Вопрос 20. Динамическая характеристика и параметры измерительных устройств.

Режим работы изм. устр-ва, при котором знач. вых. и вх. сигналов измен. во времени, называют динамическим.

Практически все измерительные устройства имеют в своем составе инерционные элементы, а именно: подвижные механические узлы, электрические и пневматические емкости, индуктивности, элементы, обладающие тепловой инерцией и т.п. Наличие инерционных элементов определяет инерционность всего измерительного устройства, т.е. приводит к тому, что в динамическом режиме мгновенное значение выходного сигнала измерительного устройства зависит не только от мгновенного значения входного сигнала, но и от любых изменений этого сигнала, т.е. от его первой, второй производных и производных более высокого порядка. Указанные инерционные свойства измерительных устройств определяют динамической характеристикой.

Динамическая хар-ка измер. устройства - это зависимость вых. сигнала от вх. в динамическом режиме работы.

Динамическую хар-ку измер. устр-ва принято описывать дифференциальным уравнением, передаточной или комплексной частотной функциями.

В подавляющем большинстве случаев динамическая хар-ка может быть описана дифференциальным уравнением вида:

a_n*(dⁿY(τ)) / dτⁿ +a_n-1*(d^n-1Y(τ) / dτ^n-1) +...+ a₁*(dY(τ) / dτ) + Y() = KX()

или соответствующей передаточной функцией

W(p) = K / a_npⁿ + a_n-1p^n-1 +…+ a₁p + 1

либо: Y(p) = W(p)  X(p)

Y() и X() - выходной и входной сигналы измерительного устройства как функции времени;

n - число, определяющее порядок производной;

Y(p) и X(p) - изображения выходной и входной величин, получаемые с помощью преобразований Лапласа.

Передаточную ф-ю W(p) можно рассматривать как коэф. преобразования измер. устройства в динамическом режиме.

Передаточная функция, как и дифференциальное уравнение, явл. исчерпывающей хар-кой инерционных свойств измер. устр-ва. Она позволяет опред. реакцию измер. устр-ва на входные сигналы, изменяющиеся во времени по любому закону. Передаточную ф-ю измер. устр-в удобно исп. при анализе работы последних в автоматических системах регулирования. Ее определяют обычно через переходную или временную характеристику, которая определяется как изменение во времени выходного сигнала Y() измер. устр-ва при подаче на его вход скачкообразного сигнала, равного по значению единице входной величины. Если высота скачкообразного входного сигнала не равна единице, а имеет некоторое значение X_А, то по переходной характеристике можно определить выходной сигнал, используя выражение:

Y() = h()  X_А

На рис.2.5 показаны наиболее типичные для измерительных устройств формы переходных характеристик, т.е. кривые переходных процессов или кривые разгона.

Значение времени реакции может быть приближенно определено через постоянную времени измерительного устройства из соотношения:

Т_п = (3 -5) Т