2.2.Характеристики датчиков

Каждый датчик может быть описан множеством характеристик, совокупность которых позволяет сравнивать датчики между собой, целенаправленно выбирать датчики, наиболее соответствующие конкретным задачам измерений, оценивать достоверность получаемой с помощью датчиков измерительной информации.

2.2.1.Измеряемая величина

Измеряемая величина — есть главное указание на предназначение датчика. При этом необходимо обязательное указание на то, к какому агрегатному состоянию объекта измерений относится измеряемая величина (температура твердой поверхности, сублимирующей поверхности, газового потока сверхзвукового, разреженного спокойного газа, расплавленного металла и т.д.).

Нередко вместо измеряемой величины используется понятие «естественная входная величина». Заметим, что эти понятия не являются синонимами. Как правило, группам разных измеряемых величин может соответствовать одна и та же естественная входная величина. Например, в датчиках силы, момента силы, деформации, давления, давления акустических шумов и т.д. чаще всего естественной входной величиной является сила, которая в датчике первоначально преобразуется в деформацию, перемещение и т.д. Естественная входная величина, оказывает основное воздействие на реакцию датчика на фоне других факторов, имеющих дестабилизирующий, зашумляющий характер.

2.2.2.Функция преобразования

Функция преобразования датчика представляет собой функциональную зависимость выходной его величины от измеряемой величины

Y=f(X) (1.4)

Зависимость представляется в именованных величинах: Y — в единицах выходного сигнала или параметра датчика; X — в единицах измеряемой величины, например Ом/°С; mV/K и т.д. Функцию преобразования часто называют градуировочной характеристикой.

В общем случае, поскольку значительная часть датчиков предназначается для измерений динамических, т.е. меняющихся во времени процессов, функция преобразования представляется в виде временной зависимости:

Y(t) = f[X(t)] (1.5)

Как отмечалось в § 1.1, эта взаимосвязь чаще всего представляется в форме дифференциальных уравнений (обыкновенных или в частных производных) с постоянными коэффициентами. В тех случаях, когда коэффициенты оказываются трудно экспериментально определимы, прибегают к получению функции преобразования с помощью частотных или временных тестовых воздействий.

Так при воздействии на датчик синусоидального входного воздействия с частотой ω = 2πν, и получая отклик датчика в требуемой полосе частот, получают его функцию преобразования в форме амплитудно-частотной или фазовой характеристики:

(1.6)

т.е. в форме модуля и углового аргумента отношения выходной величины к входной.

В комплексной плоскости эти характеристики могут быть объединены:

(1.6)

2.2.3.Чувствительность

Чувствительность датчика — отношение приращения выходной величины датчика к приращению его входной величины:

Для линейной части функции преобразования чувствительность датчика постоянна. Чувствительность датчика характеризует степень совершенства процесса преобразования в нем измеряемой величины.