Методы уменьшения погрешностей измерений. Метод образцовых сигналов.
Способы обнаружения и устранения систематических погрешностей зависят от вида измеряемой физической величины, используемых методов и средств измерений. Рассмотрим наиболее общие методы измерений. Выявление и устранение причин возникновения погрешностей - наиболее распространенный способ уменьшения всех видов систематических погрешностей. Погрешность от термо-ЭДС можно исключить путем включения в цепь термопары, которая компенсирует паразитную термо-ЭДС. Для уменьшения прогрессирующей погрешности от старения элементов (резисторы, растяжки, постоянные магниты и др.) их параметры стабилизируют путем искусственного и естественного старения. Систематические погрешности можно также уменьшить рациональным расположением средств измерений по отношению друг к другу, к источнику влияющих воздействий и к объекту исследования.
Метод образцовых сигналов (образцовых мер) состоит в определении в каждом цикле измерения реальной функции преобразования средства измерений с помощью образцовых сигналов (мер), т. е. метод состоит в автоматической градуировке средства измерений в каждом цикле. Цикл включает в себя измерение физической величины, поступающей на вход средства измерения, поочередное измерение одной или нескольких мер, подключаемых вместо измеряемой физической величины на вход средства измерений, и решение системы уравнений с помощью вычислительного устройства, из которого определяется значение измеряемой физической величины. В этом решении уже учтены изменения реальной статической характеристики, т. е. данный метод сводится к совокупному измерению. Он позволяет уменьшить аддитивную и мультипликативную погрешность, а также погрешность нелинейности.
|
|
|
Уменьшение погрешности этим способом основано на выполнении вспомогательных операций в процессе измерения, что, естественно, требует избыточности измерительного прибора по быстродействию, а также программной избыточности для числовых приборов. Операция коррекции погрешностей может осуществляться автоматически или вручную. Известные способы коррекции погрешностей (аддитивная и мультипликативная коррекция, калибровка, введение поправок, самонастройка, итерации, адаптация и др.) различаются, прежде всœего, тем, где выявляется погрешность: на входе преобразователя, на выходе или получается на базе расчёта. Рассмотрим некоторые из них.
Калибровка. В случае если прибор имеет аддитивную Δ и мультипликативную b·x составляющие погрешности, то его выходной сигнал: y = а·х + Δ + b·x. (35)
Для осуществления операции калибровки крайне важно иметь дополнительный источник образцового сигнала или прецизионный делитель напряжения. Структурная схема преобразователя с образцовым источником сигналов приведена на рис. 13, где И0 — источник образцовых сигналов, БУ — блок управления, СС — схема сравнения, П1 и П2 — переключатели, СИ — средство измерений (прибор или преобразователь).
|
|
|
Метрологические характеристики средств измерений.
Метрологические характеристики (MX) − это характеристики свойств средств измерений, оказывающих влияние на результаты и погрешности измерений, предназначенные для оценки технического уровня и качества СИ, для определения результатов измерений и расчетной оценки характеристик инструментальной погрешности измерений. Исходя из того, что оценка погрешности измерения, произведенная расчетным путем, практически сводится к суммированию ее различных составляющих, ГОСТ 8.009 устанавливает нормируемые MX такими, чтобы можно было проводить статистическое суммирование составляющих погрешности измерений (в том числе и составляющих погрешности средства измерений). В соответствии со стандартом нормируемые MX должны давать исчерпывающую характеристику всех метрологических свойств средства измерения: отражать определенные физические свойства СИ; служить основой для расчета некоторых производных характеристик, соответствующих различным критериям сравнения СИ между собой и легко контролироваться.
|
|
|
К метрологическим характеристикам относятся:
• характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (функция преобразования измерительного преобразователя, значение однозначной или многозначной меры, цена деления шкалы прибора и др.);
• характеристики погрешности средств измерений (характеристики систематической ∆∑ и случайной ∆° составляющих погрешности СИ);
• характеристики чувствительности СИ к влияющим величинам (функция влияния ψ(ξ));
• динамические характеристики СИ, учитывающие их инерционные свойства;
• характеристики взаимодействия с объектами или устройствами на входе и выходе СИ;
• неинформативные параметры выходного сигнала, обеспечивающие нормальную работу устройств, подключенных к СИ.
Рассмотрим подробнее первую группу MX для шкальных измерительных приборов.
Длина деления шкалы − расстояние между осями (или центрами) двух соседних отметок (штрихов или точек) шкалы, измеренное вдоль воображаемой линии, проходящей через середины самых коротких отметок шкалы.
|
|
|
Цена деления шкалы − разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерений, которое вызывает перемещение подвижного элемента отсчетного устройства на одно деление.
Начальные и конечное значение шкалы − наименьшее и наибольшее значения измеряемой величины, которые могут быть отсчитаны по шкале средства измерения. Показание СИ − значение величины, определяемое по отсчетному устройству СИ и выраженное в принятых единицам этой величины.
Диапазон показаний − область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы.
Диапазон измерений − это область значений величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешностей СИ.
Нижний и верхний пределы измерений − наибольшее и наименьшее значения диапазона измерений соответственно.
Чувствительность измерительного прибора − это отношение изменения сигнала ∆L на выходе ИП к вызывающему его изменению измеряемой величины ∆A, т.e. S = ∆L/∆A.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 782; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!