або низьку точність. Загальноприйнятого кількісного способу вираження точності не існує. Для цієї мети користуються поняттям похибки ВП, під якою розуміють різницю між дійсною й номінальною функціями перетворення. Розрізняють похибки ВП за входом і виходом. Вимірювальний перетворювач можна використати для визначення вихідного сигналу за відомим вхідним. Перший випадок характерний для використання ВП у вимірювальному каналі при передачі вимірювальної інформації, тут інтерес становить похибка ВП за входом. У другому випадку ВП використовується як міра, при цьому становить інтерес його похибка за виходом. Похибки ВП класифікують за ознаками, наведеними на рис. 3.

За способом вираження похибки ВП розділяють на абсолютні, відносні й зведені.

Абсолютною похибкою ВП за входом , називають різницю між істинними значеннями вихідної величини , зведеної до входу, й вхідної величини х:

 

абсолютною похибкою ВП за виходом , називають різницю між значенням

вхідної величини, зведеної до виходу, й істинним значенням величини, яка відповідає вихідному сигналу:

де Кном - номінальний коефіцієнт перетворення.

 

 

Рис. 3. Класифікація похибок ВП

Відносна похибка ВП дорівнює відношенню абсолютної похибки до істинного значення вхідної х — за входом) або вихідної у — за виходом) величини і часто виражається в процентах:

 

       
   
 

 


 

Зведену похибку ВП визначають як відношення абсолютної похибки

       
   

 

 


до нормуючого значення вхідної або вихідної величини і виражають звичайно в процентах:

Нормуючимназивають умовно прийняте значення, яке у ВП звичайно дорівнює повному діапазону можливих змін вхідного N) або вихідного (УN) сигналу.

Похибки ВП поділяють на методичні й інструментальні.

За причинами й умовами виникнення похибки ВП поділяються на основні й додаткові.

За характером зміни похибки ВП поділяються на систематичні й випадкові. За залежністю від значення вхідного сигналу похибки ВП поділяються на адитивні, тобто такі, які не залежать від значення вхідного сигналу, й мультиплікативні, тобто пропорційні значенню вхідного сигналу.

Статичною похибкою перетворювача називається стала в часі похибка, яка не залежить від інерційних властивостей ВП.

Динамічна похибка – це похибка ВП, спричинена інерційністю його при перетворенні змінної в часі величини.

в) Чутливість

Під чутливістю ВП розуміють відношення зміни сигналу на виході до зміни вхідного сигналу.

Відношення називають середньою чутливістю на інтервал Δх.

Чутливість: (для підсилювача сталої напруги з коефіцієнтом підсилення k).

Під порогом реагування ВП розуміють такий мінімальний приріст вхідної величини, який спричинює впевнено розпізнаний приріст вихідної величини.

г) Вхідний і вихідний опори

 
 

Будь-який ВП повинен перетворювати вхідний сигнал з мінімальним спотворенням. Ступінь спотворення сигналу в ВП великою мірою залежить від його вхідного й вихідного опорів.

 

Рис. 4. До питання про вплив потужності, споживаної ВП, на результат перетворення:

а — перетворюваний сигнал — напруга; б — перетворюваний сигнал — струм.

 

Покажемо це на такому прикладі. Нехай ВП з вхідним опором Rвх вмикається до активного двополюсника з вихідним опором R й e. р. с. е

 
 


(рис. 4, а). До замикання ключа напруга на виході активного двополюсника дорівнює e. р. с. е, після замикання ключа ця напруга зменшиться до значення

Зниження вихідної напруги сталося тому, що в колі виник струм, який на опорі R створив спад напруги. Саме на це значення відносно e. р. с. й зменшиться вихідна напруга активного двополюсника, причому зниження вихідної напруги буде тим більшим, чим менше значення Rвх . Отже, для того щоб спотворення (зменшення) вихідної напруги активного двополюсника при вмиканні ВП було мінімальним, необхідно, щоб виконувалася умова Rвх >>R.

Інший приклад. На рис. 4, б показано схему, яка містить e. р. с. й послідовно ввімкнений опір навантаження R н. Припустимо що ключ замкнено; тоді струм у колі дорівнює і1 =е/Rн. Введемо в схему послідовно з Rн ВП з вхідним опором Rвх (розімкнемо ключ). Струм у колі зменшиться й дорівнюватиме:

 

Очевидно, що нове значення струму в колі мало відрізнятиметься від попереднього значення, якщо виконується умова Rвх <<Rн.

д) Швидкодія

Під швидкодією ВП розуміють здатність його швидко реагувати на зміну вхідного сигналу (залежить від принципу дії і конструкції).

Якщо тестовий сигнал є гармонійним коливанням: , то вихідний сигнал ВП також буде гармонійним коливанням, але з іншою амплітудою і фазою: .

Залежність Ут від частоти при сталій амплітуді вхідного сигналу називають амплітудно-частотною характеристикою, азалежність від частоти - фазочастотною характеристикою ВП.

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти