- •Измерительные устройства
- •I. Определение информативности измерительных устройств и измерительных подсистем
- •2. Классификация измерительных устройств
- •Устройства для измерения перемещений, скоростей и ускорений
- •4. Устройства для измерения напряжения и тока
- •5. Устройства для измерения температур и излучений
- •6. Устройства для измерения давлений и расходов жидкости и газа
- •7. Устройства для измерения угловых величин, угловых скоростей и линейных ускорений подвижных объектов
- •8. Основные характеристики измерительных устройств
8. Основные характеристики измерительных устройств
К основным характеристикам измерительных устройств относятся статические, динамические и информационные характеристики (показатель информативности).
Статическая характеристика измерительных устройств определяет функциональную связь между измеряемой величиной х и выходным сигналом у, т. е. у = f (x). Весьма важной характеристикой измерительного устройства является чувствительность.
Под чувствительностью измерительного устройства понимают отношение приращения выходной величины Δу к приращению измеряемой величины Δх
(IV.116)
Для непрерывных измерительных устройств можно записать
(IV. 117)
Для обеспечения постоянной чувствительности необходимо, чтобы зависимость у = f (x) была как можно ближе к линейной на заданном интервале измерений (хmin, хmах).
Динамическая характеристика измерительного устройства определяется временем протекания переходного процесса tmln (см. гл. XII), или частотой собственных колебаний ω0 и степенью демпфирования ξ, или полосой пускания по частоте ωп (см. гл. XIII).
Погрешности измерительных устройств. Под погрешностями измеримых устройств понимают разность между результатом измерений х действительным значением x0 т. е.
(IV. 118)
Погрешность измерительного устройства является сложной функцией, определяемой степенью совершенства конструкции, принципом действия устройства, влиянием внешней среды и т. п. В связи с этим все погрешности измерительных устройств принято разделять на методические и инструментальные. Методическая погрешность зависит от выбранного метода измерения
и принципа действия измерительного устройства. Инструментальные погрешности определяются конструктивными недостатками измерительного устройства, отклонениями от требуемых его характеристик и параметров вследствие неточности изготовления и т. п. Как методические, так и инструментальные погрешности принято разделять на систематические и случайные.
Систематические погрешности являются или постоянными по величине и знаку, или медленно изменяющимися во времени функциями. Систематические погрешности определяют путем многократных измерений одной и той же величины при постоянных условиях. Довольно часто методические погрешности измерительных устройств удается устранить с помощью юстировки чувствительного элемента.
Случайные погрешности изменяются неопределенным образом как по величине, так и по знаку (см. гл. XIII) в результате проявления большого а различных причин (зазоры в деталях, колебания температуры и давления окружающей среды, влияние помех и шумов и т. п.). Случайные погрешности относятся к неустранимым.
Вследствие влияния погрешностей за измеренное значение принимают среднee арифметическое значение х из N измерений:
(IV. 119)
Случайную погрешность принято оценивать средним квадратическим значением
(IV. 120)
либо предельным значением А. .
Если случайная погрешность подчиняется нормальному закону распределения, то предельная погрешность
(IV.121)
Между средним квадратическим отклонением погрешности единичного измерения и средним квадратическим значением о погрешности среднего арифметического имеется следующая зависимость:
(IV. 122)
где п — число замеров, для которых подсчитывается среднее арифметическое значение.