Caracteristicile aparatelor de masurat

Aparatele de masurat sunt mijloace de masurare care transforma marimea de masurat (marimea de intrare) intr-o marime perceptibila de catre operator (marime de iesire).

Schema functionala restransa a unui aparat de masurat este prezentata in Fig.1.13.

Marimi perturbatoare externe: temperatura, presiunea, umiditatea, intensitatea campurilor electrice sau magnetice, etc.

Marimi perturbatoare interne: zgomote generate de rezistoare, semiconductoare, transformatoare, frecarile in lagare, etc.

Comenzi: alegerea domeniului de masura, calibrarea interna, reglarea zeroului etc.

x x x_n - perturbatii externe

n n n_r - perturbatii interne

c₁, c₂, c_q - comenzi

Y = f(X) - reprezinta caracteristica statica ideala

- repre-zinta caracteristica statica reala

Comenzile c₁, c₂, c_q nu provoaca modificari nedorite ale caracteristicii statice ideale. Ceea ce genereaza erori sunt variatiile marimilor de influenta si nu valorile lor absolute, care daca ar ramane constante ar putea fi luate in considerare ca atare in expresia caracteristicii.

Fig.1.14. Punerea in evidenta a erorii de neliniaritate

Aparatele de masurat si traductoarele se realizeaza astfel incat marimile de influenta sa determine efecte minime, permitand sa se considere valabila caracteristica statica ideala, Y = f(X).

Caracteristicile statice liniare constituie de fapt o aproximare a celor reale neliniare. Aceasta aproximare se exprima prin eroarea de neliniaritate sau abaterea de la liniaritate (Fig.1.14).

Se defineste eroarea de neliniaritate (abaterea de la liniaritate) ca:

DY_max = max (DY^'; DY^") (1.13)

iar eroarea relativa de neliniaritate este:

(1.14)

Dupa modul in care este obtinut si prezentat rezultatul masurarii, aparatele de masurat se impart in doua mari categorii:

aparate analogice (indicatoare);

aparate numerice (digitale).

La aparatele analogice relatia de dependenta intre marimea de masurat X, aplicata la intrare si marimea de iesire Y, se exprima printr-o functie continua de timp, Y=f(X) unde f este o functie continua. Aceasta functie poate fi liniara sau neliniara.

Fig.1.15. Caracteristica intrare-iesire pentru un aparat analogic: (a)- neliniara; (b)- liniara

Din reprezentarile grafice prezentate in Fig.1.15, rezulta ca pentru variatii continue ale marimii de masurat se obtin de asemenea variatii continue ale marimii de iesire existand deci o analogie intre variatiile celor doua marimi. Datorita acestei analogii, aparatele respective se numesc aparate analogice.

Se mai numesc si aparate indicatoare, deoarece marimea de iesire este data sub forma unei deplasari a unui ac indicator in fata unei scari gradate.

Aparatele digitale permit prezentarea rezultatului masurarii direct sub forma numerica cu ajutorul unor dispozitive de afisare cu cifre. Principiul de functionare al acestora consta in transformarea marimii de masurat, de obicei analogica, in marime numerica, cu ajutorul convertoarelor analog - numerice.

Functia de transfer a aparatelor numerice nu mai este continua rezultatul masurarii ne mai putand lua orice valoare, idicatia variind in trepte. Intre doua valori succesive indicate de aparat, mai pot exista si alte valori pe    care aparatul nu le poate indica.

Avantajele aparatelor digitale fata de cele analogice:

lipsa de ambiguitate a afisajului numeric, la aparatele analogice operatorul avand deseori dificultati de apreciere a pozitiei acului indicator cand acesta se afla intre doua diviziuni vecine;

precizie ridicata prin cresterea rezolutiei (marirea numarului de cifre de dupa virgula zecimala);

semnalele numerice pot fi transmise la distanta spre un punct de prelucrare si monitorizare cu precizie si siguranta mult mai mare decat cele analogice fiind insensibile la zgomote si perturbatii. Toate dispozitivele digitale testeaza daca tensiunea primita este pe nivel logic 'high'(1) sau 'low'(0). Deoarece nivelele '0' si '1' pot varia in intervale mari, precizia amplitudinii semnalelor nu este atat de importanta. Astfel modificarea amplitudinii semnalului datorita unor eventuale zgomote este insuficienta pentru modificarea nivelelor logice.

Avantajele aparatelor analogice fata de cele digitale:

aparatele analogice sunt net avantajoase in cazul in care este necesara o evaluare rapida a valorii masurate si in special a tendintei de variatie a acesteia sau a situatiei ei in anumite valori limita;

aparatele digitale au nevoie in plus de o sursa propie de alimentare, ce ridica unele probleme de stabilitate, exploatare si intretinere