Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Козлов В.Л. -> "Оптоэлектронные датчики " -> 7

Оптоэлектронные датчики - Козлов В.Л.

Козлов В.Л. Оптоэлектронные датчики — Радиофизика , 2005. — 116 c.
Скачать (прямая ссылка): optoelektronniedatchiki2005.pdf
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 < 7 > 8 9 10 11 12 13 .. 47 >> Следующая

As
S=
Am
(10)
Значение чувствительности в заданных условиях применения обычно определяется изготовителем; этот параметр позволяет потребителю оценить выходной сигнал датчика, зная пределы изменения измеряемой величины, и выбрать датчик для измерительной системы, отвечающий требованиям и условиям измерения.
Единицы, в которых выражается S, зависят от принципа работы датчика и от природы измеряемой величины, например, Ом/°С для терморезистора, мкВ/°С, для термопары, мкА/Вт - для датчика излучения
Для различных датчиков, основанных на одинаковых физических принципах, численное значение S может зависеть от выбора материала чувствительного элемента, от размера датчика или особенностей его устройства. Чувствительность может зависеть и от других параметров, таких, как амплитуда или частота напряжения питания, температура окру-
18
жающей среды, где находится датчик, или частота изменений измеряемой величины.
Частота изменений измеряемой величины является другими важным параметром, влияющим на чувствительность. В зависимости от частоты существуют два различных режима работы, датчиков, с которыми связаны соответствующие параметры чувствительности:
а) статический режим работы, при котором измеряемая величина постоянна или меняется очень медленно;
б) динамический режим работы, при котором измеряемая величина меняется быстро (модулированный поток излучения, ускорение, связанное с вибрациями конструкции). Некоторые датчики по самой своей природе работают только в динамическом режиме.
Чувствительность в статическом режиме. Графическое представление результатов градуировки дает статическую характеристику. Рабочая точка датчика Qi соответствует определенным значениям mi и si статической характеристики. Статическая чувствительность в рабочей точке Qi определяется, как отношения приращения As к вызвавшему его приращению Am. Следовательно, чувствительность в статическом режиме определяется наклоном статической характеристики в рабочей точке.
Чувствительность в динамическом режиме. Динамическая чувствительность может быть определена, когда измеряемая величина является периодической функцией времени; в этих условиях выходной сигнал S в установившемся режиме имеет ту же периодичность, что и измеряемая величина. Пусть измеряемая величина описывается выражением m(t) = m0 + m1 cos ©t, где mo - постоянная составляющая, на которую накладывается синусоидальная переменная с амплитудой m1 и частотой f = © /2п. Выходной сигнал датчика при этом приобретает форму
где So - постоянная величина, соответствующая m0 (обе эти величины определяют рабочую точку Q0 на статической градуировочной кривой); S1 - амплитуда переменной составляющей выходного сигнала, возникающей под действием переменной составляющей измеряемой величины, а у - сдвиг фазы между вариациями на выходе и на входе.
Чувствительность, которая, в общем, является отношением изменения S к изменению m, определяется в этом случае выражением:
(11)
S
s
(12)
m
19
Зависимость чувствительности в динамическом режиме от частоты f, т.е. Sf), является частотной характеристикой датчика.
Когда изменения измеряемой величины m не синусоидальны, но имеют период T = 2п / ©, зависимость m(t) можно разложить в ряд Фурье (13).
то то
m(t) = m0 + ^mn cos(n©t + фп) (13) s(t) = s0 + ^sn cos(n©t + yn) (14)
n=1 n=1
Тогда выходной сигнал датчика приобретает вид (14) и представляет собой суперпозицию различных составляющих mn cos (n©t + фп ). Каждая
из этих составляющих определяется своим значением чувствительности, определяемым частотной характеристикой
sn / mnQ = S (fn ), где fn = n©/2n . (15)
Изменения чувствительности в функции частоты связаны обычно с инерцией измерительного канала - датчика и устройств, непосредственно с ним связанных. Инерция может объясняться и физическими принципами, на которых работает датчик, но чаще это связано с элементами электрической схемы - сопротивлениями, индуктивностями и емкостями, сосредоточенными или распределенными, которые приводят к переходным процессам с постоянной времени, равной RC или L/R. Поэтому частотную характеристику следует определять, рассматривая в совокупности датчик и элементы измерительной цепи, непосредственно с ним связанные.
Выраженная в наиболее общей форме связь между величинами S и т представляет собой дифференциальное уравнение, которое в зависимости от, конкретного случая может быть уравнением первого или второго порядка; выходной сигнал в режиме непрерывного синусоидального воздействия можно описать просто, приводя это дифференциальное уравнение к эквивалентной комплексной форме путем преобразования:
d d 2
------> j© и —2 “
dt dt2
Частотные характеристики связаны с порядком дифференциального уравнения, так что различают описания систем первого и второго порядка.
Частотные характеристики системы первого порядка. Такая система описывается дифференциальным уравнением:
20
ds
A— + Bs = m(t), (17)
dt
где А и В - постоянные. Для изменяющейся по синусоидальному закону измеряемой величины m (t) = m1cos©t выходной сигнал в установившемся режиме также изменяется по синусоиде: s (t) = s1 cos (©t + у).
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 < 7 > 8 9 10 11 12 13 .. 47 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed