Измерительные преобразователи

Измерительный преобразователь
— прибор, преобра­зующий изменение одной величины в изменение другой
—прибор, преобразующий неэлектрическую физическую величину (называемую измеряемой физической величиной) в электрический сигнал, или наоборот.
Конструкция преобразователя должна обеспечивать:
— удобную установку и управление работой прибора;
— защиту от внешних воздействий;
— удобный интерфейс между преобразователем и последующими каскадами измерительной системы.

Структура преобразователей
Структурная схема контрольно-измерительной системы
Структурная схема измерительного преобразователя

Характеристики преобразователей
Диапазон (например: от 0 до 10 кг, от 120 до 1000 об/мин, ±60°С, от −20 до +100°С)
Погрешность измерения (относительная - Аабс/Атек , приведенная - Аабс/Аmax )
Разрешающая способность - наибольшая точность измерений
Чувствительность
Полоса пропускания — характеристика, связанная с временем отклика.
Любой непрерывный сигнал можно представить в виде гармонических составляющих (преобразование Фурье). Гармоники имеют различные частоты и амплитуды. Чем быстрее изменяется измеряемая величина, тем большая частота у составляющих гармоник и шире спектр частот выходного сигнала.
Линейность

б)
а)
Характеристики преобразователей: а — линейные;
б — нелинейные
(1 - реальная характеристику преобразователя,
2 - аппроксимирует действительную реакцию преобразователя в начальной части диапазона (3).

Виды нелинейностей в преобразователях:
а — зона нечувствительности (1) и насыщения (2);
б — гистерезис
При выборе преобразователя необходимо учитывать его статические (точность, разрешающая способность, чувствительность, гистерезис, повторяемость характеристик и др.) и динамические (время срабатывания) характеристики.

Переходная характеристика линейного преобразователя первого порядка: Y0 — первоначальное значение; Yк — конечное значение; τ — постоянная времени; 1 — ступенчатое изменение входного сигнала; 2 — изменение выходного сигнала преобразователя (экспонента). Ymax