stcurs2
TRANSCRIPT
-
SENZORI I TRADUCTOARE note de curs 2- Eugenie Posdrscu
1
CARACTERISTICI GENERALE ALE TRADUCTOARELOR
Studiul traductoarelor prin prisma sistemelor automate impune un studiu alcomportamentelor acestora att n regim static ct i n regim dinamic. Analiza unor traductoare este complet n condiiile n care se ine cont i de caracteristicile constructive, de exploatare, de consum energetic, de fiabilitate precum i de cele economice.
Caracteristicile statice i indicatori de calitate dedui din caracteristicile statice
Regimul staionar n care se definesc caracteristicile statice presupune c att intrarea ct i ieirea traductorului sunt invariante n timp pe o durat de observaie precizat. n practic este puin probabil ca dinamica parametrilor de proces s fie nul pe un timp de observaie mare. Totui, pe intervale scurte de timp, se poate considera c att intrarea ct i ieirea sunt invariante n timp:
0
parametrut
Indicatorii de calitate se pun n eviden pe caracteristica static y = f(x) 0z care exprim
legtura dintre intrarea i ieirea traductorului n absena mrimii perturbatorii (z = 0). n realitate, asupra traductoarelor acioneaz pe lng mrimea util x i o serie de alte mrimi de influen cu caracter intern (1 , 2 , . , n ) sau extern ( 1 , 2 , , m), astfel c, n realitate, un traductor ar fi:
Selectivitatea
Indicatorul de selectivitate al unui traductor este acea proprietate de a prelua din mediu saudintr-un mediu cu mai muli parametri doar acel parametru de interes.
Prin dezvoltare n serie Taylor obinem:
ateneliniaritdeeroareautila
ateasensibilit
fxxfy ...1
1
Principiul selectivitii ji
ffxf
,
()
Traductor
1 2 n
1 2 m
x y = f(x, z)
Influene externe, zgomot
-
2Selectivitatea trebuie vzut ca o sensibilitate util - aceasta trebuie s fie mult mai mare dect sensibilitile mrimilor de influen.
Vom considera n continuare c influena perturbaiilor externe i interne fac parte din eroarea de neliniaritate a traductorului.
Domeniul de msur
Dac considerm doar zona liniar:
xxfy
atunci putem spune c avem:
minminmax
minmaxmin xxxx
yyyy
,
Unde:
Dx = minmax xx reprezint domeniul maxim de msurare de la intrare
Dy = minmax yy reprezint domeniul maxim oferit la ieire
Pentru xminxmax traductorul asigur o funcionare normal. (xmax - xmin) (ymax - ymin)
Liniaritatea
Dependena liniar dintre intrare i ieire ce asigur proporionalitatea dintre semnalul de intrare i semnalul de ieire este stabilit de adaptor.
Dx - domeniuy - abaterea absolut a caracteristicii reale (neliniare) de la caracteristica ideal (liniar)
y = yreal - yideal
ymax
ymin
xmin xmax
A
B
x
y
y1 y2
caracteristica liniar aproximativ
caracteristica real
Dx
ymax
ymin
xmin xmax
-
SENZORI I TRADUCTOARE note de curs 2- Eugenie Posdrscu
3
Eroarea de neliniaritate:
100minmax
max
yyy
nl
unde yyxDx
maxmax
Se consider c un traductor are o caracteristic liniar dac:
adnl ( eroare admisibil)
Panta m, care definete sensibilitatea unei caracteristici liniare:
minmax
minmax
xxyytgm
n realitate, pe domenii mai mari de variaie a intrrii traductorului, avem o caracteristic static neliniar, aproximaia acesteia prin una liniar fcndu-se prin intermediul erorii de neliniaritate. Ecuaia care descrie dependena liniar a ieirii de marimea de la intrare devine:
minmin xxmyy
Sau nxmy , cu minmin yxmn
Liniarizarea unei caracteristici reale se face prin intermediul adaptorului. Caracteristicareal poate fi aproximat printr-un segment AB care nu e obligatoriu s se nchid la capete. Riscul este ca eroarea s depeasc uneori valoarea admisibil i s nu mai fie posibil liniarizarea. n acest caz apelm la soluii astfel nct capetele s coincid.
