Статичні характеристики засобів вимірювання

Статичною характеристикою (СХ) ЗВ називають функціональну залежність між його вихідною величиною (вихідний сигнал для НВП або переміщення вказівника для ВП) і вхідною величиною в усталеному режимі:

. (1)

Залежність (1) називають також градуювальною характеристикою (для НВП і ВП) або рівнянням шкали (для ВП).

Найкращою статичною характеристикою для ЗВ є лінійна залежність, яка описується рівнянням: , (2)

де - стала, яка має розмірність ; – коефіцієнт передачі, який має розмірність . Для ЗВ з лінійною СХ (1) коефіцієнт передачі визначає його чутливість, яка залишається постійною в межах діапазону зміни вихідної або вхідної величин:

. (3)

Для ЗВ з нелінійною СХ чутливість є змінною. Вимірювальний прилад з нелінійною СХ буде мати нерівномірну шкалу. Ось чому нелінійність СХ допустима лише у випадках, коли вона обумовлюється принципом вимірювання і не може бути усунена.

Нормуючі вимірювальні перетворювачі

До поширених типів нормуючих вимірювальних перетворювачів (НВП) з електричним уніфікованім вихідним сигналом постійного струму належать:

Ш-70 - призначений для перетворення сигналів диференційно-трансформаторних ПВП (0…10; -10…0…10 ) мГн в струмовий сигнал 0…5 мА або напругу постійного струму 0…10 В;

Ш-78 - призначений для лінійного перетворення термо-Е.Р.С. термоелектричних перетворювачів (ТЕП) в сигнали 0…5 мА або 0…10В;

Ш-79 - призначений для лінійного перетворення змін опору термоперетворювачів опорових (ТПО) в уніфіковані сигнали 0…5 мА або 0…10 В;

ППЕ-2 - призначений для пропорційного перетворення уніфікованого пневматичного сигналу 20…100 кПа в один зі струмових сигналів (0…5; 0…20; 4…20) мА.

Перетворювачі електропневматичні типу ЕПП-М, ЕПП здійснюють перетворення сигналу постійного струму (0…5; 0…20; 4…20) мА в пропорційний уніфікований пневматичний сигнал.

Схема НВП типу Ш-79 (рис.1) складається з мостової вимірювальної схеми МС, вхідного підсилювача ПС1, пристрою гальванічного відокремлення ПГВ, електричного фільтра Ф, вихідного підсилювача ПС2 та джерела стабілізованого живлення ДСЖ.

МС здійснює перетворення зміни опору ТПО певної номінальної статичної характеристики (НСХ) в напругу постійного струму. Напруга з виходу МС підсилюється до 1В у вхідному підсилювачі ПС1, який виконаний за схемою “модулятор – демодулятор”. Модулятор призначений для перетворення постійного струму в пропорційну напругу змінного струму з фазою, яка змінюється на 180  при зміні полярності вихідного сигналу МС.

ПГВ являє собою трансформаторний пристрій, який гальванічно відокремлює вхідні і вихідні кола перетворювача. До виходу ПГВ під’єднаний фільтр Ф, який зменшує сигнали завад перетворювача.

Підсилювач ПС2 забезпечує формування уніфікованого вихідного сигналу в діапазоні 0…5 мА або 0…10 В. Вузли перетворювача живляться стабілізованою напругою від джерела живлення ДСЖ. Класи точності перетворювача - 0,25; 0,4. Ш-79 працюють з платиновими і мідними ТПО різних НСХ.

НВП типу Ш-78 відрізняється від Ш-79 лише мостовою вимірювальною схемою (МС), призначеною для роботи з ТЕП. МС такого перетворювача забезпечує автоматичну компенсацію зміни термо-Е.Р.С. із зміною температури холодних кінців ТЕП. Це досягається увімкненням в одне з плеч МС мідного резистора, опір якого залежить від температури навколишнього середовища. При роботі з ПВП з вихідною напругою постійного струму в схемі МС замість мідного використовують манганіновий резистор.

Дія електропневматичного перетворювача (ЕПП) типу ЕПП базується на принципі силової компенсації. В склад ЕПП (рис.2) входять електромагніт поляризованого типу 1 з якорем 2, важіль 3 та пневмосиловий перетворювач, який містить в собі сопло 4, заслінку 5, пневмопідсилювач 6 та сильфон зворотного зв’язку 7. Магнітний потік, який виникає в магнітопроводі електромагніту 1 при проходженні в котушці вхідного струмового сигналу, створює на якорі 2 зусилля, прямо пропорційне силі струму. Зусилля передається на важіль 3, і викликає його рух, внаслідок чого змінюється проміжок між соплом 4 і заслінкою 5 закріпленою на важелі 3. При цьому в лінії сопла змінюється тиск Рв, який передається на пневматичний підсилювач 6, де підсилюється за потужністю, створюючи відповідний вихідний сигнал пневмоперетворювача. Одночасно в сильфоні від’ємного зворотного зв`язку 7 змінюється тиск, який діє на важіль 3. Зміна тиску відбувається доти, доки зусилля від сильфону 7 під дією вихідного пневматичного сигналу на важелі 3 не зрівноважить зусилля від вхідного струмового сигналу. Таким чином, кожному певному значенню вхідного струмового сигналу ЕПП відповідає певне значення вихідного пневматичного сигналу.

Принцип дії ЕПП типу ЕПП-М ідентичний. Лише конструктивно ЕПП-М відрізняється наявністю сильфону додатного зворотного зв`язку, що спрощує його налагодження. Клас точності перетворювача - 1.