сигнала. Однако этого лучше не делать, поскольку такая схема очень дорого стоит. К счастью, использование лишь части общей характеристики нелинейного преобразователя позволяет гарантировать линейность отношения измеряемой и выходной величин.

С другой стороны, линейный преобразователь не рекомендуется использовать, когда измеряемая величина изменяется нелинейным образом. таком случае линейный преобразователь будет лишь отражать нелиней-, -уное изменение измеряемой величины в своем выходном сигнале.

Линейнзш преобразователь может работать и- вне своего обычного диапазона, но он имеет предел, при достижении которого выходной сигнал резко падает либо -насыщается, когда измеряемая величина выходит за границы полной шкалы значений. Это также приводит к возникновению нелинейности.

В некоторых случаях отдается Тгредпочтение высокой нелинейности характеристик. Скажем, в преобразовате- ле, используемом для контроля выхлопных газов автомобиля, желательно иметь один выходной сигнал, соответствующий допустимому составу выхлопных газов, и совершенно другой, когда состав выхлопных газов, неудовлетворительный. Как правило, один сигнал соответствует уровню логического О, а другой -- логической 1: В этом случае преобразователь функционирует как переключатель сигналов, имеющих два уровня.

Рассмотрим еще одну характеристику преобразователя - гистерезис. Обращаясь- вновь к преобразователю для контроля выхлопных газов автомобиля, заметим, что точное положение точки, в которой выходной сигнал переходит из одного состояния к другому, может меняться в зависимости от того, увеличивается или уменьшается выхлоп газов. На рис. 1.3 показана возможная характеристика преобразователя с гистерезисом.

При увеличении концентрации продуктов неполного сгорания в выхлопных газах преобразователь не меняет своего выхода, пока эта концентрация не превысит 2 %. Когда же концентрация продуктов неполного сгорания в выхлопных газах уменьшается, преобразователь не меняет своего выхода до тех пор, пока эта концентрация не снизится до 1 7о- В общем случае стремятся к тому, чтобы эффект гистерезиса был как можно, меньшим.

Проанализируем еще одну характеристику преобразователя - повторяемость значений его выходного сигнала. Выходной сигнал в идеальном случае должен быть постоянным, когда измеряемая величина не изменяется. В некоторых случаях, обычно если преобразователь имеет большой гистерезис, выходной сигнал может быть разным в зависимости от направления изменения изме-ряемой величины.

Рис. 1.3. Гистерезис в измерительном преобразователе:

I - точка изменения состояния преобразователя при уменьшении процента продуктов неполного сгорания; 2 - точка изменения состояния преобразователя при увеличении процента продуктов неполного

сгорания 2

Процент продуктов неполного сгорания В выхлопных газах

Другим фактором, связаным с точностью преобразователя, является время отклика, которое, равно времени установления выходного сигнала в ответ на изменение измеряемой величины. Мгновенное или ступенчатое изменение измеряемой величины может не вызывать одно-" временного соответствующего изменения выходного сигнала, если реакция преобразователя на изменение измеряемой -величины происходит с большим запаздыванием.

В то же время такой преобразователь может иметь достаточно малую погрешность, если изменение измеряемой величины происходит медленно либо не происходит вообще. Присущая преобразователю инертность означает, что его нельзя использовать для измерения входной . величины с быстроизменяющейся флуктуацией. Правда отсюда вовсе не следует, что каждый преобразователь должен иметь время отклика меньше, чем продолжительность изменений измеряемой величины.

В случае, например, преобразователя, предназначенного для измерения уровня топлива в автомобиле, быстрая реакция преобразователя является скорее ег9 недостатком, поскольку водителю нежелательно видеть колебания стрелки указателя топлива от одной крайней

отметки до другой (от полного до пустого бака), когда автомобиль движется по неровной дороге и топливо плескается в баке. Существуют и другие примеры преобразователей, которые должны иметь и не очень быструю, и не очень медленную реакцию, а именно такую, которая в условиях конкретного применения обеспечивает наилучшую точность измерений.

Полоса преобразователя - это характеристика, напрямую связанная с временем отклика. Изменение измеряемой величины можно описать совокупностью частотных составляющих: в соответствии с преобразованием Фурье любой сигнал можно представить совокупностью синусоидальных составляющих, имеющих различные частоты и амплитуды. Чем быстрее изменяется измеряемая величина, тем большая частота у составляющих и шире спектр частот выходного сигнала. Если полоса частот преобразователя относительно мала, то npncjacTBy-ющие в измеряемой величине высокие частотные составляющие в выходном сигнале исчезают и реакция преобразователя становится медленной, а время отклика большим.

Внешние условия

Кроме учета всех факторов, связанных с изготовлением преобразователей, инженер решает задачу выбора преобразователя для конкретного применения, условия которого играют важную роль в этом решении. Где преобразователь предполагается использовать? Какие условия надо учитывать при его работе?

Все это крайне важно при выборе преобразователей, поскольку внешние условия, в которых он находится, могут в сильной степени влиять на его работу. Внешние условия инженер должен учитывать для того, чтобы преобразователь точно выполнял свои функции не только в момент ввода в эксплуатацию, но и в течение всего срока службы измерительной системы.

Вообще говоря, влияние внешних условий на преобразователь и связанную с ним измерительную систему может быть трех видов. Во-первых, непосредственное воздействие внешних условий на сам преобразователь. Возможно, что температура окружающей среды преобразователя давления является чрезмерно высокой и вызывает плавление деталей прибора или преобразова-