2.2. Структурные схемы. Статические и динамические характеристики.

Структурная схема прибора и другого средства измерения показывает состав прибора и связи между функционально самостоятельными частями независимо от конкретного физического или конструктивного исполнения. Степень сложности структурных схем зависит от уровня детализации отображаемых приборов. Например, на рис. 2.1.а показана схема реостатного преобразователя давления газа. Преобразователь состоит из мембраны 1, рычага 2 и реостата 3. Измеряемое давление выгибает мембрану и через рычаг перемещает движок реостата, изменяя его электрическое сопротивление R. Структурная схема такого преобразователя показана на рис. 2.1.б. Здесь 1 – первичный преобразователь, т.е. чувствительный элемент, реализованный мембраной; 2 – передаточное звено, реализованное рычагом; 3 – выходной преобразователь «перемещение-сопротивление» в виде реостата. Принцип расчленения устройства на простые структурные элементы позволяет получить статические и динамические характеристики всего устройства по известным или легко определимым характеристикам звеньев.

Статической характеристикой называют зависимость между входной и выходной величинами в установившемся режиме:

_вых = f(_вх)

Характеристика может быть задана аналитически или графически. На рис. 2.2.а показана линейная и нелинейная характеристики. Так, для измерительной мембраны статической характеристикой является зависимость величины прогиба мембраны от измеряемого давления. Зная характеристики отдельных элементов можно рассчитать или построить статическую характеристику прибора целиком.

Динамической характеристикой называют изменение входной величины во времени, вызванное известным (например, скачкообразным) изменением входной величины. Динамические характеристики показывают характер протекания переходного процесса. На рис. 2.2.б показаны динамические

Рисунок 2.1 Структурная схема измерительного преобразователя

Рисунок 2.2 Статические и динамические характеристики приборов

характеристики апериодических (1, 3) и колебательного (2) звеньев. Для объективности измерений динамические характеристики измерительных приборов должны быть согласованы с динамическими свойствами объекта измерения. Бессмысленно контролировать величину быстроменяющегося (2 – 3 раза в секунду) давления при помощи измерительного преобразователя, имеющего быстродействие порядка 1с.

2.3. Измерительные преобразователи

Измерительные преобразователи служат для выработки информационного сигнала в форме, удобной для дальнейшей передачи, преобразования и обработки форме. Могут подразделяться на первичные, промежуточные и передающие.

Первичные измерительные преобразователи (чувствительные элементы) являются начальным элементом цепи измерения. Они непосредственно реагируют на измеряемую величину, поэтому их устройство зависит от вида измеряемой величины. Как правило, но не обязательно, измеряемая величины уже на стадии первичного преобразования преобразуется в электрический сигнал.