2. Оу зі шкалою.

Основні елементи і параметри шкали.

Шкалою називають частину ОУ, що являє собою сукупність позначок і представлених в деяких з них чисел відрахунку чи інших символів, відповідаючих ряду послідовних значень вимірювальної величини (ГОСТ 16263-70).

Відміткою шкали називається знак на шкалі, відповідаючий деякому значенню цієї величини. Відмітка може бути виконана в виді риски, точки, зубця і т.д.

Число відрахунку- число, відповідаюче деякому значенню вимірювальної величини або яке показує порядковий номер відмітки.

Основним структурним елементом шкали (ГОСТ 5365-83) являється базовий блок- інтервал між двома числовими відмітками. Він може мати різні по розмірам відмітки А, В і С (рис. 13.1), котрі створюють, відповідно, основні ділення, середні і малі. Крім відміток А, В і С на циферблатах і шкалах можуть бути нанесені і інші відмітки та знаки, котрі мають відношення до підрахунку показів і забезпечуючі підвищення точності і полекшення відрахування.

Відстань між осями (або центрами) двох сосідніх відміток шкали, виміряне вздовж лінії, що проходить через середини самих коротких відміток шкали, називають довжиною ділення шкали (ГОСТ 16263-70). Різні значення вимірювальної величини, відповідаючі двом сусіднім відміткам шкали, називають ціною ділення шкали (ГОСТ 16263-70). Відрахунок по шкалі зручний, якщо ціна ділення шкали в одиницях вимірювальної величини кратна 1, 2, 5.

В ідношення довжини ділення шкали до вимірювальної величини, відповідаючій цій довжині, називається масштабом шкали. Частина відлікового пристрою, на яку наносять шкалу, знаки, написи і умовні позначення, що характеризують виріб, називається циферблатом (ГОСТ 5365-83). Циферблати можуть бути плоскими, циліндричними або конічними (рис. 13.2).

Технічні характеристики шкали і циферблата вимірювальних приладів і їх типи встановлюються ГОСТ 5365-83, а технічні характеристики, типи і основні розміри плоских круглих циферблатів з круговими шкалами для авіаційних пристроїв встановлюються ГОСТ 17348-81. Характер шкали визначається функціональною залежністю α=f(x) між лінійною відстанню α будь-якої її відмітки від початкової відмітки, що виражається в межах всієї довжини шкали, і значенням Х вимірювальної величини, що відповідають цій відмітці.

Перша похідна від залежної α=f(x) називається чутливістю шкали S=dα/dx, а друга похідна визначає її тип.

Якщо d²α/dx²=0, шкала рівномірна, характеристика шкали лінійна, чутливість постійна по всій її довжині. При d²α/dx²>0- шкала не рівномірна, відстань між відмітками збільшується від початку до кінця шкали. Характеристика являє собою криву, повернену випуклістю в сторону додатних значень Х. Чутливість шкали з ростом відстані α збільшується. Якщо d²α/dx²<0- шкала не рівномірна і має звуження до кінця шкали. Характеристика шкали являє собою криву, обернену випуклістю в сторону додаткових значень α, чутливість пристрою з ростом α зменшується (крива б на рис. 13.3).

При рівномірній шкалі абсолютна погрішність в одиницях вимірювальної величини і точність відліку однакових по всій шкалі, тому зазвичай застосовують цю шкалу.

В випадку, коли необхідно отримати постійне значення δ=∆x/x- відносної погрішності - в широких межах вимірювальної величини Х, бажано мати не рівномірну шкалу (наприклад, логарифмічну, яка має ділення, що звужується до кінця шкали). Не рівномірність шкали ( в межах робочої довжини) характеризується коефіцієнтом нерівномірності К_н, рівним відношенню найбільшої відстані між позначками шкали до найменшої. Якщо К_н=1…1,3, шкала рахується рівномірною, при К_н>1,3- не рівномірною. В електровимірювальних пристроях при не рівномірних шкалах К_н= 1,5…3,5.

Типи показників і їх параметри.

Показником називається частина ОУ, положення якої відносно відміток шкали визначає покази засобу вимірювання (ГОСТ 16263-70). Осі відміток на всій довжині шкали повинні співпадати з геометричною віссю показника.

Тип і розмір показника залежить від призначення ОУ. В випадку застосування нерухомої шкали і рухомого показника в якості показника використовують стрілку, яка являє собою матеріальний стержень, кінець якого виконують в формі, що забезпечує відлік показів з необхідною точністю, або промінь світла (світловий показник), що створює на шкалі світлову пляму з індексом, по якому виконують відлік показів.

Бажано використовувати стрілки простої форми і строгої, які гармонують з формою відмітки А (рис. 13.4). Форма і розміри показуючи частини стрілки, а також розміри індексу світлового показника повинне бути відповідним з розмірами відміток А і С (див. рис. 13.1). При цьому товщина робочої частини не повинна перевищувати товщину малої відмітки.

Для зменшення деформації від власної ваги поперечне січення стрілок виконують по одній із форм, показаних на рис. 13.5.

При рухомій шкалі в якості показника використовують візир в вигляді приски, виконаної на панелі пристрою або на візирному стіклі (рис. 13.6).

Показники якості шкальних ОУ.

Основними показниками, визначаючими якість шкальних ОУ, оперативність зняття відліку і погрішність відрахування.

Оперативність зняття відліку. Невдало спроектована шкала ускладнює сприйняття, відрахування і розуміння показів, швидко втомлює оператора і розсіює його увагу. Головною умовою для забезпечення оперативності відліку являються: відстань від оператора до шкали, положення оператора відносно шкали, освітлення шкали, її тип, колір. Потреби, виконання яких забезпечує оперативність відліку, встановлюється ГОСТ 5365-83 і ГОСТ 22902-78. Крім цього, є ряд рекомендацій з забезпечення оперативності вдліку. Розглянемо основні з них [9, 12, 36, 31, 49].