020 bmp

3. Własności statyczne przetworników pomiarowych

3.1. Wiadomości ogólne

Własności statyczne opisują przetworniki pomiarowe wówczas, gdy wielkości mierzone] będące sygnałami wejściowymi - wymuszeniami oraz wielkości przetworzone w przetwórni-j kach stanowiące sygnały wyjściowe - odpowiedzi przetworników mają wartości ustalone.

Do własności statycznych przetworników zalicza się: funkcję przetwarzania, czu-J łość, zakres przetwarzania, zakres pomiarowy, dokładność przetwarzania, charakterystyki przetwarzania. Jeżeli wielkość wejściową, oznaczyć przez x, a wyjściową przez y, to funkcję przetwarzania przetwornika można przedstawić zależnością

(3.1)

y ⁼fb)

Wykres funkcji (3.1) nazywa się charakterystyką statyczną przetwornika. W ukła dach pomiarowych najczęściej stosowane są przetworniki posiadające liniowe charaktery! styki statyczne bądź też charakterystyki nieliniowe, które w całości lub w pewnych prze! działach wartości x można z wystarczającą dokładnością aproksymować odcinkiem linią prostej. Dla tej grupy przetworników funkcja przetwarzania ma ogólną postać

(3.2)

y = a],x + ćzo

W metrologii wyjątkowo stosuje się przetworniki o nieliniowych funkcjach przetwarzaniaj zwłaszcza pierwiastkowej (przepływomierze) i kwadratowej.

Czułość S w ogólnym przypadku określa zależność

(3.3)

(3.4)

5 = ^

di

W praktyce czułość wyznacza się jako stosunek skończonych przyrostów

5 =

Ay

Ax

Dla przetworników o charakterystyce liniowej (3.2) S = a\ - const. Czułości przetworników o charakterystykach nieliniowych zależą od wartości A'. Odwrotność czułości nosi nazwę stałej przetwornika C =    .

Charakterystyka statyczna konkretnego przetwornika może odbiegać od prostoliniowej charakterystyki statycznej podawanej w katalogu dla danego typu przetworników. Różnice są spowodowane względami konstrukcyjnymi (trudności z wykonaniem identycznych egzemplarzy przetworników) oraz niedokładnością wzorcowania przetworników przez wytwórcę. Podane czynniki są źródłem błędów podstawowych. Wyróżnia się również błędy dodatkowe, które występują w przetwornikach eksploatowanych w warunkach zewnętrznych, np. temperaturowych różnych od normalnych, które są określone w normie PN-71/N-02050. Wspomniane błędy ujawniają się jako: nieliniowość, niejednoznaczność czy niestałość charakterystyki statycznej danego przetwornika.

Nieliniowość określa odchylenie charakterystyki statycznej konkretnego przetwornika od prostoliniowej charakterystyki przetwornika katalogowego (rys. 3.1).

Rys. 3.1. Graficzne określenie błędu nieliniowości Ay

Miarą nieliniowości jest wielkość określana zależnością (3.5)

5, =

Ay

y

max

y

min

(3.5)

gdzie:    Ay - odchylenie bezwzględne charakterystyki przetwornika od linii prostej,

.Vraax5 y_mjn - wartości: maksymalna i minimalna wielkości wyjściowej uzyskane z charakterystyki prostoliniowej odpowiadające wartościom wielkości wejściowej x ograniczającym zakres przetwornika.

41