Метрологические характеристики в динамическом режиме

Динамический режим возникает, если:

1. измеряемая величина изменяется со временем

2. меняется нагрузка

3. меняются влияющие факторы

динамический режим → есть ли запаздывание

есть ли искажение

Чтобы найти полные динамические характеристики нужно решить уравнение:

Где А и В –параметры сигнала и внутренние параметры устройства

Если не нужно описывать полные динамические характеристики, то можно использовать уравнения вида:

- собственная частота

- коэффициент или степень успокоения

Динамика определяется при конкретном виде входного воздействия.

Виды динамических характеристик:

1. полные – полностью определяют поведение

2. частичные – определяют одну характеристику

Полные характеристики

1. Переходная характеристика

2. Импульсная характеристика

3.при ННУ

3. АФХ при ННУ

АФХ – АЧХ и ФЧХ (характеризует запаздывание)

ПРИМЕР:

1. резонанс

2. 

3. - возможно искажение

Пусть динамика описывается уравнением 1:

- соотношение частот

- степень успокоения

а) будет ли запаздывание

б) будет ли искажение

зависит от, но не дает ответ на вопросы а) и б)

т.0 =>

ПРИМЕР 2:

Что будет на выходе?

Частные динамические характеристики

1. собственная частота

2. коэффициент успокоения

3. время установления показаний – промежуток времени от момента изменения измеряемой величины до того момента, когда показания не будут выходить за определенную зону.

Обычно электромеханические приборы имеют время установления показаний меньше, чем 4 с, а цифровые приборы делают измерений в секунду.

Если есть дифференциальное уравнение, то время установления показаний равно бесконечности.

Взаимосвязь мощности, быстродействия и точности с точки зрения информационно-энергетической теории измерительных устройств

Рассматривается процесс передачи информации, как энергетический процесс.

Для того, чтобы получить на выходе информацию, нужно затратить энергию. Wпол появляется из-за того, что мы от объекта измерений отбираемW=Pt. Чем больше нужно получитьWпол, тем больше нужно будет забратьW=Pt.

Количество информации, получаемой при измерении, в зависимости от потребляемой мощности подчиняется второму закону термодинамики и может быть реализовано с КПД не более, чем у тепловых машин.

Отношение полезной энергии к затраченной много меньше единицы → пропадает часть энергии → пропадает часть информации в средстве измерения (так как средство измерения имеет погрешность).

Если средство измерения идеально (гипотетически), то точность измерений принципиально ограничена:

1. дискретностью измеряемой величины

2. флуктуациями, связанными с принципиальной дискретностью вещества и энергии

Средство измерения состоит из элементов, имеющих шумы (флуктуаций):

1. магнитный

2. тепловой

3. дробовой

Следовательно, есть энергия шума Wш

Условия осуществления измерений:

Но при этом точность ограничена.

С – энергетический порог чувствительности: - погрешность

Тепловой шум:

Средняя мощность

- постоянна Больцмана

- полоса частот

- температура, К

тепловую мощность и тепловую энергию можно рассчитать при Т-var

при

1. для одновременного улучшения все 3 характеристики нужно ↑

2. если =const, то улучшение одной характеристики автоматически ухудшает другую

3. можно определить будет ли выполнить здание или нет (возможно ли создание всех условий)