Sensibilitatea
dxdy
dxdfS ,
Acest raport se numete sensibilitate. Sensibilitatea unui traductor se dorete a fi mare.
n termeni absolui: 0
0
xxyy
xyS
, unde S este sensibilitatea absolut iar x0, y0 - puncte
unde se face msurarea
S = m dac traductorul este liniar
ymax
ymin
xmin xmax
A
B
x
y
-
4Sensibilitatea relativ (adimensional):
xx
yy
S r
Sensibilitatea unui ansamblu de traductoare
1) Dac avem dou blocuri n serie:
xuS
1 , u
yS
2
uy
xu
xySs
, deci 21 SSSs
2) Dac avem dou blocuri n paralel:
y = y1 + y2 = S1x + S2x
Sp = S1 + S2
3) Dac avem un bloc cu reacie:
221
1 11 SSS
SSr
Clasa de precizie
Eroarea admisibil de baz dat sub form normat (raportat la domeniu) o definim ca o clas de precizie:
[%]100minmax
xxx
c adm
Clase de precizie uzuale: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2
S1 S2x u y
S1
S1
y1
y2
yx
S1
S2
+
y=y
yx
-
-
SENZORI I TRADUCTOARE note de curs 2- Eugenie Posdrscu
5
Din relaia pentru clasa de precizie putem extrage eroarea admisibil de baz:
)(100 minmax
xxcxadm
Aceast eroare admisibil de baz este ntlnit pentru mrimi din mediu pentru care se face msurarea: temperatur, presiune, umiditate.
Mrimi de mediu date sub form de valori de referin sau intervale de referin n jurul unei valori de referin.
n afar de eroarea admisibil de baz apare i o component suplimentar numit eroare admisibil suplimentar datorat variaiei parametrului de mediu n afara intervalului de referin.
admbadmsadmbadmtadmxpxpxxx [%])1(
Eroarea admisibil suplimentar este exprimat de regul n procente. Procentul p este stabilit de regul de constructor, rezultnd fie n urma unor experimente efectuate n laboratoarele proprii, fie n urma unor atestri realizate n laboratoare independente.
Rezoluia
Rezoluia reprezint variaia minim produs la intrare pentru a obine un salt elementar la ieire. Este o proprietate specific traductoarelor cu ieire discontinu sau cvasicontinu.
La traductoarele numerice rezoluia se exprim prin numrul de bii ai conversiei care se reflect n treapta elementar.:
12minmax
n
xxx
Pragul de sensibilitate
Pragul de sensibilitate reprezint variaia minim a intrrii care produce o deviaie cert la ieire. Este o caracteristic foarte important n stabilirea clasei de precizie maxim posibile deoarece semnalul de la ieire, pe lng componenta continu, este caracterizat i de zgomote aferente.
Concluzie
Sensibilitatea este vzut ca o caracteristic de transfer a traductorului. Rezoluia este vzut ca o caracteristic de intrare. Pragul de sensibilitate este vzut ca o caracteristic de ieire.
-
6Repetabilitatea
Este abilitatea unui traductor de areproduce aceeai caracteristic de ieire ntr-un experiment la care metodele de msurare nu se modific, iar sensul de parcurgere a caracteristicii este acelai.
Experimentul se repet de un numr prestabilit de ori i se noteaz valorile n punctele caracteristice.
100)(
max
xxr it
itx)( - abaterea maxim
Reproductibilitatea
Reprezint caracteristica unui traductor de a da aceleai valori n condiii spaio-temporale diferite de cele experimentale.
y
x
(x)it