3. Расчет статических и динамических характеристик иу

   1. Общие понятия

Приборы и датчики могут работать в статическом и динамическом режимах. В статическом режиме измеряемая величина постоянна и выходной сигнал ИУ приобретает установившееся значение, как, например, при измерении курса во время прямолинейного невозмущенного полета самолета. В динамическом режиме измеряемая величина и выходной сигнал ИУ изменяются с течением времени, как это имеет место, например, при измерении курса во время возмущенного полета, сопровождающегося колебаниями самолета. Соответственно расчет характеристик ИУ делится на расчет статических и динамических характеристик.

2. Методы расчета статических характеристик

Характеристики элементов определяются путем анализа физических законов, лежащих в основе работы этих элементов. Методы расчета типовых элементов изложены в специальной литературе: Асс Б.А., Жукова Н.М. и др., “Детали и узлы авиационных приборов, и их расчет”, М., Машиностроение, 1966.; Колосов С.П., Калмыков Н.В. и др., “Элементы автоматики”, М., Машиностроение, 1970.; Лаврова А.Т., “Элементы автоматических приборных устройств”, М., Машиностроение, 1975.

При определении статических характеристик сложных ИУ и информационно-измерительных систем в начале составляется структурная схема ИУ, в которой выделяются чувствительные и преобразующие элементы (звенья), а затем выполняются расчеты в следующей последовательности:

1. определяются характеристики элементов;

2. определяются характеристики ИУ на основании его структурной схемы.

Расчет статических характеристик заключается в определении функциональной зависимости выходного сигнала у ИУ от измеряемой величины х при установившихся значениях х и у.

Различают заданную и расчетную характеристики¹. Заданная характеристика – это зависимость между х и у, требуемая по техническому заданию:

у _зад = ƒ_зад (х).

Расчетная характеристика – это зависимость у от х, полученная в результате расчета конкретной схемы и конструкции ИУ:

y = ƒ(x, q₁, …, q_n)

где q₁, …, q_n – параметры схемы и конструкции, в число которых входят как геометрические параметры (размеры деталей), так и физические параметры (модуль упругости, электропроводность, магнитная проницаемость и т. п.).

Параметры q₁, …, q_n в различных образцах однотипных ИУ отличаются от номинальных значений вследствие влияния технологических факторов в процессе изготовления ИУ, кроме того они, могут дополнительно изменяться в процессе эксплуатации из-за изменения режимов питания и окружающих условий (температуры, атмосферного давления и др.).

Расчет статических характеристик ИУ (приборов и датчиков) ведется в следующем порядке:

• составляется структурная схема ИУ;

• рассчитываются характеристики и чувствительность всех звеньев исходя из принципов их работы, схемы и конструкции. Для типовых звеньев могут быть использованы справочные данные об их характеристиках;

• производят расчет характеристики чувствительности ИУ в целом исходя из вида структурной схемы.

Рассмотрим методы определения результирующей характеристики и чувствительности ИУ для типовых соединений звеньев структурных схем.