Густав Олссон, Джангуидо Пиани - Цифровые системы автоматизации и управления (1087169), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Очеан„„ нв |в для адекватного отображения реальных изменении наблюдаемой величпп, ввввв реакции датчика должно быть как можно меныпе. Это тот же самый принци„ вву, рый применяется ко всей системс управления (компьютеру) процессом ре „ ввв, времени в целом: временные характеристики физического процесса определяв Нг родействие системы (производительность компьютера).
Однако чаще тр,б ' компромисс между скоростью реакции латчика и его чувствительностью к |и Точность (исси|псу) определяет разницу между измеренной и действительн,",„ личиной; опа может быть отнесена к датчику в целом или к конкретному его нсх„ нию|. Разрешение (гезоуиг(оп) — это наименьшее отклонение измеряемой вели а, которое может быть зафиксировано и отражено датчиком. Разрешение нанну чаше, чем точность, указывается в технических описаниях. Точность датчика звзж, не только от его аппаратной части, но и от остальных элементов измерительного |в| плекса. Погрешность (ошибка) измерения (теахигетеп$епог) определяется каких ница между измеренной и действительной величинами.
Поскольку действитехиь величина неизвестна, в произвольном случае оценку точности можно сделать и|в нове эталонных измерений или углубленного анализа данных. Ошибки измерения можно классифицировать и, соответственно, моделировз как детерминированные (или систематические) и случайные (или стохастичесхк Детерминированные ошибки связаны с неисправностью датчика, нарушением уш вий его применения или процедуры измерений. Эти ошибки повторяются пряхи дом измерении.
Типичная систематическая ошибка — это смещение показпи (геае(впд о(Узег) или сдвиг (Ьуаз). В принципе, систематические ошибки устраняют' при поверках (сайбгаг|оп), Случайные ошибки, напротив, могут иметь самое рввв'. происхождение В большинстве случаев — это влияние окружающей среды ( ы (темией туры, влажности, электрических паводок и т.
и.). Если причины случайны "ных о|вид известны, то эти ошибки можно компенсировать. Часто влияние возмущен " ений хаРи а утеап еууя тсризуют количественно такими параметрами, как средняя ошибка ( среднеквадратичная ошибка (теап диауУгагус епоу) или стандартно е отклонив (з|апуУаа1 у(еивагуоп) и разброс (иапапсе) либо иогре|пиость (/ипув ргесузуоп). Разница между систематической и случайнои ошибками иллюстриру р и ется рис " Пентр каждой мишени представляет собой истинное значение изм р е яемой велич и ны, а каждая точка — это измерение. Сумма измерений характернзу ется смещеи и разбросом.
Для хорошей точности обе характеристики должны быть малы. На рис. 4А а и в представлены смещенные результаты. Стандарт или разброс результатов отдельных измерений является мерой погрешности. Дат" |;, е в слона "аееиуаууу" и "руееухуан", котоРые па Русский языки Р с еие|' В английском языке в слон " « ° еяуя вом "точность", вкладываются несколько разные попятня. Го|сев ся одним н тем же словом "точно , ' 'ип:ею отсугстаню погРешностей измеРения, в то время как" рчеейуоп: соответс| вует общему отсутствн вчея' б результатов измеРений относительно некоторого средне зяв леляет малый разброс результат свкв которое может оказаться пег ся неточным нз-за систематической погрешности, напр Р с я' ния.
Таким о разом, нео х б ., у бхолнмым н достаточным является уловлетворенне требования, реаеляемого термином "аееигаеу . Ряемостью результата (или малой случайной ошибкой) имеет, оче- с хоро учайную погрешность, но не обязательно лает правильную выходи|ей пов™ „орошую сляпано поскольку сдвиг может существенно исказить результат, т. с. точность иую в '„результаты измерений на рис. 4А 6 и г имеют малую погрешность, величин, ' чика невелика латч зультат оказанный на Рис 4 4г Явлнетсз точным вот „ько Рсзульт нс.44 Н у, ' Нллюстрапня смещения, погрешности н точности "'ен|Р каж о" дов мишени представляет собой истинное значение измеряемой величины, вточкв— — Р зультат измерений.
На анаграммах справа истинная величина предсгавлеянней, па которую наложены резУльтаты измерений. Точность измерения "Рамой л Винсвт "т как от смешения, так и от разброса: боль |етое смешение ч- болыпой разброс - низкая точносгус в'алис смещение + болыпой разброс - низкая точность; бо больвюс смея|свис + малый Разброс - низкая точность, "алое сме|пенне ж малый разброс высокая точность Глава 4. Вход и выход физических процесса 128 2 Характеристики датчиков а 129 4.2.2.
Динамические характеристики датчиков Динамические свойства датчика характеризуются целым рядом параметров, х, торые, однако, довольно репко приводятся в технических описаниях производя, лей. Динамическую характеристику датчика можно экспериментально получить кв реакцизо на скачок измеряемой входной величины (рис. 4.5). Параметры, описылзь щие реакцию датчика, дагот представление о его скорости (например, время нарзсц ния, запаздывание, время достижения первого максимума), инерционных свойстл.
