ОСНОВНІ РІВНЯННЯ І ВЛАСТИВОСТІ ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ

Рис. Структурна схема перетворювача

Кожен ВП характеризується наступними параметрами:

Функція перетворення ВП. Функція перетворення встановлює зв'язок між вхідною х і вихідною у величинами ВП: .

Функцію перетворення називають також характеристикою ВП. Вимірювальні перетворювачі з нелінійною функцією перетворення називають функціональними перетворювачами.

Прикладом функціонального перетворювача служить лампа розжарювання, як перетворювач прикладеної напруги в струм, що протікає через лампу. Збільшення струму в нитці розжарення супроводжується підвищенням її опору і температури. Тому залежність між напругою, прикладеною до лампи, і струмом, що протікає по її нитці розжарення, нелінійна. Інший приклад функціонального перетворювача — напівпровідниковий діод.

Залежність y=F(x) перетворювачів може бути задана аналітично, графіком або таблицею.

Перетворювачі з функцією перетворення вигляду у = ах+b, де а і b — постійні коефіцієнти, називають лінійними перетворювачами. Для лінійних перетворювачів характерна постійність коефіцієнтів а і в і їх незалежність від значення вхідної величини х. В такому разі коефіцієнт а називають коефіцієнтом перетворення або коефіцієнтом передачі вхідного сигналу на вихід перетворювача.

Прикладом лінійного перетворювача може служити дільник напруги (реостат). Значення напруги прямо пропорційне зміні послідовно ввімкненого опору.

При перетворенні синусоїдальних - струмів і напруги коефіцієнт перетворення є комплексною величиною і залежить від частоти.

Точність вимірювального перетворювача. Дійсна функція перетворення ВП відрізняється від номінальної (функція перетворення, яка була закладена в технічному завданні на розробку даного ВП). Величина відмінності характеризує точність перетворення.

Для оцінки точність користуються поняттям похибки ВП, під якою розуміють різницю між його дійсною і номінальною функціями перетворення. Погрішності ВП класифікують аналогічно до ВМ. Розрізняють похибки по входу і виходу.

Абсолютною похибкою ВП по входу Δх, називають різницю між дійсним значенням вихідної величини у, зведеної до вхідною, і вхідної величини х: Δх = у/К_ном – х.

Абсолютною похибкою ВП по виходу Δу називають різницю між значенням вхідної величини, зведеної до вихідної, і дійсним значенням величини, що відповідає вихідному сигналу:

Δу = К_номх – у, де К_ном - номінальний коефіцієнт перетворення.

Під чутливістю ВП розуміють відношення зміни сигналу на виході ВП до зміни вхідного сигналу, що його викликала. Позначимо Δу зміну вихідної величини ВП, викликана зміною вхідної величини Δх.

Відношення Δу/ Δх=S_ср. - називається середньою чутливістю ВП на інтервалі Δх.

Границя, до якої прагне це відношення при Δх →0, називають чутливістю ВП в точці х:

S = lim Δy/ Δx = dy/dx.

Вхідний і вихідний опори вимірювального перетворювача. Будь-який ВП повинен перетворювати вхідний сигнал з мінімальними спотвореннями. Міра спотворення сигналу в ВП великою мірою залежить від його вхідного і вихідного опорів.

Для мінімізації спотворення вхідного сигналу в разі паралельного з’єднання елементів використовують ВП з великим вхідним опором а при послідовному – з малим. У обох випадках вимогою є мінімізація потужності споживаною їх вхідним ланцюгом.

Під швидкодією ВП розуміється його здатність швидко реагувати на зміну вхідного сигналу.