Лекция 2 Статические характеристики средств измерений: 1. Функция (характеристика) преобразования 2. Чувствительность преобразования 3. Порог чувствительности 4. Статические погрешности средств измерений 5. Статическая нелинейность

Статические характеристики средств измерений: Функция (характеристика) преобразования – функциональная зависимость выходной величины от входной, которая может быть задана формулой, таблицей, графиком. В аналитическую функцию преобразования обычно входят конструктивные параметры прибора или функционального преобразователя, используемые при их проектировании. Функция преобразования реального преобразователя определяется экспериментально. Желательно, чтобы функция преобразования была линейной:

Статические характеристики средств измерений: Чувствительность преобразования - отношение изменения выходной величины прибора или измерительного преобразователя к вызвавшему ее изменению входной величины Возможно задание относительной чувствительности преобразования –

Статические характеристики средств измерений: Порог чувствительности - изменение значения измеряемой величины, способное вызвать наименьшее обнаруживаемое изменение выходной величины. Порог чувствительности препятствует обнаружению сколь угодно малых сигналов. Это обусловлено наличием в любой физической системе случайных флуктуаций (шум), затрудняющих выявление сигнала на фоне шума.

Статические характеристики средств измерений: Статические погрешности средств измерений Погрешность, обусловленная изменением значения при нулевом значении входной величины, называется аддитивной погрешностью, или погрешностью нуля преобразования. Погрешность, вызванная отклонением значения чувствительности от номинального, называется мультипликативной, или погрешностью чувствительности преобразования.

Статические характеристики средств измерений: Статическая нелинейность Реальная измерительная система не является идеально линейной, она всегда линейна лишь приближенно (например, в малом интервале значений входного сигнала). Степень статической (частотно-независимой) нелинейности определяется соотношением: где -- функция преобразования, -- линейное приближение

Структурные схемы средств измерений Структуры разомкнутого типа: Последовательной схемой соединения измерительных преобразователей называется такая, у которой входной величиной каждого последующего преобразователя служит выходная величина предыдущего. При последовательном соединении преобразователей чувствительность измерительной системы в целом равна произведению чувствительностей входящих в него преобразователей (функциональных блоков):

Структурные схемы средств измерений Параллельная структура соединения измерительных преобразователей характеризуется чувствительностью: где - чувствительность каждого измерительного преобразователя. Параллельно-последовательная структура соединения измерительных преобразователей является комбинацией первых двух структур.

Структурные схемы средств измерений Дифференциальные схемы соединения преобразователей содержат два канала с последовательным соединением преобразователей, при этом выходные величины каждого из каналов подаются на входы вычитающего преобразователя. В дифференциальной схеме первого типа измеряемая величина воздействует на вход первого канала, а на вход второго подается постоянное значение физической величины той же природы, что и измеряемая: Если преобразователи 1 и 2 имеют линейную функцию преобразования:,, то выходная величина дифференциального преобразователя равна:

Структурные схемы средств измерений В дифференциальной схеме второго типа измеряемая величина после некоторого преобразования воздействует на оба канала, причем на входе одного канала входная величина возрастает, а на входе другого – уменьшается: Очевидно, в случае линейных преобразователей: и чувствительность дифференциального преобразователя в 2 раза больше чувствительности каждого из каналов. При этом увеличивается величина линейного участка рабочей характеристики преобразователя и компенсируются аддитивные погрешности каналов.

Структурные схемы средств измерений Структуры замкнутого типа Компенсационные схемы соединения измерительных преобразователей (схемы с обратной связью) позволяют компенсировать как аддитивную, так и мультипликативную погрешности измерений. Структурная схема компенсационного преобразователя содержит два канала преобразования – прямой КПП и обратный КОП: КПП КОП x

Структурные схемы средств измерений Структуры с обратной связью Если преобразователи КПП и КОП имеют линейные функции преобразования с чувствительностью соответственно и, то : и чувствительность схем с обратной связью будет равна: