Метрологические характеристики средств измерения

В общем случаестатическаяхарактеристика (функция, уравнение) преобразования ИП

Y =f(X)

представляет связь между входной и выходной величинами и ее линейность.

Часто зависимость между значениями величин на входе и выходе ИП, полученную экспериментально, называют градуировочной характеристикой.

Градуировочная характеристика датчика может быть линейной или нелинейной. Чаще всего стремятся иметь линейную зависимость, т.е.
Y =KX, которая может проходить как через начало координат (Х = 0;
Y = 0), так и иметь смещение по оси Х или Y (например, Y = 0 при X = X₀ ).

Для ИП (датчиков) нормируется номинальная статическая градуировочная характеристика, которая приписывается преобразователю (датчику) на основе анализа совокупности таких преобразователей (датчиков).

При градуировке серии однотипных ПИП реальные функции преобразования каждого ПИП могут отличаться от паспортной (номинальной), образуя полосу неопределенности.

Реальная функция преобразования Y_P = f_P(X) – это функция, которую имеет ПИП в действительности.

Характеристика преобразования измерительного преобразователя должна определяться для нескольких значений входной величины, чаще всего для трех: Х= 0; Х/Х_В = 1/2; Х/Х_В = 1 (Х_В – верхний предел преобразования ПИП). В случае нелинейной характеристик число значений входной величины должно быть больше.

Учитывая, что объект измерения, как правило, сложный процесс, характеризующийся множеством различных параметров, то информативным параметром входного сигнала будем считать непосредственно измеряемую величину или величину, функционально связанную с измеряемой величиной.

Неинформативный параметр не связан функционально с измеряемой величиной, но влияет на метрологические характеристики преобразователя.

Параметры, характеризующие условия, в которых работает преобразователь, и влияющие на его функцию преобразования, называют влияющими величинами.

Зависимость изменения метрологических характеристик преобразователя от изменения влияющей величины или неинформативного параметра входного сигнала в пределах рабочих условий эксплуатации называется функцией влияния.

Функция влияния может быть нормирована в виде формулы, графика или таблицы.

Так как в любом средстве измерений сигналы (в том числе и входной сигнал) не могут распространяться с бесконечно большой скоростью, ИП обладают не только статическими, но динамическими характеристиками, которые описывают его инерционные свойства и определяют зависимость выходного сигнала от меняющихся во времени величин: входного сигнала, нагрузки, влияющих величин. Взаимосвязь между входным воздействием и выходным сигналом ИП (датчика) можно описывать в виде линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами, которые в зависимости от конструкции датчиков могут иметь разный порядок:

где a_n … a₀ и b_n …b₀ – постоянные коэффициенты; Y и Х – мгновенные значения информативного параметра изменения выходной и измеряемой величин.

Для описания динамических свойств большинства датчиков достаточно использовать дифференциальные уравнения второго порядка.

Для измерительных преобразователей динамические характеристики обычно выражают в виде переходных или амплитудно- и фазочастотных характеристик.

При ступенчатом изменении входной величины x = x₀ = const средства измерения описываются переходной характеристикой