Оптоэлектронные датчики - Козлов В.Л.
Скачать (прямая ссылка):
- постоянное или переменное магнитное поле, индуцирующее в проводниках э.д.с., которая накладывается на полезный сигнал, и изменяющее электрические характеристики некоторых чувствительных элементов, например, удельное сопротивление магниторезисторов;
- изменение параметров напряжения питания - его амплитуды и частоты.
Если обозначить величины, влияющие на датчик, g1, g2 ..., то связь между выходным электрическим сигналом s и измеряемой величиной m, которая в идеальном случае выражается, как s = F (m) преобразуется к
Для того чтобы в этом случае определить измеряемую величину по выходному сигналу датчика, без внесенной влияющими величинами погрешности, необходимо:
- либо снизить значения влияющих величин соответствующей защитой датчика, используя, например, антивибрационное основание, магнитные экраны и др.;
1.4. Влияющие величины
виду
(4)
13
- либо стабилизировать влияющие величины и градуировать датчик для этих условий, используя, например, термостат, источник стабилизированного напряжения питания и др.;
- либо использовать такую схему, которая позволила бы скомпенсировать влияние паразитных величин, например, мост Унтстона с двумя одинаковыми датчиками, один из которых предназначен для измерений, а второй - для компенсации погрешности, вызванной влияющими факторами.
Лекция 2
Единственными измеряемыми величинами, значения которых достаточно точно известны, являются величины, воспроизводимые эталонами. Значения всех других измеряемых величин становятся известными только после обработки результатов измерений с помощью измерительной схемы. Воздействие на датчик определяется истинным значением измеряемой величины, но экспериментатор воспринимает только общую реакцию всей измерительной цепи; эта реакция, выраженная в единицах измеряемой величины, и есть ее измеренное значение. Разность между измеренным и истинным значениями величины называется погрешностью измерения; она возникает из-за несовершенств измерительной цепи, в которой частично теряется информация о сигнале в процессе его обработки. Погрешность измерений можно оценить лишь приближенно, поскольку истинное значение измеряемой величины нам неизвестно. Однако строгое и точное понимание особенностей измерительного канала позволяет уменьшить погрешность измерений и, следовательно, более уверенно приблизиться к истинному значению измеряемой величины.
2.1. Систематические погрешности
Систематические погрешности возникают из-за ошибочного или неполного представления о характеристиках измерительной системы или неправильного ее использования. Наличие систематической погрешности можно установить по расхождению между наиболее вероятными значениями величины, полученными из двух серий измерений, проведенных для одной и той же измеряемой величины с помощью различных методик и аппаратуры [2,3].
Погрешности значения опорной величины. Смещение нуля прибора при регистрации отклонения стрелки, ошибка при определении опорной температуры термопары, неточная величина напряжения питания в мосте
- эти погрешности могут быть уменьшены при тщательной проверке используемой аппаратуры.
14
Погрешности, связанные с определением характеристик датчика. К ним относят погрешности, связанные с чувствительностью или градуировочной кривой. В общем случае это может быть старение датчика, механическая усталость его деталей или ухудшение его параметров вследствие химических воздействий, что приводит к прогрессирующим изменениям первоначальной градуировочной кривой; этот случай особенно характерен для термопар и термисторов. Специальная градуировка датчика для более жестких условий применения часто позволяет уменьшить, хотя и не полностью устранить, погрешности этого типа.
Погрешности, связанные со способом или условиями применения. Динамическая погрешность вызывается либо ограниченностью скорости нарастания выходного сигнала датчика или всего измерительного канала, либо завершением измерения до момента достижения установившегося режима. Присутствие датчика может заметно изменить измеряемую величину, например, в случае термометрического зонда, теплоемкость и теплобомен которого с окружающей средой являются факторами, которыми нельзя пренебречь по сравнению с аналогичными свойствами самой среды, в которую помещают зонд.
Погрешности из-за использования не обработанных надлежащим образом данных измерений. Эти погрешности возникают из-за неправильного введения поправок в результаты измерений, например:
- не учитывается отклонение от линейности датчика или электрической схемы формирования сигнала, ошибочно предполагаемых линейными;
- не учитывается самонагрев термометрического сопротивления измерительным током;
- не учитывается разность между температурами датчика и исследуемой среды, обусловленная теплопроводностью корпуса датчика или подводящих проводов.
2.2. Случайные погрешности
Проявление этих погрешностей происходит со случайной амплитудой и случайным знаком. Причины их возникновения могут быть ясны, однако величины погрешностей в момент измерений неизвестны. Различные возможные причины возникновения случайных погрешностей следующие.
