10) Основные характеристики датчиков управляемых величин

Датчиком называется устройство, осуществляющее восприятие контролируемой величины и преобразования в величину, удобную для передачи по линиям связи и дальнейшего преобразования. Основные характеристики датчика: 1)входная величина – величина, воспринимаемая и преобразуемая датчиком. Все входящие величины могут быть разделены на 2 класса: 1класс – величины, характеризующие протекание процесса – энергетические величины, характеризующие интенсивность протекания процесса или параметра источника энергии, параметрические величины, характеризующие нагрузку. 2 класс – величины, характеризующие свойства и состав вещества. 2)выходная величина – изменение несущей величины, используемая для передачи информации. Изменение несущей величины может осуществляться по амплитуде, по временному признаку. Легкость преобразования в цифровую форму. Возможность коммутации сигналов простыми средствами без снижения точности передачи информации. Этим требованиям удовлетворяют сигналы высшего уровня, время импульсные сигналы. 3)статическая характеристика – функциональная зависимость между изменениями входной и выходной величины. Наиболее применимой для большинства случаев является линейная характеристика y=Sx, где S- чувствительность датчика. . При S →∞ характеристика принимает релейный характер. Реле, как частотный вид датчика, характеризуется скачкообразными изменениями выходной величины при определенных значениях входной величины. Хср-величина срабатывания, Хстп-величина отпускания, Кв- коэффициент возврата, . ∆-дифференциальное реле ∆=Хср-Хотп. Гистерезисом называется неоднозначность хода статичсекой хараткеристики датчика при увеличении уменьшении входной величины, % . Причиной гистерезиса в датчиках является трение в неподвижных элементах, внутреннее трение в материалах, магнитный гистерезис. 4)порог чувствительности датчика – min изменение входной величины вызывающей изменение выходного сигнала. 5)основная погрешность датчика – max разность между получаемой величиной выходного сигнала и его наминальным значением, определяемым по статической характеристике при нормальных целях для данной входной величины. Выражается как в абсолютных единицах, так и в относительных и представляет собой отношение к разности предельных значений выходной величины, %: . Нормальные условия эксплуатации считают: температура окружающей среды 20±5 С, атмосферное давление 760±20 мм.рт.ст., относительная влажность 60±20%, вибрация, электрические и магнитные поля отсутствуют. 6)дополнительная погрешность, погрешности, вызываемые изменением внешних условий по сравнению с их нормальным значением. Выражается в %, отнесенных к изменению мешающего фактора на определенную величину. 7)динамическая характеристика – определяет поведение датчика при быстрых изменениях входной величины. Зависит от внутренней структуры датчика и его элемента. Динамическая характеристика может быть задана методами: динамическим оператором датчика, представляет собой дифференциальное уравнение, связывающие входные и выходные величины, выраженные в операторной форме; переходной характеристикой y=f(t), где t-время при скачкообразном изменении входной величины х; амплитудно-фазовой характеристикой – годографом вектора выходного сигнала, отнесенного к вектору входной величины при ее изменении по синусоидальному закону с частотой, изменяющейся от 0 до ∞; амплитудно-частотной и фазовой характеристикой. Частотная характеристика – зависимость чувствительности датчика от частоты изменения входного сигнала. Фазовая характеристика – зависимость сдвига фаз между векторами входных и выходных величин от частоты синусоидального изменения входной величины. По характеру динамических свойств датчик может быть отнесен к тому или иному типу динамических звеньев. Большинство датчиков относятся к колебательным и апериодическим звеньям 1-го и 2-го порядка.