Статической характеристикой прибора (рис. 1.2) называется зависимость выходной величины y от входной величины x в установившемся режиме работы (т.е. когда x и y не меняются во времени: x = const, y = const), выраженная таблично, графически или аналитически.
Прибор
x
y
Рис. 1.2. Условное изображение прибора.
Статическую характеристику прибора получают следующим образом:
1) подают на вход прибора постоянное значение входного сигнала x = х0 = const;
2) дожидаются установившегося режима работы прибора, когда его выходной сигнал y станет постоянным, т.е. когда x = const, y = const;
3) измеряют значение входного сигнала х = х0 и выходного сигнала y = y0, а результаты измерения записывают в табл.1.5;
4) повторяют необходимое количество раз пункты 1 – 3, подавая на вход различные значение входного сигнала х = xi = const, i = 1…. n .
В результате получают таблицу 1.5 значений x и y (табличное выражение статической характеристики прибора).
Используя данные табл.1.5, строят статическую характеристику в виде графической зависимости y = f (x) (графическое выражение статической характеристики прибора, рис. 1.3.). Функция f(x) представляет собой аналитическое выражение статической характеристики.
Для приборов наилучшей является линейная статическая характеристика y = kx + a, где а – постоянная, k – передаточный коэффициент, причём среди линейных статических характеристик более предпочтительны характеристики, для которых a = 0, т.е. y = kх.
Рис. 1.3. Примеры статических характеристик :
1 – линейная нереверсивная;
2 – линейная реверсивная;
3 – нелинейная нереверсивная;
4 – нелинейная реверсивная;
5 – релейная нереверсивная;
6 – релейная реверсивная;
7 – с зоной нечувствительности (явление сухого трения);
8 – для ферромагнитных элементов.
Самой желательной статической характеристикой прибора является зависимость y = x, получаемая при коэффициенте передачи k = 1.
В этом случае искомое значение физической величины отсчитывают непосредственно по шкале прибора.
Чувствительность S прибора представляет собой предел отношения приращения выходного сигнала к приращению входного сигнала.
Порог чувствительности прибора ∆х – это минимальное изменение входного сигнала, которое может быть зарегистрировано (обнаружено, замечено) с помощью прибора без применения дополнительных технических средств.
Для приборов часто характерен гистерезис. Гистерезис (от греч. hysteresis — отставание, запаздывание) - явление, которое состоит в том, что физическая величина, характеризующая состояние тела (например, намагниченность), неоднозначно зависит от физические величины, характеризующей внешние условия (например: магнитного поля). Различают магнитный, электрический и механический гистерезис - когда значения выходного сигнала (y) при одних и тех же значениях входного сигнала (x) не совпадают при прямом и обратном ходе. В этом случае статическая характеристика прибора имеет вид так называемой петли гистерезиса (см. рис. 1.3:8).
Причинами гистерезиса обычно являются трение в деталях прибора; люфты (зазоры) между деталями прибора.
Гистерезис является причиной существования порога чувствительности прибора и, как следствие, возникновения вариации показаний прибора. Гистерезис понижает точность измерений, поэтому желательно свести его к минимуму.
Цена деления прибора С – разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.
Перегрузочная способность – способность прибора в определённое время выдерживать нагрузки, превышающие допустимые.
Быстродействие прибора В – время, затрачиваемое на одно измерение. Для аналоговых приборов – время установления показания, для цифровых – отношение числа измерений n к промежутку времени ∆t, за которое эти измерения произведены;
Время установления показаний (время успокоения) – время, за которое амплитуда колебания подвижной части прибора станет меньше абсолютной погрешности прибора.
Надёжность – способность прибора сохранять эксплуатационные параметры в течение заданного времени.
