Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Это значит, что изменение сигнала на входе средства измерения (илн его элемента) приводит к соответствующему изменению сигнала на выходе, но обратное влияние выходного сигнала на входной отсутствует. Сигнал, вызывающий изменение другой величины, называют входной величиной (сигналом), а сигнал на выходе — выходной величиной (сигиалом).

Статической характеристикой средства измерений (измерительного прибора или преобразователя) называют функциональную зависимость между выходной величиной у (перемещением указателя прибора или выходным снгиалом преобразователя) и входной величиной х в установившемся режиме: у=~(х). (1-5-12) Функциональную зависимость (1-5-12) называют также уравнением шкалы прибора, градуировочной характеристикой прибора или преобразователя.

Статическая характеристика может быть задана аналитически, графически (рис. 1-5-1) или в виде таблицы. В общем слУчае линейнаЯ илн линеаРизовапнаЯ статическаЯ характеристика средства измерения описывается уравнением вида у=-а+Ах, (1-5-13) где а — постоянная, имеющая размерность у; А — коэффициент, имеющий размериосгь у/х. Если линейная статическая характеристика средства измерения проходит через начало координат (рис. 1-5-2, а), то уравнение (1-5-13) принимает вид: у= йх. (1-5-14) Входящий в уравнения (1-5-13), (1-5-14) коэффициент А называют коэффициентом передачи. Понятие коэффициента передачи распро- х» д ля хн 0 хя ха хк к) У~ Рис. ЬБ-1. Статические характеристики средств иаиереиий.

л я б — лияеаяме; л — яеляяеаная. страняется на отдельные элементы, обладающие свойством направленной передачи воздействий, и па средства измерения в целом. Однако такие средства измерений, как измерительные приборы, характеризуют не коэффициентом передачи, а чувствительностью 5. В общем случае уравнение шкалы измерительного прибора с линейной связью между входной величиной и показаннякп1 имеет вид: у.= уя+ 3 (Х вЂ” Хл), где ул и хл — начальные значения соответственно выходной и входной величин.

Чувствительность прибора определяется по формуле Уя — Уя Ул (1-5-15) "де уа = у„— ук — диапазон изменения выходного сигнала; х„= хк — х„ — диапазон изменения входного сигнала. Дия средств измерений в большинстве случаев предпочтительна линейная статическая характеристика. Нелинейные статические .характеристики средств измерений допускаются только в том случае, если они обусловлены применяемым принципом измерения и нелинейность пе может быть полностью устранена.

Мерой отклоне- ння нелинейной характеристики от линейной служит относительная нелинейность статической характеристики, определяемая отношением Лу/Хр„где Ьу — максимальный отрезок выходной координаты между статической характеристикой н прямой, соединяющей начало (х,) и конец (х„) нелинейной характеристики (рис. 1-5-1, в), а Хм нормирующее значение (см. выше). Под чувствительностью измерительного прибора с нелинейной статической характеристикой понимают предел отношения приращения выходного сигнала Ьу к приращению входной величины бх: 3= 1пп ~ — — "~ = Д.

(1-5-16) Очевидно, что в случае линейной статической характеристики (рис. 1-5-1, а) чувствительность остается постоянной для любой точки шкалы. Если статическая характеристика задана в виде уравнения у =- 1 (х), то для определения чувствительности необходимо продифференцировать зто уравнение по х.

При нелинейной зависимости у от х чувствительность зависит от значения входного сигнала. Если относительная нелинейность статической характеристики невелика нли диапазон изменения х ограничен, то можно лш~еаризовать характеристику, т. е. заменить реальную нелинейную зависимость у от х приближенной линейной. Лииеаризацию заданной графически характеристики осуществляют методом касательной или секущей. При линеаризации касательной (рис. 1-5-1, в) козффнциент передачи (илн чувствительность) определяют тангенсом угла наклона касательной в данной точке: (1-5-17) (1-5-18) Структурные схемы. При анализе сложных измерительных систем, содержащих несколько средств измерений, или самих средств измерений, которые можно расчленить на ряд злементов, обладающих свойством направленной передачи воздействий, используют структурные схемы.

Каждый вид преобразования условно отображается на структурной схеме отдельным звеном, являющимся элементарным преобразователем входной величины. Связи между звеньями бывают различными: выходные сигналы звеньев могут разветвляться, вычитаться, суммироваться, изменять знак иа обрат- где и„, л„— масштабы графика у =- / (х).

Линеаризация секущей позволяет, например, определить среднее значение козффициента передачи (чувствительности), равное тангенсу угла наклона прямой, соединяющей начальную и конечную точки характеристики (рис. 1-5-1, в): ный, воздействовать на вход других звеньев и т.

