Основные характеристики элементов
Основной характеристикой датчика является зависимость его выходной величины у от входной х, т.е.
Y = ƒ(x) 1)
На рис. 3 изображены некоторые распространенные виды зависимости выход-вход датчиков. Как видно из рисунка, функциональная связь может подчиняться любой закономерности, но желательно, чтобы характеристика датчика была линейной (характеристика 1).
Рис. 3. Виды основной характеристики датчиков.
Главной общей характеристикой элементов является коэффициент преобразования (или коэффициент передачи), представляющий собой отношение выходной величины элемента у к входной величине х, или отношение приращения выходной величины Δу или dy (см. рис.1.3) к приращению входной величины Δх или dх В первом случае
K = y/x 2)
называется статическим коэффициентом преобразования, а во втором случае
K = Δу/Δх ≈ dy/dх 3)
при Δх → 0 – динамическим коэффициентом преобразования.
Статический и динамический коэффициенты преобразования характеризуются величинами, имеющими размерность. Например, для датчиков преобразующие линейные размеры в электрические величины (например, в напряжение), имеют размерность
[К] = [мм⁄В] 4)
Погрешности преобразования элементов автоматики
При работе элементов выходная величина у может отклоняться от требуемого значения за счет изменения их внутренних свойств или за счет изменения внешних факторов, при этом происходит изменение характеристики элемента (кривая у' на рис. 4). Это отклонение называется погрешностью, которая может быть абсолютной и относительной.
Абсолютной погрешностью (ошибкой) называется разность между полученным значением выходной величины у' и расчетным (желаемым) ее значением (рис. 1.4):
Δу = у' – у.
Относительной погрешностью называется отношение абсолютной погрешности Δу к номинальному (расчетному) значению выходной величины у. В процентах относительная погрешность определяется как
γ = Δу×100/y
Рис. 4.Схема определения погрешности элемента.
Порог чувствительности называется минимальная величина на входе элемента, которая вызывает изменение выходной величины. На рис. 5 показана характеристика элемента при наличии порога чувствительности. Из характеристики видно, что когда входная величина х изменяется в пределах от х1 до х2, выходная величина у не изменяется и равна нулю.
Рис. 5. Схема определения порога чувствительности.
Значения х1 и х2 называются порогами чувствительности, а расстояние между х1 и х2, равное Δх, - зоной нечувствительности.
Динамический режим, это процесс перехода элементов и системы из одного установившегося состояния в другое, т.е, входная величина х и выходная величина у изменяются во времени. Процесс изменения входных и выходных величин начинается с некоторого порогового времени t = tп может протекать в инерционном и без инерционном режиме. Графики переходных процессов в элементе при скачкообразном изменении входной величины приведены на рис. 6.
При отсутствии инерционности При наличие инерционности.
Рис. 6. Переходные процессы в элементах при скачкообразном
изменении входной величины.
Инерционность может быть причиной нарушения устойчивой работы элемента или системы в целом. Разность между значениями выходной величины в динамическом и статическом режиме называется динамической погрешностью.