5.1 Статические характеристики измерительных устройств

Режим работы ИУ, при   котором значения входных Х и выходных У сигналов не меняются, называется статическим (стационарным).

Статической характеристикой ИУ называется функциональная зависимость выходного сигнала от входного в статическом режиме работы указанного устройства (рисунок 5.1). В общем случае это нелинейная зависимость У = f(x).

Для ИУ с неименованной шкалой или шкалой, отградуированной в единицах, отличных от единиц измеряемой величины, статическую характеристику принято называть функцией преобразования. Для измерительных приборов статическую характеристику еще называют характеристикой шкалы. Определение статической характеристики связано с выполнением градуировки, поэтому для всех СИ  используют понятие градировочной характеристики, под которой понимают зависимость между значениями величин на выходе и на входе СИ, составленную в виде таблицы, графика или формулы.

За исключением специальных случаев, основное требование, предъявляемое к статической характеристике ИУ, сводится к получению линейной зависимости между выходной и входной величинами. На практике это требование реализуется с некоторой заранее принятой погрешностью.

Диапазон показаний – область шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы.

Диапазон измерений (рабочая часть шкалы) – область значений измеряемой величины (на шкале), для которой нормированы допускаемые погрешности средств измерений, (Х_в – Х_н; У_в – У_н), где У_н , Х_н – нижний предел диапазона измерений;  У_в , Х_в –– верхний предел диапазона измерений.

S – чувствительность ИП, определяется как отношение изменения сигнала на выходе ИП в вызвавшему его изменению измеряемой величины.

Для количественной оценки влияния на выходной сигнал ИУ входного сигнала в произвольной точке статической характеристики служит предел отношения приращения У выходного сигнала к приращению Х входного сигнала, когда Х  0, то есть производная в выбранной точке равна                                        

                                     _{.                                                               (5.1)}

 

У                                   1 Ув                                         А                                     2                                    3   Ун                                                                                                    Х                         Хн                                        Хв                                 диапазон измерения                                 диапазон показаний

Рисунок 5.1 – Статическая характеристика измерительного устройства

 

Графически чувствительность – это тангенс угла наклона касательной к статической характеристике.

Если статическая характеристика - нелинейная, то его чувствительность будет различна в разных точках шкалы (шкала – неравномерная). СИ с линейной шкалой имеют равномерную шкалу и постоянное значение чувствительности.

У измерительных преобразователей статическая характеристика, как правило, линейная:   , где - коэффициент преобразования (передачи).

Цена деления – разность между двумя соседними отметками шкалы.

Порог чувствительности - это наименьшее изменение значения измеряемой величины х, способное вызвать уверенно фиксируемое изменение показания  у  измерительного прибора или выходного сигнала преобразователя.

Все рассмотренные выше характеристики СИ принято называть метрологическими, так как они влияют на точность осуществляемых с помощью этих устройств измерений.

СИ допускаются к применению только в том случае, если установлены нормы на их метрологические характеристики – нормированные метрологические характеристики (НМХ). Сведения о НМХ приводятся в технической документации на СИ.

Дополнительную информацию по теме можно получить в [3,6,10,13,14].