Название: Метрология - Сергеев А.Г.

Жанр: Маркетинг

Рейтинг:

Просмотров: 2178

Рис. 11.8. Амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики

динамического элемента второго порядка относительно

широком диапазоне частот

Ясная физическая интерпретация и относительная простота экспериментального определения послужили причиной широкого применения частотных характеристик в метрологии.

Частотные характеристики СИ связаны с другими его динамическими характеристиками следующими соотношениями:

На рис, 11.9 показана типичная для электронного вольтметра и аналогового осциллографа АЧХ. Если вольтметр предназначен для измерения и постоянного и переменного напряжения (а осциллограф работает при "открытом" входе), то АЧХ начинается с нулевой частоты (кривая 1) и продолжается до некоторой граничной частоты wгр, после которой происходит ее существенный спад. У вольтметров переменного тока и осциллографов с "закрытым" входом АЧХ при нулевой частоте равна нулю, а затем с ростом частоты достигает (кривая 2) установившегося значения Аm.

Рис. 11.9. Амплитудно-частотная характеристика электронного

вольтметра, предназначенного для измерения постоянного

и переменногонапряжения (1) и только переменного

напряжения (2)

Соответствующий граничной частоте wгр уровень kAm (k < 1), до которого спад АЧХ считается допустимым, у различных устройств задается по-разному. Характер изменения зависимости А(w) при частотах, больших граничной wгр, также существенно зависит от технической реализации СИ.

Полоса частот Dw1, (или Dw2) (см. рис. 11.9), в которой АЧХ средства измерений изменяется не более чем на  наперед заданную величину, напряжения  называется его полосой пропускания. Она является важной частной динамической характеристикой СИ. Часто вместо полосы пропускания указывают начальную wн и граничную wгр частоты. Так, для электронного аналогового вольтметра переменного тока марки ВЗ-38Б полоса частот простирается от 20 Гц до 5 МГц. Для широкополосного осциллографа марки С1-108 полоса пропускания составляет 350 МГц.

Передаточная функция G(p) — это отношение преобразования Лапласа выходного сигнала СИ к преобразованию Лапласа входного сигнала при нулевых начальных условиях. Уравнение (11.3) можно записать в виде

где Х(р), Y(p) — изображения по Лапласу входного и выходного сигналов СИ. Их отношение является передаточной функцией

Идеальный безынерционный элемент (11.2) имеет передаточную характеристику G(p)=K0; элемент первого порядка (11.4) G(p)=K0/(Tp+l); элемент второго порядка (11.5) G(p) = К0/( р2/w20 + 2b р/w0 + 1).

Кроме полных характеристик часто используются частные, представляющие собой функционал или параметр полной динамической характеристики. К ним относятся: время реакции, неравномерность АЧХ, время нарастания переходной характеристики и ряд других.

Терминология динамических измерений приведена в рекомендациях МИ 1951-88.

11.4. Классификация средств измерений

Средства измерений, используемые в различных областях науки и техники, чрезвычайно многообразны. Однако для этого множества можно выделить некоторые общие признаки, присущие всем СИ независимо от области применения. Эти признаки положены в основу различных классификаций СИ, которые рассмотрены далее.

По роли, выполняемой в системе обеспечения единства измерений, СИ делятся на: