Основные параметры приборов

1. Чувствительность – способность прибора реагировать определённым образом на соответствующее малое воздействие. В качестве количественной характеристики этой способности принимается отношение доминантной (наиболее важной для данного типа прибора) характе­ристики выходного сигнала к соответствующей характеристике входного сигнала. Поэтому для разных приборов чувствительность имеет различную размерность, а может быть и безразмерной величиной. Так, например, если на выходе важно напряжение и измеряемая (входная) величина – тоже напряжение, то чувствительность (U_вых/U_вх ) является безразмерной величиной. Приведем примеры приборов, имеющих размерную чувствительность.

Так чувствительность громкоговорителя характеризует звуковое давление (доминантная характеристика), создаваемое им при подаче на него сигнала с определённой электрической мощностью. Если говорить конкретно, то чувствительность громкоговорителя определяется путем измерения звукового давления на расстоянии 1 м от громкоговорителя вдоль главной оси при поданном на его вход сигнале мощностью 1 Вт, и измеряется она в Па/В.

Чувствительность микрофона – отношение напряжения на выходе микрофона к воздействующему на него звуковому давлению при заданной частоте (как правило, 1000 Гц), выраженное в милливольтах на паскаль (мВ/Па). Чем больше это значение, тем выше чувствительность микрофона. Чувствительность микрофона измеряется также в относительных единицах, так называемых децибелах (дБ). Децибелы широко применяются в любых областях техники, где требуется измерение величин, меняющихся в широком диапазоне: в радиотехнике, в системах передачи информации, в оптике, акустике, в децибелах измеряется уровень громкости звука и др.

Децибе́л – логарифмическая единица. Величина, выраженная в децибелах, численно равна десятичному логарифму безразмерного отношения физической величины к одноимённой физической величине, принимаемой за исходную, умноженному на десять:

.

где A_dB – величина в децибелах, A – измеренная физическая величина, A ₀ – величина, принятая за базис.

1 дБ=20lg(A / A ₀), где A ₀=1В/Па. Таким образом, чувствительность микрофона 2мВ соответствует 20lg(2/1000) = -54дБ, а 12мВ – 20lg(12/1000) = -38дБ. То есть, чем ближе к 0 (иногда «минус» в описаниях опускают) значение чувствительности в дБ, тем выше чувствительность микрофона.

2. Порог чувствительности – минимальное значе­ние какой-то характеристики входного сигнала, которое может быть зарегистрировано при любом последующем усилении. Казалось бы, чем больше усиление, тем более слабые сигналы могут быть зафиксированы. 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.

3. Класс точности – параметр, позволяющий определить абсолютную погрешность прибора (обозначается буквой). По опре­делению класс точности – это отношение абсолютной погрешности в единицах длины шкалы к длине всей шкалы, выраженное в процентах

(3)

Для линейной шкалы, поскольку измеряемая величина пропорцио­нальна расстоянию по шкале (п ~ L), класс точности

(4)

где п_шк – предел шкалы (диапазона). Таким образом, абсолютная погрешность , т. е. для нахождения абсолютной погрешности от значений, соответствующих пределу шкалы (но не от показаний прибора!), берется количество процентов, соответствующее классу точности.

4. Постоянная времен и. После присоединения прибора к измеряемому объекту указа­тель прибора не сразу устанавливается в нужное

положение. При небольшом трении он может даже проскочить нужное деление, затем пройти мимо него в обратном на­правлении (рис.3а, случай 1). Однако если трение будет слишком большим, указатель бу­дет недопустимо медленно ползти к нужному делению (рис.3а, случай 3). Наилучшим является так называемый критический режим (рис. 3а, случай 2).

Рис. 3. Графики различных режимов установления показаний приборов

1 – колебательный режим, 2 – критический режим, 3 – прибор передемпфирован, τ – постоянная времени.

Для увеличения трения служит специальное устройство – демпфер. На рисунке 3, б приведена схема конструкции воздушного демпфера (поршень в закрытом с одной стороны цилиндре, не касающийся его стенок).

Время установления нужного показания называется постоянной времени τ. У приборов с механически движущимися деталями оно порядка периода колебаний, обычно секунды, в лучшем случае – де­сятые доли секунды. В электронных приборах τ может быть сделана много меньше.

5. Надежность, защищенность прибора от внешних воздействий. Этот параметр характеризует устойчивость прибора к вибрации, ударам, воздействию воды (или вы­сокой влажности), температуры, внешних электрических, магнитных и электромагнитных полей (устойчивость к электромагнитным по­мехам).

6. Долговечность прибора определяется параметром, который назы­вается сроком службы. Срок службы обычно определяется временем, в течение которого гарантируется исправность прибора. Естественно, в большинстве случаев прибор работает много дольше, чем указанный срок службы, но уже без гарантии.

Все параметры прибора заносят в его паспорт – документ, со­провождающий прибор.

Дата добавления: 2014-01-13