2. Неэлектрические величины - объект исследования для снк

СНК охватывают весьма обширную область измерительной техники, которая позволяет оценить физические, химические, магнитные, а также производственные процессы, где в основном контролируются неэлектрические величины (НВ). Число гостируемых физических величин, подлежащих измерению, составляет порядка 2000, которые классифицируются на 3 вида: электрические, магнитные и НВ, которые составляют 80%.

В свою очередь, НВ по принадлежности к различным видам физических процессов подразделяются на: пространственно-временные, механические, тепловые, акустические, световые и ионизирующих излучений.

При измерении НВ необходимо её преобразовать в электрическую. Устройство, выполняющее эту функцию, называется преобразователем. Преобразователь через измерительную цепь связан с измерительным устройством, шкала которого проградуирована в единицах измеряемой величины. Таким образом, преобразователь, измерительная цепь и измерительное устройство являются основными элементами любого электрического прибора для измерения НВ.

3. Первичные измерительные преобразователи (пип), основные определения, активные и пассивные пип

ПИП – это прибор, которые преобразует изменение одной величины в изменение другой, обычно НВ в электрическую или наоборот. При этом входная величина функционально связана с входной и, как правило, для всех ПИП определяется экспериментально.

С точки зрения выходного сигнала ПИП могут быть активными, т.е. генераторами электрических сигналов, и пассивными (параметрическими) с неэлектрическим выходом. Для получения на выходе электрического сигнала с пассивных ПИП необходим внешний источник питания.

П ринцип действия активных ПИП основан на физическом явлении, обеспечивающим преобразование НВ в электрический сигнал. Так для измерения оптического излучения используется внешний или внутренний фотоэффект. Выходной величиной при этом является ток.

В пассивных ПИП изменение выходного сигнала может быть вызвано воздействием измеряемой величины либо на геометрию или размеры элементов ПИП, либо свойство материала, либо то и другое (датчики положения и перемещения, индуктивный преобразователь с подвижным сердечником и т.д.).

4. Основные технические характеристики пип

1 . Номинальная статическая характеристика – это зависимость выходной величины Y от входной X при номинальных значениях влияющих величин

, где – номинальные значения влияющих величин.

2. Диапазон измерения (преобразования) – это разность между верхним и нижним пределом измерения.

3 . Абсолютная чувствительность (АЧ), которая подразделяется:

3 .1. АЧ к измеряемой величине, то есть отношение приращения выходной величины к приращению входной величины

Например, для коаксиального кабеля абсолютная чувствительность:

, .

3.2. АЧ к влияющей величине

.

Для коаксиального кабеля:

4. Относительная чувствительность (ОЧ) – это отношение относительного изменения выходной величины к относительному изменению входной величины.

4 .1. ОЧ к измеряемой величине

Например, для коаксиального кабеля:

4 .2. ОЧ к влияющей величине

Для коаксиального кабеля:

5. Погрешность измерения – это максимально возможная разность между измеряемым и действительным значениями измеряемой величины. Подразделяется на абсолютную, относительную и приведенную.

Погрешности ПИП делятся на аддитивную, мультипликативную и погрешность нелинейности номинальной статической характеристики преобразователя.

В соответствии с характером причин их возникновения погрешности могут быть:

– систематические (вызванная нелинейностью статической характеристики)

– случайные (все остальные)

5.1. Различают абсолютную погрешность измерения, связанную с изменением влияющей величины относительно на величину .

(1)

Приведем погрешность ко входу преобразователя

(2)

Из (1) и (2) следует:

Абсолютная погрешность равна отношению абсолютных чувствительностей к влияющей и входной величинам умноженному на приращение влияющей величины.

6 . Относительная погрешность измерения

6 .1. Относительная погрешность измерения связанная с изменением влияющей величины:

6.2. Методика определения составляющих относительной погрешности

Если значение влияющей величины изменится на величину , то значение на выходе получит приращение

(1)

Приращение может быть скомпенсировано приращением, вызванным изменением входной величины

(2)

Приравняв правые части выражений (1) и (2), получаем

В относительных единицах

Обозначим:

Получаем:

,

где относительная погрешность преобразователя, приведенная ко входу, вызванная отклонением влияющей величины на величину .

- относительное изменение выходной величины ПИП, вызванное отклонением влияющей величины на величину .

S – чувствительность.

Аналогично можно найти погрешности для всех составляющих влияющих факторов и их просуммировать.

7 . Стабильность ПИП – способность ПИП сохранять заданные метрологические характеристики во времени.

8. Динамические характеристики – характеризуют способность ПИП преобразовывать входную величину, изменяющуюся во времени без искажений.

9. Надежность – способность ПИП сохранять заданные характеристики в течение заданной наработки, которая характеризуется вероятностью безотказной работы.

1 0. Долговечность – это продолжительность эксплуатации ПИП от начала до наступления состояния нецелесообразности эксплуатации.