Динамические характеристики измерительного устройства

Виды динамических характеристик измерительного устройства

Способность измерительного устройства реагировать на изменяющееся во времени воздействие оценивают в количественной форме с помощью динамических характеристик этого устройства.

Различают полные и частные динамические характеристики ИУ (рис. 5.1). Полными характеристиками являются: дифференциальное уравнение; передаточная функция; переходная функция; весовая функция и амплитудно-фазовая функция ИУ. Частные динамические характеристики отражают только часть динамических свойств ИУ. Их удобно находить опытным путем и использовать в качестве показателей динамической точности при проектировании ИУ различного назначения.

Рис. 5.1. Виды динамических характеристик ИУ.

Дифференциальное уравнение и передаточная функция описывают связь между сигналами на входе и выходе ИУ. Их можно считать операционными динамическими характеристиками. Переходная и весовая функции описывают реакции ИУ на единичный скачок и, соответственно, короткий импульс единичной площади. Они относятся к временнъш динамическим характеристикам. Амплитудно-фазовая функция может быть представлена совокупностью амплитудно-частотной (АЧХ) и фазово-частотной (ФЧХ) характеристик. Они используются для описания реакции И У на гармонический сигнал единичной амплитуды и относятся к частотным динамическим характеристикам.

Ступенчатый, импульсный и гармонический сигналы, используемые для определения полных динамических характеристик ИУ, называют тестовыми сигналами. Такие сигналы являются типичными для различных групп ИУ: квазистатических, баллистических, сейсмических и др. Этим объясняется многообразие динамических характеристик приборов и систем.

Полные динамические характеристики связаны между собой, т. е. зная какую-либо одну из них, можно определить любую другую динамическую характеристику (полную или частную). Например, зная дифференциальное уравнение ИУ, можно определить АЧХ и все другие динамические характеристики ИУ (см. подпараграф 5.2.6, табл. 5.2). Кроме того, зная любую из этих характеристик, можно решить основную задачу динамики ИУ, т. е. определить реакцию И У на известный входной сигнал.

К частным динамическим характеристикам относятся:

• • показатели качества переходного процесса — его длительность, время нарастания, перерегулирование, колебательность, интегральные оценки и пр.;
• • частные частотные характеристики — полоса пропускания частот, собственная частота ИУ, частота среза и др.

Все динамические характеристики линейного И У (полные и частные) можно определить, если известна какая-либо одна из его полных динамических характеристик. В качестве такой характеристики обычно используют передаточную функцию ИУ.

Различают также основные и дополнительные динамические характеристики ИУ. Основные динамические характеристики отражают связь между информативным параметром выходного сигнала ИУ и измеряемой физической величиной, а дополнительные — связь этого параметра с другими влияющими величинами.