Характеристики преобразования. Быстродействие СИ.

Статическая характеристика преобразования – связь, выражающая зависимость информативного параметра выходного сигнала от постоянного информативного параметра входного сигнала. Ее можно представить в аналитическом виде, графическом или табличном. В аналитическом виде характеристика преобразования - уравнения y = F (x), которое может быть может быть линейным (рис. 5-а.) или нелинейным (рис. 5-б., 5-в.).

Заметим, что для прибора, шкала которого проградуирована в значениях измеряемой величины, всегда y = x и графическая характеристика преобразования представляет прямую линию под углом 45 градусов относительно оси х. В то же время угол отклонения указателя аналогового отсчетного устройства этого прибора при наличии нелинейных преобразователей (например, в квадратичном вольтметре) будет нелинейной функцией х. В цифровых приборах из-за квантования сигнала характеристика преобразователя является ступенчатой функцией (рис. 6-г.), определяемой выражением у= n D x, где у – показания прибора,    x – шаг квантования, n – цифровой код измеряемой величины х. При нелинейных преобразователях необходимо линеаризовать характеристики преобразования прибора. В аналоговых приборах для этого используют шкалу с соответствующей неравномерностью. В цифровых приборах отсчетное устройство эквивалентно равномерной шкале. Для линеаризации характеристики преобразования необходимо в прибор вводить аналоговые линеаризирующие преобразователи либо вычислительные средства, выполняющие необходимое преобразование цифрового кода.

Динамические характеристики СИ определяют инерционные свойства СИ и представляют собой зависимость информативного параметра выходного сигнала от меняющихся во времени параметров входного сигнала. К числу динамических характеристик относятся: импульсная g (t), является реакцией преобразователя на дельта – функцию d (t); переходная h (t) – реакция на единичный ступенчатый сигнал; дифференциальное уравнение СИ; передаточная функция, является отношением операторных изображений выходной величины к входной К(р) = y (p)/ x (p); амплитудно-частотная и фазо-частотная.

 Динамические свойства СИ характеризуются также быстродействием – скоростью и временем измерения (временем установления показаний). Скорость измерения (преобразования) определяется максимальным числом измерений (преобразований) в единицу времени, выполняемых с нормированной погрешностью. Время измерения (преобразования) – время, прошедшее с момента начала измерения (преобразования) до получения результата с нормированной погрешностью.

Чувствительность, порог чувствительности, разрешающая способность СИ.

Чувствительностью СИ называется отношение изменения выходной величины (информативного параметра) к вызывающему его изменению входной величины (информативного параметра входного сигнала). Различают абсолютную и относительную чувствительность. Абсолютная чувствительность равна производной от характеристики преобразования СИ: S = dy / dx = D x / D y. Приближенное равенство для определения чувствительности через конечные приращения D х и D у используется при экспериментальном определении чувствительности. Для линейных СИ (y = kx) чувствительность постоянна S = k и может быть определена как S = x / y (рис. 6-а.) для нелинейных чувствительность зависит от входного сигнала (рис. 6-б и 6-в.).

Для показывающих приборов признаком линейности или нелинейности характеристики преобразования является равномерность или неравномерность шкалы. В ряде случаев (например, в электрических мостах) для характеристики чувствительности используется относительная чувствительность S= Dy/(Dx/x), где Dx/x – относительное изменение входной величины. Наименьшее значение входной величины, которое можно обнаружить с помощью данного СИ, называется его порогом чувствительности.

Разрешающей способностью СИ называется наименьшее различаемое с помощью данного СИ изменение измеряемой величины, или наименьшее различимое отличие друг от друга двух одноименных величин. Порог чувствительности и разрешающая способность имеют размерность измеряемой величины и обычно определяются уровнем его внутренних шумов и нестабильностью элементов. У цифровых приборов порог чувствительности и разрешающая способность, как правило, равны цене единицы младшего разряда.