Физическая нелинейность

Пример 1. Прибор для измерения малых перемещений (дилатометр).

Здесь перемещение одной пластины конденсатора относительно другой можно измерять, измеряя емкость конденсатора.

Зависимость емкости от расстояния между пластинами дается известной формулой , где S - площадь одной пластины, х – расстояние между пластинами, откуда .

Зависимость С от х имеет явно нелинейный характер. Эта нелинейность ни как не связана с геометрией устройства, но обусловлена физикой происходящих здесь явлений.

Емкость можно измерять непосредственно, но можно ее измерять, настраивая контур на резонансную частоту . Подставляя сюда формулу для С, найдем зависимость между w_рез и расстоянием х: , где – коэффициент преобразования СИ.

Можно видеть, что зависимость между х и С и между х и w_рез – совершенно разные, хотя и остаются нелинейными.

Вывод: выбором выходной величины СИ мы можем управлять видом функции преобразования.

Пример 2. Полупроводниковый диод. Его можно рассматривать как СИ, в котором входной величиной является напряжение, а выходной - ток.

Зависимость тока от напряжения имеет характерный нелинейный вид. Эта нелинейность также обусловлена физикой процессов, протекающих в диоде. Очевидно, что причины мультипликативных погрешностей не исчерпываются приведенным списком. Например, сюда же можно отнести зависимость электрического сопротивления и механической упругости элементов от температуры, влияние радиационного облучения, влажности и т.п.