5 Динамические характеристики
Динамические характеристики – характеристики инерционных свойств средства измерения, определяющие зависимость выходного сигнала средства измерений от меняющихся во времени величин: параметров входного сигнала, внешних влияющих величин, нагрузки. Динамические свойства средства измерений определяют динамическую погрешность. Реальные средства измерений обладают динамическими (инерционными) свойствами из-за наличия элементов, запасающих энергию, например подвижных элементов, обладающих определенной массой, и упругих элементов в электромеханических приборах, емкостей и индуктивностей в измерительных цепях и т.д., что приводит к более сложной зависимости между x(t) и у(t).
В зависимости от полноты описания динамических свойств средств измерений различают полные и частные динамические характеристики.
Полная динамическая характеристика – характеристика, однозначно определяющая изменения выходного сигнала средства измерений при любом изменении во времени информативного или неинформативного параметра входного сигнала, влияющей величины или нагрузки. К полным динамическим характеристикам относят дифференциальное уравнение, переходную характеристику, импульсную переходную характеристику, амплитудно-фазовую характеристику, совокупность амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик, передаточную функцию.
Динамическая характеристика широкого класса средств измерений может быть описана с помощью дифференциального уравнения, вид которого определяется инерционными свойствами средства измерения.
Переходная характеристика
есть реакция средства измерений на
входное воздействие
,
представляющее собой единичный скачок
.
Эту характеристику находят либо опытным
путем, либо решая соответствующее
дифференциальное уравнение при
.
Импульсная переходная характеристика
есть реакция средства измерений на
входное воздействие в виде дельта-функции
.
Поскольку
,
то
.
Как и дифференциальное уравнение,
переходная или импульсная характеристики
в полной мере определяют динамические
свойства средства измерений.
Амплитудно-фазовой характеристикой называется выражение
|
|
(5.1) |
.
На практике также широкое распространение
получила совокупность амплитудно-частотной
и фазо-частотной характеристики
,
которые определяются непосредственно
из выражения для амплитудно-фазовой
характеристики.
Передаточная функция – это отношение изображений по Лапласу выходного и входного сигналов
|
|
(5.2) |
,
где
,
– изображения по Лапласу сигналов
и
.
Кроме того, передаточная функция средства измерений является полной математической моделью средства измерений.
Частная динамическая характеристика не отражает полностью динамических свойств средства измерений. К частным динамическим характеристикам аналоговых средств измерений, которые можно рассматривать как линейные, относят любые функционалы или параметры полных динамических характеристик. Примерами таких характеристик для аналоговых приборов являются время реакции средства измерений, коэффициент демпфирования, значение резонансной собственной угловой частоты, значение амплитудно-частотной характеристики на резонансной частоте.
Для измерительных приборов время реакции – время установления показаний прибора, т. е. время от момента скачкообразного изменения измеряемой величины до момента установления с определенной погрешностью показания, соответствующего установившемуся значению измеряемой величины.
Для измерительных преобразователей время реакции – время установления выходного сигнала, определяемое при скачкообразном изменении входного сигнала и заданной погрешности установления выходного сигнала.
Для цифровых устройств, время реакции которых превышает интервал времени между двумя измерениями, соответствующими максимально возможной для данного типа средств измерений частоте (скорости) измерений установлены следующие частные динамические характеристики: максимальная частота измерений и погрешность датирования отсчета.
Если время реакции не превышает интервал времени между двумя измерениями, то устанавливают частные динамические характеристики: время реакции, максимальную частоту измерений и погрешность датирования отсчета.
Погрешность датирования отсчета цифрового прибора – интервал времени, начинающийся в момент начала цикла преобразования (запуска) цифрового устройства и заканчивающийся в момент, когда значение изменяющейся измеряемой величины и значение выходного цифрового сигнала на данном цикле преобразования оказались разными. [1]
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе был проведен поиск и анализ источников, освещающих характеристики качества приборов и систем, таких как погрешность, надежность, информационная емкость, статические и динамические характеристики, которые были подробно рассмотрены и изложены в реферате.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Основы метрологии и электрические измерения: Учебник для вузов/ Б.Я. Авдеев, Е.М. Антонюк, Е.М. Душин и др.; Под ред. Е.М. Душина. – 6-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. – 480 с.: ил.
2 Измерения в электронике: Справочник / В.А. Кузнецов, В.А. Долгов, В.М. Коневских и др.; Под ред. В.А. Кузнецова. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 512 с.: ил.
3 Аналоговые электроизмерительные приборы: Учеб. пособие для вузов/ Дмитриев Ф.С., Кисилева Е.А., Лебедев Г.П. и др.; Под ред. А.А. Преображенского. – М.: Высш. школа, 1979. – 352 с., ил.
4 Алиев Т.М., Тер-Хачатуров А.А. Измерительная техника: Учеб. пособие для тенх. вузов. – М.: Высш. шк., 1991. – 384 с.: ил.
5 Информационно-измерительная техника и технологии: Учеб. для вузов/ В.И.Калашников, С.В. Нефедов, А.Б. Путилин и др.; Под ред. Г.Г. Раннева. – М.: Высш. шк., 2002. – 454 с.: ил.