ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ПОСТРОЕНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ И РЕГИСТРАЦИЯ СИГНАЛОВ а в а IV. Основные принципы измерительных преобразований из "Измерения при теплотехнических исследованиях " На измерительные преобразователи в большинстве случаев осуществляется статическое воздействие К (р) = Sq. Значительно реже встречаются операторы вида So + 5iP и So +Sip + Sip . [c.73] Величины Я1 и я г, полученные методом преобрааования уравнения (П1.23), безразмерны и отвечают всем свойствам критериев подобия. Впервые они были введены основоположником теории автоматического регулирования И. А. Вышнеградским. [c.74] Полученные критерии подобия полностью определяют в безразмерной форме и характер временных характеристик. Расчет переходных процессов систем третьего порядка по критериям Ях и Яа приведен в работе [73]. [c.74] Уравнения (III.27) и (III.28) представляют собой две формы записи расчетного выражения, позволяющие определить Ад (/) при заданной передаточной функции для любых Xi (f). [c.76] Перчаточная функция измерительного преобразователя является основой динамических расчетов в тех случаях, когда свойства всех элементов измерительной цепи заданы достаточно точными дифференциальными уравнениями. Часто процессы в элементах не настолько изучены, чтобы можно было доверять числовым значениям коэффициентов уравнений, или сами формы уравнений требуют опытной проверки. В таких случаях в основу расчетов кладут не дифференциальные уравнения, а так называемые динамичеркие характеристики, которые могут быть относительно просто получены экспериментально 19], [126]. [c.76] Динамические характеристики по роду изменения входной величины Xi (t) принято условно разделять на частотные и временные. [c.76] Отношение В/А является мерой коэффициента преобразования и зависит от частоты колебаний со фазовый сдвиг ф также определяется значением со. Зависимость г = В/А = f ( ) носит название амплитудно-частотной, а зависимость Ф = / (о) — фазо-частотной характеристики. У линейного преобразователя амплитуда В пропорциональна А, и поэтому его частотные характеристики не зависят от А. Если преобразователь не является линейным, то форма колебаний выходного сигнала yi отлична от синусоидальной и амплитуда ее колебаний не пропорциональна А. Колебания выходного сигнала у в этом случае можно представить рядом Фурье и после этого порознь для каждой гармоники построить частотные характеристики для каждого значения А. [c.76] Непосредственная связь амплитудно-фазовой характеристики с операторной формой коэффициента преобразования значительно облегчает исследования измерительных цепей, состоящих частично из элементов, имеющих диф ренциальные уравнения, и частично из элементов, удовлетворительное аналитическое описание которых не найдено. Амплитудно-фазовые характеристики последних определяются экспериментально. [c.78] Кроме того, сопоставление расчетных и опытных частотных характеристик одного и того же преобразователя служит эффективной проверкой правильности математического описания процессов преобразования, представляющего собой обычно более или менее удачную- аппроксимацию. Примеры подобного рода приведены в [153] и [30]. [c.78] Отсюда и происходит одно из названий g ( ) — весовая функция, так как по (111.34) функция ух (i) находится путем интегрирования с весом д t, 0) функции Хх i). [c.81] И после вьшолнения обратного преобразования Лапласа перейти к пределу, принимая [179]. [c.81] Примеры динамических характеристик некоторых часто встречающихся измерительных преобразователей приведены в табл. 7. [c.81] К элементам измерительной цепи с этой точки зрения предъявляются подчас различные требования. Во всех случаях нежелательно слишком медленное затухание отклонений выходного сигнала. Для входных приемных преобразователей важно, чтобы переходные процессы происходили без колебаний, которые могут быть усилены последующими элементами. Для выходных элементов цепи, особенно в случаях использования стрелочных индикаторов, наоборот, колебания вокруг стационарного уровня с определенными амплитудами вполне допустимы и иногда даже желательны (например, при фото- и киносъемке приборов с большой выдержкой ради осреднения положения стрелок). [c.86] Степень колебательности элемента может оцениваться по его амплитудно-частотной характеристике. В общем случае, если г = =/.(со) имеет высокий л острый пик при частоте со, то переходный процесс содержит медленно затухающие колебания частоты со. Затухания этих колебаний тем меньше, чем острее и выше пик. Количественной мерой оценки колебательности элемента типа п. 3 табл. 7 служит степень успокоения р = 7x1272, в диапазоне 1 р 0,5 истинная характеристика такого элемента не сильно отличается от асимптотической. При 0,5 р О получается сильное расхождение, причем тем большее, чем меньше р. [c.86] Смысл минимизации 1 сводится к запрещению длительного существования больших значений динамической ошибки и ее первой производной, что означает отсутствие резких колебаний при наименьшем времени переходного процесса. Применение интегрального критерия для оптимизации параметров осциллографических гальванометров рассмотрено в [12]. [c.87] В настоящей главе были рассмотрены различные подходы к описанию свойств приборов на основных режимах работы. Кроме того, измерительная аппаратура должна оцениваться их позиций надежности, стоимости, энергопотребления и т. п. Общая методика комплексной оценки всех практически важных свойств в настоящее время разработана не полностью. Однако в этом направлении ведутся интенсивные разработки, основанные на использовании методов информационно-энергетической теории. Такой подход позволяет, например, установить количественные соотношения между точностью, чувствительностью, быстродействием и энергопотреблением приборов [24], [91], [111]. [c.87] Конечной целью процесса измерения, как известно, является сравнение данного значения измеряемой величины с некоторым ее значением, принятым за единицу. Однако строго говорить о непосредственном сравнении можно лишь при измерении линейных размеров массы, времени и некоторых других величин. Многие физические величины не могут быть непосредственно сравнены с единицей измерения, а для целого ряда величин (например, секундных расходов, мощности или энергии) единица измерения вообще не может быть вещественно воспроизведена и использована в условиях проведения исследований. Поэтому процесс измерения в основе своей связан с преобразованием измеряемой физической величины в другую величину, сравнимую с единицей измерения. [c.88] Любой измерительный преобразователь представляет собой систему, в которой осуществляется преобразование энергии. Измерительные сигналы формируются при этом двумя путями переводом энергии из одного вида в другой (механической энергии в электрическую, тепловой — в механическую, электрической — в магнитную и т п.) или переводом энергии одного вида из одной формы в другую (кинетической энергии в потенциальную и наоборот). [c.88] Во многих случаях более целесообразно для создания измерительного сигнала использовать энергию, подводимую извне. В преобразователях такого типа обязательно наличие двух энергетических контуров. В одном из них, сигнальном, имеется поток энергии высокого уровня, получаемый от постороннего источника. В этом контуре осуществляется перевод энергии из одной формы в другую, без изменения ее вида. Соотношение между кинетической и потенциальной энергиями в сигнальном контуре определяется значениями внутренних связей в системе, образующей этот контур. Напомним, что связями в несвободных системах, к которым относятся все машины, механизмы или приборы, называют ограничения, наложенные на движение систем. Эти ограничения могут быть геометрическими (определяющими движение механических элементов), кинематиче- скими (определяющими возможные усилия в системе) и чисто физи- ческими (определяющими интенсивность перехода кинетической энергии в потенциальную и наоборот). [c.89] Примечание А — приближенно линейные, Б — приближенно квадратичные зависимости. [c.90] Вернуться к основной статье