Caracteristicile aparatelor de masurat

Schema functionala restrânsa a unui aparat de masurat este prezentata în Fig.3.1.

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

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

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

x₁ x₂ x_n – perturbatii externe

n₁ n₂ 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 ramâne constante ar putea fi luate în considerare ca atare în expresia caracteristicii. Aparatele de masurat si traductoarele se realizeaza astfel încât marimile de influenta sa determine efecte minime, permitând sa se considere valabila caracteristica statica ideala, Y = f(X).

Fig.3.2. Punerea în evidenta a erorii de neliniaritate

În general, caracteristicile statice ale aparatelor de masurat sunt neliniare. 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.3.2).

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

DY_max = max (DY^’; DY^”)               (3.3)

iar eroarea relativa de neliniaritate este:

(3.4)

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

aparate analogice

aparate numerice (digitale)

La aparatele analogice relatia de dependenta între 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.3.3. Caracteristica intrare-iesire  pentru un aparat analogic:

(a)- neliniara; (b)- liniara

Din reprezentarile grafice prezentate în Fig.3.3, rezulta ca pentru variatii continue ale marimii de masurat se obtin de asemenea variatii continue ale marimii de iesire existând deci o analogie între variatiile celor doua marimi. Datorita acestei caracteristici 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 în 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 în transformarea marimii de masurat, de obicei analogica, în marime numerica, cu ajutorul convertoarelor analog – numerice.

Functia de transfer a aparatelor numerice nu mai este continua rezultatul masurarii ne mai putând lua orice valoare, idicatia variind în trepte. Între 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 având deseori dificultati de apreciere a pozitiei acului indicator când acesta se afla între 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 decât cele analogice fiind insensibile la zgomote si perturbatii. Toate dispozitivele digitale testează dacă tensiunea primită este pe nivel logic 'high'(1) sau 'low'(0). Deoarece nivelele '0' si '1' pot varia în intervale mari, precizia amplitudinii semnalelor nu este atât de importantă. Astfel modificarea amplitudinii semnalului datorită unor eventuale zgomote este insuficientă pentru modificarea nivelelor logice.

Avantajele aparatelor analogice fata de cele digitale:

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

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