5.2.Типовые элементы си
Чувствительный элемент средства измерений (чувствительный элемент) – часть измерительного преобразователя в измерительной цепи, воспринимающая входной измерительный сигнал.
Показывающее устройство средства измерений – совокупность элементов средства измерений, которые обеспечивают визуальное восприятие значений измеряемой величины или связанных с ней величин. Очевидно, показывающие устройства приборов чаще всего выполнены в виде системы шкала-указатель или числового табло.
Шкала средства измерений – часть показывающего устройства средства измерений, представляющая собой упорядоченный ряд отметок вместе со связанной с ними нумерацией. Отметки на шкалах могут быть нанесены равномерно (равномерная шкала) или неравномерно (неравномерная шкала).
Отметка шкалы – знак на шкале средства измерений (черточка, зубец, точка и др.), соответствующий некоторому значению физической величины.
Различают начальное значение шкалы (наименьшее значение измеряемой величины, которое может быть отсчитано по шкале средства измерений) и конечное значение шкалы (наибольшее значение измеряемой величины, которое может быть отсчитано по шкале средства измерений).
Показывающее устройство «цифрового» измерительного прибора называется табло цифрового измерительного прибора.
Регистрирующее устройство средства измерений – совокупность элементов средства измерений, которые регистрируют значение измеряемой величины. Это самописцы, печатающие устройства, устройства с фоторегистрацией или магнитной регистрацией данных и другие.
5.3. Статические и динамические характеристики средств измерения.
Статическая характеристика средства измерений есть функциональная зависимость между входной и выходной величиной в установившихся режимах работы. В неустановившихся режимах работы статическая зависимость нарушается в силу присущей средствам измерений инерционности. В этих случаях средства измерений характеризуются динамическими характеристиками, которые являются функциональными зависимостями входных и выходных величин в динамических условиях преобразования.
Статическая характеристика.
Е
сли
работа СИ рассматривается в предположении,
что входная (измеряемая) величина x
и выходная (измеренная) величина y
являются постоянными во времени, то
связь между ними устанавливается
некоторой функцией y=f(x).
Статическое рассмотрение не учитывает
временной аспект процесса измерения и
такая характеристика, называемая еще
градуировочной, может быть выражена
в виде уравнения, графика или таблицы.
В метрологической практике наиболее
часто встречаются линейные статические
характеристики, (рис. 2).
Рис. 2. Статическая характеристика линейного звена.
Звенья, не отвечающие требованиям линейности, называются нелинейными. Статические характеристики нелинейных звеньев приведены на рис.5.
Рис.3. Статические характеристики нелинейных звеньев.
Нелинейность звеньев может быть связана с гистерезисом (рис.3,а), явлением насыщения (рис.3, б), а также наличием зоны нечувствительности (рис.3, в).
Динамическая характеристика СИ
Если измеряемая и измеренная величины x (τ) и y(τ) являются функциями времени τ, или когда x (τ) является константой, следует учитывать динамические свойства СИ. Для аналитического описания динамической модели СИ используются дифференциальные уравнения. Существует два способа составления и решения дифференциальных уравнений, описывающих поведение СИ в динамике:
1) экспериментальное определение реакции СИ на входные возмущения, т.е. на изменение во времени входной величины ХВХ. Наблюдаемая при этом выходная величина YВЫХ дает графическое решение дифференциального уравнения, описывающее поведение СИ в динамике. С помощью соответствующих методов обработки полученных графиков могут быть получены дифференциальные уравнения, а также параметры, характеризующие данную динамическую систему.
2) аналитическое составление дифференциальных уравнений СИ на основе изучения их структурных схем и происходящих в них физических и химических явлений. Первый способ применяется значительно чаще при изучении динамики СИ.
Наглядное представление о динамических свойствах измерительных устройств дают графики переходных процессов – кривые разгона (рис.4), возникающих при единичном скачкообразном изменении (возмущении) входной величины (ХВХ = 1) . Графики переходных функций могут иметь различный вид, который определяется свойствами данного СИ.
Рис.4. Виды переходных характеристик СИ