д. Ниже рассматриваются некоторые типовые способы соединения звеньев. Последовательное соединение звеньев или элементов (рис. 1-5-21 характеризуется тем, что выходной сигнал каждого авена является входным сигналом „оследующего, Полагая статические характеристики и звеньев линейными, вида (1-5-14), получаем статическую характеристику системы у=/гглз ... Аэх. (1-5.19) Из этого выражения следует, что коэффициент передачи средства намерений с последовательным соединением элементов равен произведению коэффи циентов передачи этих элементов. Рис.

1-5-2. Последовательное соединение звеньев. Если статичесхие характеристики звеньев или элементов нелинейны, то для средства измерений из двух звеньев или элементов имеем: уз= Гз Ут (х)1. (! -5-20) В тех случаях, когда функциональные зависимости уг = г (х) и уз = г (ут) обратны по своему характеру, то общая харЫктернсгика средства измерений линейна. Эго обстоятельство используется для линеаризации статических характеристик приборов и измерительных преобразователей.

Рис. 1-5-3. Параллельное соединение Рис. 1.5-4. Встречно-параллельное сое- звеньев. динение звеньев. При параллельном соединении выходнью сигналы всех звеньев суммируются (Рис. 1-5-3). В этом случае коэффициент передачи системы равен сумме коэффициентов л й= чР йь (1-5-21) 1=1 При встречно-параллельном соединении элементов или звеньев выходной сигнал первого элемента 1 подается на вход второго 2, а выходной сигнал втоРого элемента йзу — на вход пеРвого (Рис. 1-5-4).

Если выходной сигнал втоРого элемента суммируется с ююдным сигналом х первого элемента, то осуществляется положительная обратная связь. если вычитается — отрицательная. Положительная обратная связь используется для увеличения коэффициента передачи си- стены, но она несколько ухужпает стабильность его.

Отрицательная обратная связь, ~инроко применяемая в измерительных преобразователях и других средствах измерений, увеличивает стабильность коэффициента передачи системы, но в то же время уменьшает его. Лля пресбрачовательного элемента 1 (рис. 1-5-4) без обратной связи имеем: лр=й, лх, (1-5-22) гдв Аг — комрфициевт передачи первого элемента. При наничии отрицательной обратной связи с коэффициентом йэ получим: ад=-й,( — й,лд), (1.5- з) Ьу= + Ьх4 йах, та (1-5-24) где (1-5-25) 1 +йтйз 11йг +де йд =1 — й,й, (1-5-26) Порог чувствительности измерительного прибора или преобразователя.

Под порогогл чувствительности понимают наименьшее изменение значения измеряемой (вход- Я ной) величины, способное вызвать малейшее изменение показания измерительного прибора пли выходного сигнала преобразователя. Порог чувствительности обычно выражают в 1 долях абсолютного значения допус(э каемой основной погрешности сред— ства измерений. — — — — вр ц .~ ° и измерительного прибора или выходРис. 1-5-5.

неоднозначпосп, ного сигнала измерительного преобраходастатическойхарактеристнки зователя обычно характеризуется васредства измерений. риацией, которая проявляетсн в неоднозначности хода статической характеристики прибора или преобразователя при увеличении и уменьшении измеряемой или входяой величины (рис. (-б-б). Наибольшая разность Ь = ) у~ — уг1 ~ между выходными сигналами у, и у,' преобразователя, соответствующими одному и тому же действительному значению измеряемой или входной величины х„ — коэффициент передачи преобразовательного элемента 1 с отрицательной обратной связью. Прн достаточно большом коэффициенте передачи элемента 1 (йт )~ 1) выражение (1-5-25) принимает внд й = 11лэ.

Из этого следует, что при выполнении условия йт ь! свойства системы определжотся только свойствами обратной связи. Например, стабильность коэффициента передачи системы будет в этом случае зависеть только ст стабильности коэффициента передачи элемента обратной связи. Прн положительной обратиой связи коэффициент передачи сисгемы называется вариациеи показаний прибора или выходного сигнала, преобразователя. Вариацию показаний измерительного прибора обычно определяют экспериментально при нормальных условиях как наибольшую разносгь Ь„= — 1 х; — х,' ! действительных значений измеряемых величин х, и х,', соответствующих одной и той же отметке шкалы прибора у; при плавном подводе указателя вначале при увеличении, а затем при уменьшении измеряемой величины. Вариация выходного сигнала преобразователя может быть трансформирована (пересчитаиа) на его вход.

В этом случае Ь„= =- ! х; х,' ~, где х, и х,' — действительные значения входной величины, соответствующие одному и тому же значению выходного сигнала у, при плавном увеличении и уменьшении входной величины. Вариацию выражают в процентах нормирующего значения Хд, и определяют по формуле Ь, Ь 100 (1-5-27) Вариация показаний приборов или выходного сигнала преобразователей обычно нормируется в стандартах на отдельные виды или группы средств измерений в долях абсолютного значения допускаемой основной погрешности. Перед значением вариации знаки плюс н минус не ставят. Причинами вариации показаний в приборах или в измерительных механизмах являются люфты, трение в подвижных деталях илп элементах и т.

Характеристики

Список файлов домашнего задания