(относительное перерегулирование, время установления) и точности (смещение) 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4 0.2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 время т, т 'т„ Рис. 4.5. Динамичсская реакция датчика (реакция иа скачок); То — время прохождения зоны нечувствительности, Тд — запаздывание, Т вЂ” время достижения первого максимума, ,. — время установления, ЛХ вЂ” перерегулирование Р В принципе следует стремиться к минимизации следующих параметров. меж у пзо Время прохождения зоны нечувствительности (НеаЫ Вте) — время между ° ика, т.
е. моли" лом изменения физической величины и моментом реакции датчика, том начала изменения выходного сигнала. Запаздывание (г(е(ау Бтле) — время, через которое показания датчи р ка пс вийе достигают 50 % установившегося значения. В литературе встречаю ' ' кзтся и др)чл определения запаздывания. а и' величивха ' Время нарастания (пзе рте) — время, за которое выхолной сигнал увел ичива ~ от 10 до 90 % установившегося значения. Другое определение времени нарли ния — величина, о Ратная н , об атная наклону кривой реакции датчика на скачок измеря" зкгы величины в момент лости до тижепия 50% от установившегося значения, умно;кга , Мл на установившееся значение.
а ение. Иногда используются другие определения. 1л " время нарастания всегда указывает иа быструю реакцию лай жения первого максимума (Реай Йте) — время достиже я перФ ° Время достижения перв максизиумавыходного сигнала(пер Р гу- р е е пирования) . Время переходного процесса, время установления (зессйп8 оте) — время, нани. ная с которого отклонение выхода латчика от установившегося значения ста овится меныпе заданной величины (например, + 5 %) ° Относительное перерегулироввние (регсепсаке опегзйоос) — разность между и симальным и установившимся значениями, отнесенная к установившемуся чению (в процентах).
, Статическая ошибка ( теас1у-ззасе епос) — отклонение выходной величины датчиОт истинного значения или с~еще~ив. Может быть устранена калибровкой датчика. В реальных условиях некоторые требования клатчикам всегда пр р ечат друг другу, поэтому все паРаметры нельзя минимизировать одновременн 4.2.З.
Статические характеристики датчиков Статические характеристики датчика показывакзт, насколько корректно выход датчика отражает измеряемую величину спустя некоторое время после ее изменения, когда выходной сигнал установился на новое значение. Важными статическими па- раметрами являются: чувствительность, разрешаюзцая способность или разрешение, линейность, дрейф нуля и полный дрейф, рабочий диапазон, повторяемость и вос- производимость результата. ° Чувствительность (хепз(г(о(гу) датчика определяется как отношение величины выходного сигнала к единичной входной величине (для тонких измерительных технологий определение чувствительности может быть более сложным).
' Разрешение (гезо(и11оп !и11оп) — это наименьшее изменение измеряемой величины. которое може Р ожет быть зафиксировано и точно показано датчиком, ' Линейность (йпеаит ( ту) не описывается аналитически, а определяется исходя из градуировочной к ивой р ой датчика. Статическая градуировочная кривая показываетзависимостьвыхо ног лного сигнала от входного при стационарных условиях. Близость этой кривой к п ям р мойли ни и определяетстепеньлинейности. Максимала йной зависимости выражается в процентах. пое отклонение от лине" ' Стат ' С атическое усиление С ат у е (згае(с 8а(п) или усиление по постоянному то У Шой с.
аагп) — это коэффи ффициент усиления датчика на очень низких частотах. Боль"Ой коэффициент усилен гсльн у . ения соответствует высокой чувствительности измеРишьного устройства. ' Дрей "Ф (йФ) определяется ка Р . я как отклонение показаний датчика, когда измеряемая ичина остается постоянной может ной в течение длительного времени.
Величина дрейфа ет Определяться при н лево значении Р улевом, максимальном или некотором промежуточном полде1, ии входного сигнала П Ри проверке дрейфа нуля измеряемая величина Рживается на нулевом аь, О У УРовне или Уровне, который соответствует нулевому изме „, У Р еркалРейфанамаксимУмевыполнЯетсЯпРизначении ДНОМУ ~п~~~у, а Оне тветствукиз ерхнему прелелу рабочего диапазо "смой величины, соо з ем в Р .
ф датчика вызывается нестабильностью усил ка Д ейф а,,„и„ на * ющих условий н усилителя, изменением ока„б 1их условий (например, температуры, лавления, влажности Ил раций), па жности ичи уровня ), параметров электроснабжения или самого датчи ( , ртка е чика (старение, выра- Ресурса, нелинейность и т. д.). а ° пм 131 130 Глава 4. Вход и выхоД физических проЦо рнстики датчиков 4 о,Харак е ° Рабочий диапазон (орегаглпн гапне) датчика определяется допустимыми верх„ и нижним пределами значения входной величины или уровня выходного снг„ Повторяемость (гереагабйгу) характеризуется как отклонение между несколь„„ последовательными измерениями при заданном значении измеряемой велнча„ Ц одинаковых условиях, в частности приближение к заданному значению дол происходить всегда и либо как нарастание, либо как убывание.
Измерения долл быть выполнены за такой промежуток времени, чтобы не проявлялось влн„„„' дрейфа. Повторяемость обычно выражается в процентах от рабочего диапазов Воспроизводимость (гергойис1Ьцйог) аналогична повторяемости, но требует 6 „, щего интервала между измерениями. Между проверками на воспроизводимо, датчик должен использоваться по назначению и, более того, может быть подво ., нут калибровке. Воспроизводимость задается в виде процентов от рабочего лгв пазона, отнесенных к единице времени (например, месяцу).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
