Физические приборы - Бурсиан Э.В.
Скачать (прямая ссылка):
ские самопишущие мост и потенциометр), м Регулятор 10 в зависимости от показаний прибора может из-енять условия в объекте, например регулировать температуру.
Взаимосвязь блоков может быть и другой. Например, возможна электронная обратная связь (4 3) без использования электродвигателя и т. д.
Естественно, что столь сложные схемы реализуются не во всех риборах. В большинстве имеется лишь часть этих блоков. Так, в ычном амперметре с шунтом есть только следующие блоки: 2 (шунт грает роль датчика тока), 3 — сама измерительная часть (рамка в агнитном поле) и 5 — стрелка.
Следует обратить внимание на то, что цз всех блоков в схеме толь-о устройство датчика 2 зависит от характера измеряемой величины. ?се остальное может быть выполнено в виде стандартного устройства, ригодного для любых измерений. Так обеспечивается много-ункциональность устройства. Иногда в приборах пре-/сматривается также многоканалыюсть — возможность измерения азу нескольких величин.
Параметрами любых измерительных приборов являются:
1. Чувствительность — отношение какой-то характе-истики выходного сигнала к соответствующей характеристике входного сигнала. Если на выходе важно напряжение и измеряемая величина— тоже напряжение, ТО чувствительность (f/вых IUbx) — безразмерная величина. Чувствительность может быть и величиной размерной. Например, 2В/лк(2 вольта на 1 люкс) — чувствительность Некоторого фотоэлемента, измеряющего освещенность; 10 мм/Н {10 миллиметров шкалы на 1 ньютон) — чувствительность некоторого динамометра и т. д.
2. Порог чувствительности — минимальное значение какой-то характеристики входного сигнала, которое может быть арегистрировано при любом последующем усилении. Казалось бы,
11 усиление, тем более слабые сигналы могут быть зафикси-Sl Однако это не так. Существует порог чувствительности, который обусловлен двумя причинами. Первая — трение. Наличие трения покоя ведет к тому, что при слишком слабом сигнале указатель вообще не придет в движение. Вторая причина связана с тем, что прибор усиливает не только входной сигнал, но и собственные случайные колебания токов и напряжений (так называемый собственный шум). При больших коэффициентах усиления на выходе может быть зафиксирован сигнал (усиленный собственный шум) даже при отсутствии входного сигнала.
Наличие порога чувствительности делает бесполезным большое усиление сигнала, так как одновременно с сигналом усиливается и шум. При измерении слабых сигналов порог чувствительности — более важный параметр, чем чувствительность (см. усилитель электронный).
3. Класс точности —.параметр, позволяющий определить абсолютную погрешность прибора (обозначается буквой М). По определению класс точности — это отношение абсолютной погрешности в единицах длины шкалы к длине всей шкалы, выраженное в процентах:
M ^s— 100%. (6)
Для линейной шкалы, поскольку измеряемая величина пропорциональна расстоянию по шкале (п &о L), класс точности
M = — 100%, (7)
Пшк
где пшк — предел шкалы (диапазона). Таким образом, абсолютная погрешность An = zw т. е. для нахождения абсолютной погрешности от значений, соответствующих пределу шкалы (по не от показаний прибора!), берется количество процентов, соответствующее классу точности. Так, если прибор, показанный на рисунке 5, а, имеет предел шкалы 5А и класс точности 2, то абсолютная погрешность рав-
на 5А • — = 0,1 А независимо от того, где остановилась стрелка.
Для нелинейных шкал определение (6) пригодно, а соотношение (7) — нет.
4. Постоянная време-н и. После присоединения прибора к "измеряемому объекту указатель прибора не сразу устанавливается в нужное положение. Прн небольшом трении он может даже проскочить нужное деление, затем Рис. 9. Графики различных режимов пройти мимо него в обратном настановлення показаний прибора (а): правлении и т. д. (рис. 9, а, слу / —колебательный режим, 2 — кри- й іч олняко если тпрнир Ґа/тірт тический, S — прибор передемпфиро- ЧЗИ 1)¦ UA"0KO ЄСЛИ ТРеНИе °УДет ван, г — постоянная времени; воздуш- слишком большим, указатель бу-ный демпфер (б). дет недопустимо медленно ползти
12 - нужному делению (рис. 9, с, случай 3). Наилучшим является так азываемый критический режим (рис. 9, а, случай 2).
Для увеличения трения служит специальное устройство— демпфер, "а рисунке 9, б приведена схема конструкции воздушного демпфера (поршень в закрытом с'одной стороны цилиндре, не касающийся его Стенок).
Время установления нужного показания называется постоянной времени т. У приборов с механически движущимися деталями оно порядка периода колебаний, обычно секунды, в лучшем случае—девятые доли секунды. В электронных приборах т может быть сделана много меньше.
j -5. Надежность, защищенность прибора от нешних воздействий. Этот параметр характеризует стойчивость прибора к вибрации, ударам, воздействию воды (или вы-пкой влажности), температуры, внешних электрических, магнитны* электромагнитных полей (устойчивость к электромагнитным помехам).
; Долговечность прибора определяется параметром, который назы-ается сроком сл уж б ы. Срок службы обычно определяется ременем, в течение которого гарантируется исправность прибора, стествеино, в большинстве случаев прибор работает много дольше, нем указанный срок службы, но уже без гарантии.
