5..2 Өлшеу құралдарының статикалық сипаттамалары мен параметрлері
СИ-дің статикалық режимінде негізгі сипаттамасы болып шығыс сигналының информативті параметрінің оның кіріс сигналының информативті параметрінен тәуелділігін көрсететін – түрлендіру функциясы (теңдеуі) болып табылады.
СИ-ді өңдеу кезінде кіріс және шығыс шамаларының арасындағы сызықты байланысын қамтамасыз етуге ұмтылады: Y(t) = KX(t), мұндағы К – түрлендіру коэффициенті.
Формула, кесте немесе график түрінде берілетін түрлендіру функциялары өлшенетін шаманың мәнін оның кіріс сигналының белгілі информативті параметрі бойынша СИ көмегімен анықтаудың жұмыс шарттарында пайдаланылады. Координата басымен өтетін сызықты түрлендіру функциялары К түрлендіру коэффициентін анықтау жолымен берілуі мүмкін.
Кейбір СИ-де көрсеткіштер варияциясы болады, ол аспап көрсеткіштерінің өлшеу аралығының бір және сол нүктесіне өлшенетін шаманың төменгі немесе жоғарғы мәнінде жайымен жақындауының аралығын көрсетеді.
СИ-дің маңызды сипаттамасы болып оның сезімталдығы S – Y шығыс сигналының Y өзгерісін тудыратын Х кіріс сигналының Х өзгерісінің қатынасымен анықтайтын қасиет. Оны абсолютті S = Y/X және қатысты S = Y/(X/X) сезімталдықтар деп ажыратады.
Физикалық шаманың, сол шаманы өлшеуге болатын ең төменгі мәнін берілген өлшеу құралының сезгіштік табалдырығы деп атайды.
5.3 Өлшеу құралдарының динамикалық сипаттамалары мен параметрлері
СИ-дің статикалық режимінде шығыс сигналы кірісіне дәл сәйкес келеді (статикалық қателіктер болмаған жағдайда) және, сәйкесінше К түрлендіру коэффициенті X(t) кіріс шамасының барлық өзгеру диапазонында номинальды К0 коэффициентке тең. Түрлендіру теңдеуі мына түрде болады
Y(t) = K0 X(t) (5.1)
және идеальды инерциясыз сызықты түрлендіруге сәйкес келеді. Нақты СИ қолданылатын элементтердің ерекшеліктерімен келісіп алынған инерциялы (динамикалы) қасиеттерге ие. Бұл кіріс пен шығыс сигналдарының арасында едәуір күрделі тәуелділікке алып келеді. СИ-дің динамикалық режиміндегі қасиеттері, яғни өлшенетін шаманың өзгеру уақыты өзгеру уақытымен салыстырылатын болған жағдайда, динамикалық сипаттама деп аталатын жинақтылықпен беріледі.
Олардың негізгісі болып СИ-дің динамикалық қасиетінің қабылдап алынған математикалық моделін толығымен бейнелейтін толық динамикалық сипаттамасы болып табылады. Оларға дифференциалды теңделер; өтпелі, импульсті өтпелі, амплитуда-фазалы және амплитуда-жиілікті сипаттамалар; амплитуда-жиілікті және фазалы жиілікті сипаттамалардың жиынтығы; беріліс функциясын жатқызамыз.
Дифференциалды теңдеулер СИ-дің динамикалық қасиетін өте толық бейнелейді. Нөльдік бастапқы шартындағы теңдеудің жалпы түрі:
(5.2)
мұндағы bi, K0 – тұрақты коэффициенттер.
Оның Y(t) шешімі өлшеу құралының X(t) кіріс сигналы кезіндегі шығыс сигналын бейнелейді.
(5.2) теңдеуінің реті едәуір жоғары, тіпті жағдайда екіншісінен жоғары. Оны тіпті Y(t) функциясының белгілі түрінде де шешу күрделі. Одан бөлек, Y(t) үшін белгісіз аналитикалық түрде өрнектеу мен туындысын анықтау мүмкін емес. Жоғары ретті дифференциалды теңдеулер бірінші және екінші ретті дифференциалды теңдеулер жүйесі болып берілуі мүмкін. Бұл, шындығында, өте қарапайым, жақсы анықталған динамиклық элементтердің (нольдік, бірінші және екінші ретті) жиынтығынан тұратын динамикалы түрдегі күрделі СИ-ді береді.
Өтпелі сипаттама h(t)- бұл СИ-дің кіріс сигналына берілген амплитудасының X(t) = Xm 1(t) бірлік функциясын беру нәтижесінен алынған уақытша сипаттамасы. Ол шығыс сигналының кірісіне қатысты кешігуін және бұрмалануын тудыратын СИ-дің инерциялығын бейнелейді. Өтпелі сипаттаманы не тәжірибелі жолмен, не X(t) = Xm 1(t) болған кездегі сәйкес дифференциалды теңдеулерді шешу арқылы табады.
Импульсті өтпелі сипаттама g(t) – бұл СИ-дің кіріс сигналына дельта-функция түрін қосу нәтижесінде алынған уақытша сипаттама.
Өтпелі және импульсті сипаттамалар бір-бірімен байланысты:
Жиілік сипаттамаға G(j) амплитуда-фазалы, А() амплитуда-жиілікті және () фазалыжиілікті сипаттамалар кіреді. Жиілікті талдау әдістері әртүрлі жиіліктегі гармоникалы тербелістердің ӨЖ арқылы өтуін зерттеуге негізделген. Егер сызықты ӨЖ кірісіне X(j)=Xm() ejt кіріс сигналын берсек, онда шығыс сигналын мына түрде жазамыз
Y(j) = Ymej(t+()) = Ym()ejt.
Амплитуда-фазалы сипаттама деп мына қатынасты айтады
Ол кіріс сигналының жиілігін өзгерту кезінде ӨЖ көрсеткіштерінің өзгерісін бейнелейді және оның тек орнатылған жұмыс режимін ғана сипаттайды.
Өлшеу тәжірибесінде кеңінен тарағаны амплитуда-жиілікті сипаттама (АЖС)
А() = |G(j)| = Ym() / Xm(),
Фазалы жиілікті сипаттама (ФЖС) () – бұл сызықты ӨЖ-нің орнатылған режимдегі шығыс сигналы мен кіріс синусоидалы сигналының арасындағы фазалар аралығының жиілігіне тәуелді.