CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS DE LOS SISTEMAS DE MEDIDA
La presencia de inercias (masas,
inductancias,…), capacidades (eléctricas, térmicas, fluidas, etc.) y, en
general, de elementos que almacenan energía, hace que la respuesta de un sensor
a señales de entrada variables sea distinta a la que presenta cuando las
señales de entrada son constantes, descrita mediante las características estáticas.
La descripción del comportamiento del sensor
se hace en este caso mediante las denominadas características dinámicas: error
dinámico y velocidad de respuesta (retardo).
EI error dinámico es la diferencia
entre el valor indicado y el valor exacto de la variable medida, siendo nulo el
error estático. Describe la diferencia en la respuesta del sensor a una magnitud
de entrada según que esta sea constante o variable en el tiempo.
La velocidad de respuesta indica la
rapidez con que el sistema de medida responde a los cambios en la variable de
entrada. En cuanto a la medida, no importa mucho que exista un retardo entre la
magnitud aplicada a la entrada y la indicación correspondiente a la
salida. Pero si el sensor forma parte de un sistema de control, este
retardo puede dar lugar a oscilaciones. Para poder determinar las
características dinámicas de un sensor, hay que aplicar a su entrada una
magnitud variable. Esta puede ser de muchas formas distintas, pero lo normal y suficiente
para un sistema Lineal (i.e., cuando se cumple el principio de la
superposición) es estudiar la respuesta frente a una entrada transitoria
(impulso, escalón, rampa), periódica (senoidal) o aleatoria (ruido blanco).La
elección de una u otra depende del tipo de sensor. Es difícil, por ejemplo,
tener una temperatura con variaciones sinodales, pero es fácil producir un
cambio de temperatura brusco, a modo de escalón. En cambio, es más fácil
producir un impulse que un escalón de aceleración.
Para describir matemáticamente el
comportamiento dinámico del sensor, se supone que la salida y la entrada se
relación según una ecuación diferencial lineal de coeficientes constantes y
que, por lo tanto, se tiene un sistema lineal invariante en el tiempo. En estas
condiciones, la relación entre la salida y la entrada del sensor puede
expresarse de manera simple, en forma de cociente, empleando la
transformada de Laplace de ambas señales y la función de transferencia
propias del sensor . Hay que recordar, no obstante, que esta última da una
relación general entre la salida y la entrada, pero no entre sus valores instantáneos.
Las características dinámicas de los sensores pueden estudiarse entonces para
cada señal de entrada aplicada, agrupándolos de acuerdo con el orden de la
función de transferencia que los describe. Normalmente no es necesario emplear
modelos de orden superior a dos
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