 |
Характеристики средств измерений
|
|
|
|
Статической характеристикой прибора (см. рис. 1.2) называется зависимость выходной величины y от входной величины x в установившемся режиме работы (т.е. когда x и y не меняются во времени: x =const, y =const), выраженная таблично, графически или аналитически.
Статическую характеристику получают следующим образом (см. рис. 1.3, таблицу 1.3):
1) подают на вход прибора постоянное
значение входного сигнала x = х0 =const (см. рис. 1.3, а);
2) дожидаются установившегося режима работы прибора, когда его выходной сигнал y станет постоянным (см. рис. 1.3, б), т.е. когда x =const, y =const;
3) измеряют значение входного сигнала х=х0 и выходного сигнала y=y0, а результаты измерения записывают в таблицу (см. таблицу 1.3);
4) повторяют необходимое количество раз пункты 1–3, подавая на вход различные значение входного сигнала х=xi =const, i = 
.
В результате получают таблицу значений x и y (табличное выражение статической характеристики прибора). Используя данные таблицы, строят статическую характеристику в виде графической зависимости (см. рис. 1.3, в) y=f(x) (графическое выражение статической характеристики прибора). Функция f(x) представляет собой аналитическое выражение статической характеристики.
| t |
| x |
| xn |
| x3 |
| x2 |
| x1 |
| x0 |
| t0 |
| t1 |
| t2 |
| t3 |
| tn |
б)
а)
| y=f(x) |
| x0 |
| x1 |
| x2 |
| xn |
| x |
| y0 |
| y1 |
| y2 |
| yn |
| y |
в)
Рис. 1.3. Экспериментальное определение статической характеристики прибора:
а) изменение входного сигнала x в ходе экспериментального определения статической характеристики;
б) изменение выходного сигнала y в ходе экспериментального определения статической характеристики;
в) полученная статическая характеристика y=f(x) (выраженная графически)
|
|
|
Для приборов наилучшей является линейная статическая характеристика y=kx+a, где а – постоянная, k – передаточный коэффициент, причем среди линейных статических характеристик более предпочтительны характеристики, для которых a =0, т.е. y=kx.
Самой желательной статической характеристикой прибора является y=x, которая получается при коэффициенте передачи k= 1. В этом случае искомое значение физической величины отсчитывают непосредственно по шкале прибора.
Примеры линейных и нелинейных статических характеристик приборов представлены на рис. 1.4.
Рис. 1.4. Примеры статических характеристик приборов:
а) нелинейная статическая характеристика;
б) линейная статическая характеристика y=kx+a;
в) линейная статическая характеристика y=kx.
Чувствительность S прибора представляет собой предел отношения приращения выходного сигнала к приращению входного сигнала,т.е.
.
Чувствительность прибора численно равна тангенсу угла наклона касательной к графику, представляющему статическую характеристику, т. е.: 
(рис. 1.4). В случае линейной статической характеристики чувствительность прибора постоянна и численно равна передаточному коэффициенту k:
.
Чувствительность является мерой, при помощи которой сравнивают приборы для измерения одинаковых физических величин (чем выше чувствительность, тем прибор лучше).
Порог чувствительности прибора Dх – это минимальное изменение входного сигнала, которое может быть зарегистрировано (обнаружено, замечено) с помощью прибора без применения дополнительных технических средств.
Для приборов часто характерен гистерезис – (магнитный, электрический, механический), когда значения выходного сигнала y при одних и тех же значениях входного сигнала x не совпадают при прямом и обратном ходе. В этом случае статическая характеристика прибора имеет вид так называемой петли гистерезиса (рис. 1.5).
|
|
|
| x |
| y |
| Dx |
| Рис. 1.5. Статическая характеристика прибора при наличии гистерезиса |
Причинами гистерезиса обычно являются: наличие трения в деталях прибора; наличие люфтов (зазоров) между деталями прибора.
Гистерезис является причиной существования порога чувствительности прибора и, как следствие, возникновения вариации показаний прибора. Гистерезис понижает точность измерений, поэтому желательно свести его к минимуму.
Цена деления прибора С – разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы
Перегрузочная способность – способность прибора в определенное время выдерживать нагрузки, превышающие допустимые.
Быстродействие прибора В – время, затрачиваемое на одно измерение. Для аналоговых приборов – время установления показания, для цифровых – отношение числа измерений n к промежутку времени 
t, за которое эти измерения произведены; 
. Для цифровых приборов В=1…104 изм/сек.
Время установления показаний (время успокоения) – время, за которое амплитуда колебания подвижной части прибора станет меньше абсолютной погрешности прибора.
Надежность – способность прибора сохранять эксплуатационные параметры в течение заданного времени.
Основные понятия теории погрешностей
|
|
|
