6.Расчёт статических и динамических характеристик приборов и датчиков.

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

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

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

. (38)

Расчетная характеристика — это зависимость у от х, полученная

в результате расчета конкретной схемы и конструкции прибора:

(39)

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

Параметры q₁, ..., q_n в различных образцах однотипных приборов отличаются от номинальных значений вследствие влияния технологических факторов в процессе изготовления приборов, и кроме того, могут дополнительно изменяться в процессе эксплуатации из-за изменения режимов питания и окружающих условий (температуры, атмосферного давления и др.). Поэтому в уравнении (39) величина у является функцией многих переменных, что учитывается при анализе погрешностей.

Если в уравнении (39) все параметры приравнять их номинальным расчетным значениям и считать постоянными (q₁= q₁₀ , q₂= q₂₀ и т. д.), то это уравнение будет выражать номинальную расчетную характеристику

Если при этом учесть, что q₁₀, ..., q_n0 — постоянные, то номинальную расчетную характеристику можно записать как функции одного переменного:

. (40)

Характеристики прибора, построенные по уравнениям (38) или (40), могут быть представлены в виде графиков (рис.12.).

Если прибор снабжен шкалой для отсчета показаний, то за выходной сигнал можно принять линейное или угловое перемещение стрелки, и тогда зависимость (40) будет называться уравнением или характеристикой шкалы прибора. С помощью характеристики шкалы можно графически определить угловые положения (_, ₂ и т. д. отметок шкалы (рис.13.)). Начальная отметка шкалы отвечает наименьшему значению измеряемой величины (х_min), которое называется нижним пределом измерения. Конечная отметка соответствует наибольшему значению измеряемой величины (х_max), называемому верхним пределом измерения.

Диапазон измерения равен абсолютной величине разности между верхним и нижним пределами измерений:

Диапазон изменения выходного сигнала

где y_max и y_min - наибольшее и наименьшее значения у, отвечающие значениям x_mах и x_min в соответствии с характеристикой прибора (см. рис.13.).