ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общие сведения о динамических характеристиках средств измерений из "Теплотехнические измерения и приборы " Рассмотренные выше основные метрологические свойства средств измерений характеризуют их только при статическом преобразовании измеряемой величины. При измерении (преобразовании) величины, меняющейся во времени, результаты измерения могут оказаться искаженными помимо допускаемых (статических) погрешностей и погрешностей, обусловленных условиями измерения, погрешностью еще одного вида, возникающей только в динамическом режиме и получившей вследствие этого наименование динамической Погрешности. [c.43] В дальнейшем под динамической погрешностью средства измерений будем понимать разность между погрешностью средства измерений в динамическом режиме и его статической погрешностью, соответствующей значению величины в данный момент времени. При этом поЛагаем, что погрешности, обусловленные условиями измерения, отсутствуют. [c.43] В дальнейшем будут рассматриваться методы описания линейных динамических измерительных устройств, под которыми понимают устройства, подчиняющиеся принципу наложения (суперпозиции). Согласно этому принципу эффект нескольких приложенных к измерительному устройству воздействий равен сумме эффектов каждого из этих воздействий в отдельности. [c.44] На рис. 1-6-1 представлены графики, иллюстрирующие различие выходных величин у (1) реального и у t) — кх ) идеального приборов при различных законах изменения входной величины х 1). [c.44] Ступенчатому изменению входной величины в зависимости от свойств средства измерений соответствует апериодическое изменение или затухаюш,ие колебания выходной величины (рис. 1-6-1, б). В последнем случае динамическая погрешность периодически, с определенной частотой, изменяет свой знак, уменьшаясь по мере затухания колебаний. При синусоидальном изменении входной величины с амплитудой Ах и некоторой постоянной частотой выходная величина в установившемся режиме представляет собою также синусоидальные колебания с амплитудой Ау той же частоты (рис. 1-6-1, е). Как видно из графика, амплитуда и фаза выходной величины не совпадают с амплитудой и фазой входной величины. Изменение амплитуды и фазовый временной сдвиг выходной величины зависят от свойств средств измерений и частоты входных колебаний. [c.45] Динамические свойства средств измерений зависят от внутренней структуры средства измерений и его элементов. Следует иметь в виду, что измерительные устройства (манометры, дифманометры), предназначенные для измерения давления, разности давлений, расхода вещества по перепаду давления в сужающем устройстве и других величин, в эксплуатационных условиях работают при наличии соединительных импульсных линий. В этом случае необходимо учитывать влияние соединительных линий на динамику манометров и дифманометров [5]. [c.45] Динамические свойства первичных преобразователей, например термоэлектрических термометров или термометров сопротивления зависят от размеров, положения чувствительного элемента в системе термометра, теплофизических свойств его отдельных элементов, а также от условий теплообмена между термометром и средой, температура которой измеряется. [c.45] Если в результате аналитического изучения исследуемого сред ства измерений получено дифференциальное уравнение, которое путем упрощений оказалось возможным привести к виду (1-6-2), то для оценки допустимости сделанных упрощений необходимо иметь для сравнения экспериментальные данные при некотором заданном виде испытательного воздействия. При этом для линеаризованных уравнений должны быть указаны исходный режим и границы допускаемого изменения входной величины, в которых принятые допущения позволяют использовать уравнение вида (1-6-2). [c.46] Наряду с дифференциальными уравнениями для описания динамических систем используют передаточные функции. [c.46] Другими словами, передаточная функция определяется отношением полинома правой части В (р) к полиному левой части А (р) уравнения (1-6-3). [c.46] Если измерительная система состоит из первичного прибора (манометра или дифманометра) с импульсными линиями и вторичного прибора, то передаточная функция такой измерительной системы имеег вид (1-6-5), но (р) — является передаточной функцией первичного прибора с импульсными линиями [51. [c.46] Динамические характеристики средств измерений, характеризующие реакцию средств измерений на гармонические воздействия в широком диапазоне частот, принято называть частотными характеристиками, которые включают в себя амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики. Частотные характеристики имеют наглядный физический смысл и могут быть получены экспериментальным и расчетным путем. [c.47] Амплитуда выходных колебаний и их фазовый (временной) сдвиг зависят от свойств средств измерений и частоты входных колебаний. [c.47] Зависимость А (со), показывающая, как изменяется с частотой отношение амплитуды выходных колебаний Ау линейной динамической системы к амплитуде входных колебаний Ах, называется амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) этой системы. [c.47] Эксперимент по определению частотных характеристик проводится для нескольких значений Ти входных колебаний с фиксированной амплитудой. Следует отметить, что у реальных средств измерений с возрастанием частоты обычно уменьшается амплитуда выходных колебаний и увеличивается временной сдвиг М выходной величины относительно входной, в результате чего растет и динамическая погрешность. [c.48] На практике обычно выбирают е = 0,05 ч- 0,1. [c.48] Типичные АЧХ и ФЧХ показаны на рис. 1-6-2. Амплитудно-частотная характеристика представляет собой убывающую функцию частоты, а фазо-частотная характеристика — возрастающую функцию частоты (со знаком минус). Средствам измерения с колебательными свойствами характерно наличие резонансного пика на АЧХ. [c.48] Частотные характеристики средств измерений с неколебательными и колебательными свойствами показаны на рис. 1-6-3. [c.48] Таким образом, характеристика (/со) объединяет в себе две рассмотренные выше частотные характеристики средства измерений амплитудную А (о) и фазовую ф (со). [c.49] Полную динамическую характеристику средства измерений (звена) дает изменение значения (/со) звена при изменении со от О до оо. Геометрическое место конца вектора IV (/со) при изменении со от О до оо называется частотным годографом или комплексной частотной характеристикой динамической системы. Эту характеристику называют также амплитудно-фазовой характеристикой (АФХ) динамической системы. [c.49] Вернуться к основной статье