从[11。3]到[11。5]可得:
即:通过定义Δθ,ΔΕTh为偏离最初值θ(0-),ΕTh(0-)(章节4。12),我们可以推导出指示器的传递函数。传递函数用二阶形式表达:
稳态灵敏度:固有频率:阻尼比
从等式[11。8]可以看出稳态灵敏度K取决于磁通密度B、弹簧刚度系数c以及总电阻Rth+Rl。c减小,K增大,ωn降低;类似的增大n和A,K增大,惯性矩I变大,减小ωn。K的值受到杂散磁场的影响,黑色金属仪表板(变更为B),温度以及寿命(变更为c),从理想的稳态关系推导θ=(nAB/c)xi,使用误差带量化(章节2。1);精度共有9个等级范围从±0。05到±5%f。s。d。
传统仪表的线圈电阻为75Ω,±25%误差范围,输入范围从0到1mA,输出范围为0到π/2弧度,即电流灵敏度1。57x10³radA-1。线圈、样板、指针等部件的惯性矩相当大,因此ωn值很小,通常fn≈0。5到1。5HZ。阻尼比ξ由总电阻决定,ξ值在0。7附近很理想(章节4。3)。如果ξ远比0。7大,可以通过与串联一个额外电阻来降低它的值。这导致灵敏度相应降低,如果ξ小于0。7,可以通过与并联一个额外电阻来增加它的值,导致灵敏度相应增加。这比例可以对应到测量变量的范围。比如:0℃到20℃,0m³.hr﹣¹到50m³.hr﹣¹。为了减少观察误差,刻度清晰,易辨认,刻度标记不要过度密集至关重要给出了关于刻度设计的建议。
实验表明,观察者能够以合理的准确度将刻度细分为五个相等的部分。为了实现1%f。s。d的观测误差,每个部分应该为刻度范围的约1%,这意味着具有20个小分区的刻度,通常分组成四个或五个主要分区,如图11。2(b)所示。
11。3模拟记录仪
11。3。1紫外检流计记录仪
紫外检流计记录仪与指针刻度记录器具有相同的可动线圈原理,但比后者的结构更精细(图11。3)。动圈由提供弹簧回复转矩的薄扭转条悬置。轻质反射镜也附接到组件上;将入射的紫外光反射到移动感光纸上的点P(x,y),由于纸张以恒定速度移动,x与时间t成正比,y取决于线圈的偏转角θ和电动势:ETh。一旦感光纸接触到光,将永久记录下来。等式[11。7]和[11。8]详细说明了θ和
ETh之间的传递函数。y和θ的关系如图11。3所示。
当线圈未偏转,即θ=0,入射角和反射角为α:
R为反射镜到感光纸的距离,当θ≠0时,入射角和反射角为α+θ,因此:
该式表明y和θ的非线性关系,可是对于θ较小值,即|θ|<10°,以下线性关系近似有效:
由[11。8]和[11。10]所示:记录仪系统的整体稳态敏感度:
光学指针的应用意味着长度R变大,导致稳态灵敏度高,但惯性矩小,导致固有频率ω变大。
传统的低频电流计的固有频率为100HZ,线圈电阻RL为80Ω,最大安全电流为10mA,电压灵敏度为5cmmv﹣¹。通过额外连接一个阻尼电阻250Ω(RTh和附加串联或并联电阻)获得阻尼比ξ为0。64,这确保幅值比在±5%内波动(即:0。95≤1G(jω)≤1。05),达到60HZ。
传统的高频电流计的固有频率为100HZ,线圈电阻RL为80Ω,最大安全电流为50mA,电压灵敏度为1。5x10﹣³cmmv﹣¹。这种类型的检流计通过将扭力条浸入硅树脂溶液来获得阻尼。流体粘度使得阻尼比为0。64,不需要外部阻尼电阻。电流计组件容纳在圆柱形“铅笔”中,6,12或25根电流计“铅笔”可以插入同一磁体块中,以同时记录几个测量变量。