Міністерство освіти і науки України Національний університет
“Львівська політехніка”
кафедра АТХП
Дослідження статичних характеристик первинних перетворювачів, нормуючих перетворювачів та вторинних приладів
Інструкція до лабораторної роботи №3
з курсу “Технологічні вимірювання ті прилади”
для базового напрямку підготовки 6.0922500
“Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології
Затверджено
на засіданні кафедри
автоматизація теплових
і хімічних процесів
Протокол №____від_______
Львів 2002
Дослідження статичних характеристик первинних перетворювачів, нормуючих перетворювачів та вторинних приладів. Інструкція до лабораторної роботи №3 з курсу “Технологічні вимірювання ті прилади” для базового напрямку підготовки 6.0922500 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології” /Укл. Б.А. Кріль, Львів: Вид-во нац. ун-ту “Львівська політехніка”, 2002. - 7 с.
Укладач: Кріль Б.А., доцент
Відповідальний за випуск Пістун Є.П., д.т.н., професор
Рецензенти: Савицький В.К. ,
Вашкурак Ю.З.
Мета роботи: експериментально дослідити статичні характеристики системи автоматичного контролю (САК); вивчити принцип дії нормуючих перетворювачів і електропневматичних перетворювачів, статичні характеристики яких необхідно дослідити.
Загальні відомості
Засоби вимірювання, а в багатьох випадках і їх перетворюючі елементи виконуються так, що перетворення сигналів, яке в них відбувається має властивість однонаправленості. Це означає, що зміна сигналу на вході засобу вимірювання призводить до відповідної зміни сигналу на виході, але зворотній вплив вихідного сигналу на вхідний відсутній.
Сигнал, який викликає зміни іншої величини, називається вхідною величиною (вхідним сигналом), а сигнал на виході - вихідною величиною (вихідним сигналом).
Статичною характеристикою засобів вимірювання (вимірювального приладу або перетворювача) називають функціональну залежність між вихідною величиною y (переміщенням вказівника приладу або вихідним сигналом перетворювача) і вхідною величиною x в усталеному режимі :
y=f(x)
Цю залежність називають також рівнянням шкали приладу, градуювальною характеристикою приладу або перетворювача. Статична характеристика може бути задана аналітично, графічно або у вигляді таблиці.
В загальному випадку лінійна або лінеаризована статична характеристика засобів вимірювання описується рівнянням вигляду
y=А+Kx
де А - константа, що має розмірність y; K -коефіцієнт передачі, що має розмірність у/x і називається коефіцієнтом перетворення.
Якщо лінійна статична характеристика засобу вимірювання проходить через початок координат (мал.6.1.б), то рівняння має вигляд
у=Кх
Мал.6.1 Статичні характеристики: а)-лінійна з А>0; б) -лінійна з А=0;
в) -нелінійна; г) -нелінійна з лінеаризацією 1/-методом дотичної; 2/- методом січної.
Лінійна статична характеристика оцінюється кутом її нахилу, тангенс якого дорівнює коефіцієнту передачі елементу К. Коефіцієнт передачі показує, в скільки разів зміна вихідної величини більша або менша від зміни вхідної величини, і, відповідно, може бути більшим або меншим від одиниці. Для лінійних статичних характеристик К є сталою величиною і характеризує чутливість елементу.
Для більшості засобів вимірювання властива лінійна статична характеристика. Нелінійні статичні характеристики засобів вимірювання є тільки в тих випадках, коли вони зумовлені принципом вимірювання і нелінійність не може бути виключена. Мірою відхилення нелінійної характеристики від лінійної служить відносна нелінійність статичної характеристики, яка визначається відношенням Δу/xN (мал.6.1.в), де Δу - максимальний відрізок вихідної координати між статичною характеристикою і прямою, що з’єднує початок xп і кінець хк нелінійної характеристики, а xN- нормуюче значення, або діапазон вимірювань вхідного сигналу. Якщо відносна нелінійність статичної характеристики невелика, або діапазон вимірювань xN обмежений, то можна лінеаризувати характеристику, тобто замінити реальну нелінійну залежність у від х наближеною лінійною.
Лінеаризацію заданої графічної характеристики здійснюють методами дотичної або січної.(мал.6.1.г)
Якщо нелінійна характеристика задана аналітично, то для її лінеаризації використовують розклад в ряд Тейлора.
В вимірювальних приладах і перетворювачах коефіцієнт передачі К переважно називають чутливістю. У випадку лінійної статичної характеристики чутливість залишається постійною для будь-якої точки шкали. При нелінійній статичній характеристиці чутливість буде визначатися відношенням приросту вихідного сигналу у до приросту вхідної величини х :
S= Δy/ Δx
Якщо всі ланки приладу лінійні, то чутливість приладу - величина постійна, а шкала рівномірна. Якщо хоча б одна ланка приладу має нелінійну характеристику, то загальна характеристика буде нелінійною а шкала нерівномірною.
Порогом чутливості називається найменша зміна значення вимірюваної величини, яка здатна викликати найменші зміни показу вимірювального приладу.
Одна з головних властивостей лінійних елементів - можливість використання для них принципу суперпозиції або накладання, що базується на тому, що загальна реакція елементу на суму вхідних величин рівна сумі реакцій на кожну вхідну величину окремо. Цей принцип дозволяє експериментально досліджувати властивості лінійного елементу або групи елементів шляхом почергового прикладення всіх можливих для цього випадку вхідних величин (дій).