Измерительные преобразователи. Определение и классификация
Измерительным преобразователем (ИП) называется средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. ИП классифицируются по нескольким признакам (рис. 2.1).
У аналоговых преобразователей выходной сигнал является непрерывной функцией входной величины. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) преобразуют входную величину в числовой код, цифро-аналоговые (ЦАП)производят обратное преобразование.
Функцию преобразования ИП в подавляющем большинстве случаев стремятся иметь ли-нейной – y = kx, однако строго линейной она не бывает никогда. Чрезвычайно важную роль играют первичные преобразователи – датчики. Поскольку передача, преобразование и обработка измерительной информации, как правило, осуществляются в электрическом виде, а подавляющее большинство измеряемых величин неэлектрические, требуется преобразование неэлектрических величин в электрические. Эту задачу выполняют датчики.
7.Измерительные преобразователи. Нормируемые метрологические характеристики.
Измерительным преобразователем (ИП) называется средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Чрезвычайно важную роль играют первичные преобразователи – датчики. Поскольку пе-редача, преобразование и обработка измерительной информации, как правило, осуществляются в электрическом виде, а подавляющее большинство измеряемых величин неэлектрические, требуется преобразование неэлектрических величин в электрические. Эту задачу выполняют датчики.
В силу своего особого положения датчики оказываются в особых условиях. В отличие от других элементов измерительного канала они всегда располагаются на исследуемом объекте и, следовательно, подвержены всем неблагоприятным влияющим факторам (температура, влажность, излучения, пыль, вибрации и т.п.), которые нередко там присутствуют. Это приводит к тому, что в среднем датчики являются наиболее грубыми по точности функциональными узлами, определяя тем самым точностные характеристики системы. Это обстоятельство выражено в существующем высказывании «Кто владеет датчиками, владеет и системами».
Потребителя датчиков интересуют измеряемая и выходная величины, а также МХ. Измеряемая величина является, несомненно, главным классификационным признаком датчиков, причём такая классификация тривиальна. Классификация датчиков по выходной величине представлена на рис. 2.2. Выходные величины датчиков делятся прежде всего по
форме представления информации (аналоговая или кодовая). Аналоговые выходные вел-чины различаются по виду модуляции, которая может быть амплитудной (рис. 2.3а), либо частотной (частотные датчики, рис. 2.3б). Датчики с амплитудной модуляцией подразде-ляются на генераторные (выходная величина напряжение или ток) и параметрические (выходная величина сопротивление, емкость или индуктивность).
У линейных датчиков нормируются следующие метрологические характеристики:
- диапазон изменения входного сигнала измерительной информации;
- коэффициент преобразования;
- выходное сопротивление или импеданс;
- пределы основной относительной погрешности в виде двучленной формулы (1) посред- ством указания значений коэффициентов c и d; при наличии существенной случайной со- ставляющей погрешности выполняется раздельное нормирование характеристик система- тической и случайной составляющих. В соответствии с ГОСТ 8.009 случайная составля- ющая считается существенной, если ее среднеквадратическое значение составляет не ме- нее 10% от общей погрешности;
- пределы допускаемой дополнительной погрешности (по каждой из влияющих величин раздельно);
- одна из полных динамических характеристик, соответствующих назначению датчика, в обоснованных случаях допускается нормировать частные динамические характеристики.
Полные динамические характеристики исчерпывающим образом описывают поведение СИ в динамическом режиме, ввиду чего каждая из них позволяет получить все остальные. К таким характеристикам относятся:
- комплексная частотная характеристика (комплексная чувствительность)
символы
входной и выходной величин соответственно;
- пределы основной относительной погрешности в виде двучленной формулы (1) посред- ством указания значений коэффициентов c и d; при наличии существенной случайной со- ставляющей погрешности выполняется раздельное нормирование характеристик система- тической и случайной составляющих. В соответствии с ГОСТ 8.009 случайная составля- ющая считается существенной, если ее среднеквадратическое значение составляет не ме- нее 10% от общей погрешности;
- пределы допускаемой дополнительной погрешности (по каждой из влияющих величин раздельно);
- одна из полных динамических характеристик, соответствующих назначению датчика, в обоснованных случаях допускается нормировать частные динамические характеристики.
Полные динамические характеристики исчерпывающим образом описывают поведение СИ в динамическом режиме, ввиду чего каждая из них позволяет получить все остальные. К таким характеристикам относятся:
- комплексная частотная характеристика (комплексная чувствительность)