(использования + Продолжительность замен/Число прерываний в работе

Долговечность компонентов иногда представляют графически в виде ваннообразной кривой, названной так из-1за ее формы (рис. 3.6). Три различные области отчетливо просматриваются на этом рисунке. Когда компонент только вводится в эксплуатацию, частота возникновения отказов является весьма высокой. Отказы "в течение это-

Рис. 3.6. Ваннообразная кривая

изменения скорости отказов ком- ;Ш ионентов преобразователей во « времени: I

полезной работы; /Н -период износа §

~.?!!РЛ? *?""?.Ч™ Я- период g

Л \Ш

Врет

го периода (часто называемого периодом выжигания) называются ранними отказами. Далее следует период, называемый периодом полезной работы, в течение которого отказы возникают реже с достаточно постоянной частотой. Во время периода износа заканчивается период полезной работы компонента, и поэтому частота появле-, ния отказов снова возрастает. Такие отказы называются износовыми.

Экономические факторы

Использование высокой технологии кремниевых изделий резко сокращает стоимость всех электронных систем, создавая дополнительные преимущества в виде более высокой надежности, простоты обслуживания и общего сокращения габаритов. Наряду с этим постоянно совер-щенствуется технология изготовления преобразователей. Современные приборы выполняются в одном корпусе со схемами формирования сигнала и улучшенными характеристиками по отношению к своим прототипам. Поэтому они позволяют создавать более дешевые измерительные системы, если принимать во внимание наличие схем формирования сигнала в преобразователях.

В будущем интеграция схем формирования сигнала будет продолжаться вплоть до создания преобразовате-

лей с цифровым выходом, полностью кодированным сигналом, пригодным для непосредственного соединения с микровычислительными и подобными устройствами. В настоящее время уже имеется несколько подобных преобразователей. Тем не менее всегда, найдутся аргументы в пользу аналоговых измерительных приборов, поскольку цифровые системы никогда не станут дешевле аналоговых и будут существовать такие области применения, где аналоговую технику нельзя заменить цифровой.

Для пользователя стоимость системы является немаловажным фактором, и его следует иметь в виду, поскольку возможно большое число решений для каждого рассматриваемого элемента. Чтобы принять лучшее решение, инженер должен рассмотреть все возможные альтернативы - цифровые, аналоговые, цифро-аналоговые и проанализировать возможные варианты систем с учетом их стоимости.

Если, например, система может выполнять заданные функции только при наличии высокоточных, высоконадежных и высокочувствительных преобразователей (которые будут, вне сомнения, также и дорогими), то стоимость оставшейся части измерительной системы должна быть мала по ср-авнению со стоимостью преобразователей. С другой стороны, если требования к преобразователям невысокие и их немного, то можно использовать некоторые старые типы преобразователей, и в этом случае стоимость системы будет определяться в большей степени стоимостью оставшейся части, а не самих преобразователей.

Экономические соображения учитываются, конечно, не только при выборе преобразователей, но и любой другой продукции. Кроме того, они являются достаточно сложными, поэтому многие из них невозможно полностью раскрыть в данной книге.

i . . ГЛАВА 4

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Основной величиной, которая рассматривается в этой главе, является температура. Температура тела может, конечно, использоваться для определения наличия тела, поэтому здесь рассматривается также один из методов обнаружения самого тела.

Температура тела или системы представляет собой отражение их термического состояния. Это мера кинетической энергии, обусловленной тепловым движением молекул тела или системы, т.е. потенциалом теплового потока. Тепло есть энергия, обусловленная разностью температур между телом или системой и окружакщей средой.

Тепло может передаваться от одного тела или системы к другому (или нескольким) следующими способами: 1) теплопроводностью - диффузией через среду; 2) конвекцией - движением среды; 3) излучением - с помощью электромагнитных волн.

Теплоемкость - это количество тепла, необходимого для повыщения температуры тела или системы на один градус. Удельная теплоемкость - это отношение теплоемкости тела к его массе.

Термическое сопротивление является мерой способ-кости тела препятствовать прохождению через него теплового потока. Тепловое равновесие представляет собой состояние между телом или системой и окружающей т;редой, когда между ними нет переноса тепла.

Точкой кипения называется температура, при которой наступает равновесие между жидким и парообразным состояниями вещества. Точкой замерзания называется температура равновесия между твердой и жидкой фазами. Для воды точка кипения соответствует 100 °С, а Точка замерзания или льда 0°С. Все эти характеристики имеют смысл только при стандартном атмосферном давлении 101,325 МПа.

Температурные шкалы

Температурная шкала Цельсия, при которой измере-пя проводятся в градусах Цельсия, это лишь одна из ескольких используемых температурных шкал. Она первоначально определялась точками замерзания и кипения воды. Термодинамическая шкйла согласно Международной системе единиц имеет несколько трудновос-производимых точек. Во-первых, абсолютный нуль (О К - заметим, что температура в термодинамической шкале выражается в градусах Кельвина, которые запи-

»сываются без указания знака градуса), представляющий собой теоретический минимум температуры для любого, вещества и, во-вторых, тройную точку воды (273,16 К). 47