Електромеханічні прилади прямого перетворення

• аппроксимации и предположения, реализуемые в методе измерений;

• субъективная погрешность оператора при проведении измерений;

• изменения в повторных наблюдениях измеряемой величины при очевидно одинаковых условиях и другие.

Группируя перечисленные выше и другие причины появления погрешностей измерений, их можно разделить на погрешности метода измерений, средств измерений (инструмента) и оператора, проводящего измерения. Несовершенство каждого этого компонента измерения вносит вклад в погрешность измерения. Поэтому в общем виде погрешность можно выразить следующей формулой:

 

∆X = ∆м + ∆и + ∆л

 

где ∆м – методическая погрешность (погрешность метода); ∆и - инструментальная погрешность (погрешность средств измерений); ∆л - личная (субъективная) погрешность.

Основные причины возникновения инструментальной погрешности приведены в разделе о средствах измерений.

Методическая погрешность возникает из-за недостатков используемого метода измерений. Чаще всего это является следствием различных допущений при использовании эмпирических зависимостей между измеряемыми величинами или конструктивных упрощений в приборах, используемых в данном методе измерений.

Субъективная погрешность связана с такими индивидуальными особенностями операторов, как внимательность, сосредоточенность, быстрота реакции, степень профессиональной подготовленности. Такие погрешности чаще встречаются при большой доле ручного труда при проведении измерений и почти отсутствуют при использовании автоматизированных средств измерений.

 

7.1. Классификация методов

Одной из основных задач, которую приходится решать при проектировании нового средства измерения, является задача обеспечения заданных метрологических характеристик, и в частности погрешностей аналоговых измерительных приборов (АИП). Погрешность АИП состоит из многих составляющих с различными характеристиками. Для того чтобы улучшить какие-то характеристики АИП необходимо иметь избыточность по другим характеристикам средства измерения.

На практике для улучшения точностных характеристик средства измерения чаще всего используется избыточность его по чувствительности, быстродействию и энергообмену с объектом измерения. В общем виде погрешность средства измерения, приведенную к  выходу, можно записать в виде

(1),

где - соответственно реальная и номинальные характеристики преобразования  средстваизмерения,  а  (∙)  - параметры  характеристики  преобразования; t—время; ξ - влияющие факторы; η - ненормативные параметры сигнала х.          

В нелинейном средстве измерения обычно выделяют три составляющие погрешности - нелинейности  ∆Н(х), аддитивную ∆А и мультипликативную ∆М. В  этом  случае  значение погрешности  средства измерения,  приведенное  к  выходу, можно  записать

           (2)

Каждая из составляющих погрешностей в общем случае должна рассматриваться как случайный процесс с определенными характеристиками, которые и определяют эффективность применения различных способов уменьшения погрешностей в АИП.

Классифицировать способы уменьшения погрешностей можно по различным признакам, например по использованию информации о процессах и погрешностях они могут быть разделены на следующие группы: а) способы с использованием информации о сигналах; б) способы с использованием информации о погрешностях; в) способы инвариантные к свойствам сигналов и погрешностей.

В свою очередь, конкретные способы эффективны для уменьшения определенных составляющих общей погрешности  средств измерений. В АИП наибольшее применение нашли структурные методы уменьшения погрешностей. В основе этих способов лежит принцип инвариантности (многоканальности). Под инвариантностью понимают компенсацию возмущений, т. е. достижение полной или частичной независимости выходного сигнала средства измерения от дестабилизирующего фактора. В таких средствах измерения помимо основного канала преобразования создается второй канал передачи информации. Выходная величина средства измерения образуется в результате вычитания соответствующих величин основного ОК и вспомогательного ВК каналов (рис. 1). Для такого средства измерения можно записать

                (3)

где  - операторная запись значений выходного сигнала в основном и вспомогательном каналах;   - передаточные коэффициенты каналов по информативному сигналу;   - передаточные коэффициенты по дестабилизирующему фактору;  - операторная запись входного и дестабилизирующего сигналов. Выходной сигнал такого средства измерения.

  (4)

Рис. 1.

 
При равенстве  передаточных коэффициентов по дестабилизирующему сигналу обоих каналов   получим     

,           (5)

т.е. дестабилизирующий фактор влиять на средства измерения не будет. Подобный прием используется, например, в дифференциальных преобразователях и электромеханических механизмах с астатированием. Для уменьшения погрешностей аналоговых применяются способы стабизации реальной характеристики преобразования, компенсации и коррекции погрешностей, фильтрации процесса погрешностей и помех. Также широко применяются способы конструктивно-технологической группы.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

1. Кравцов А.В. Электрические измерения. /А.В. Кравцов. - М: Агропромиз-

дат, 1988. - 240 с.

2. R. Püütsepp, Elektrimõõtmised, Tallinn 2005

3. Алиев Т.М. Измерительная техника /Т.М. Алиев, А. А. Тер-Хачатуров. - М:

Высш. шк., 1991.- 384 с.

4. Тартаковский Д.Ф. Метрология, стандартизация и технические средства из¬

мерений/Д.Ф. Тартаковский, А.С. Ястребов. - М: Высш. шк., 2002. - 208 с.

5. Метрология, стандартизация и измерения в технике связи /Б.П. Хромой ; под ред. Б.П. Хромого. - М: Радио и связь, 1986. - 476 с.

6. Основы метрологических измерений / Б.Я. Авдеев ; под ред. Е.М.

Душина. - Л: Энергоатомиздат, 1987. - 480 с.

7.АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ   

Учебное пособие, 2004. – 47 с.