2.3.2. Нормирование метрологических характеристик
Норма – результат соглашения между потребителем и изготовителем.
Нормирование – регламентация того факта, каким должен быть прибор.
Происходит нормирование следующих параметров, включающих в себя все характеристики, влияющие на точность полученного результата измерения, а именно:
1.характеристики, с помощью которых определяется результат измерений:
-функции преобразования;
-шкала деления;
-количество разрядов кода;
-единица последнего разряда кода.
2.чувствительность влияющих факторов
3.погрешности
4.характеристики связи средства измерения с объектом и нагрузкой
5.динамические характеристики
6.неинформативные параметры
Нормирование погрешностей бывает двух видов:
I. |
нормируются |
вероятностные характеристики |
|
погрешности; |
|
|
|
II. |
нормируются |
предельные |
значения |
погрешностей: max , max , max |
|
|
|
Рассмотрим нормирование предельного |
значения |
||
погрешности: |
|
|
|
1. |
max : |
|
|
-
-
2.
-
|
max |
a |
|
|
|
max |
(a bx) |
|
max :
max q
86
-
max (c d
xxk 1
) , где
x |
k |
|
- конечное значение
шкалы, х- текущее значение шкалы.
3. |
max |
: |
- |
max |
p |
где |
a,b, c, p, q - числовые значения. |
|
Для измерительных приборов вводится понятие класс точности – величина, численно равная максимальному
значению |
, , , а так же учитывающая характеристики, |
влияющие на точность измерений. К - класс точности. Приборы по классу точности можно разделить на три вида:
1. |
приборы, у которых нормируется |
max |
: |
L
прибор
Обозначение класса точности
2. приборы, у которых нормируется
0.5 c/d
3. приборы, у которых нормируется
0.5
max |
: |
|
|
K= |
max |
||
или |
|
||
|
|
||
|
|
|
|
K= |
|
max |
|
|
|
||
max |
: |
|
K= |
max |
|
|
|
|
Пример расчета нормирования погрешностей показан на рис. 2.13.
87
|
|
|
|
0 |
|
|
3 |
5 |
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
Хп=3А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
... |
|
|
max |
Xнорм |
5А |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
100 |
|
|
|
|
|
||
Хп |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рис. 2.13. Нормирование погрешностей
2.4. Структурные схемы измерения
Рассмотрим классификацию структурных схем измерения:
1.прямого преобразования;
2.компенсационного преобразования; 2.1 с астатической характеристикой; 2.2 со статической характеристикой;
3.с автоматической коррекцией погрешности.
Структурные схемы измерения прямого преобразования показаны на рис. 2.14.
88
вход |
П |
Х1 |
П |
|
Х2 |
П |
|
Хn-1 |
П |
Xn |
|
|
|
||||||||
Х-? |
1 |
2 |
|
3 |
|
n |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
à |
|
Хп1 |
Хп2 |
Х |
пn |
|
выход
Информационный поток идет в одном напралении
Рис. 2.14. Структурные схемы измерения прямого преобразования
Функции преобразования отдельных блоков могут быть линейными и нелинейными. Пусть все функции линейные:
где
К |
x1 |
К |
|
|
x2 |
… К |
|
|
xn |
|
2 |
|
n |
|
|||||||
|
|
|
||||||||
1 |
x |
|
|
x |
|
|
x , |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
а функции преобразования принимают вид:
K K1 |
K2 ... Kn |
(1). |
|
|
|
|
||
Возникают погрешности: |
|
|
||||||
|
|
м ← K K |
|
K |
|
K |
|
|
1. |
|
← |
1 |
1 |
←влияние |
|||
K |
|
K |
|
|||||
|
|
|
|
2 |
2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
n |
1 |
, |
X |
|
K X |
|
внешних
факторов .
ln(1) ln(K ) ln(K1 ) ln(K2 ) ... ln(Kn )
ln(K ) ' |
1 |
K K1 |
|
K2 |
... |
Kn |
|
|
|
||||
1 |
K1 |
K K1 |
|
K2 |
|
Kn |
|
|
|
Идеальный случай: Хп=КХ при всех . Реальный случай: Xn * (K K)X при всех
X n X n * X n
X м X n K X K K
89
При последовательном включении ограничено.
Можно подобрать блоки с различным
блоков их число
K .
2. |
|
а
←внешние помехи и внутренние дрейфы←Хп
X |
|
|
X |
n1 |
|
X |
n2 |
... |
X |
nn |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
a |
|
К |
|
К |
К |
|
К К |
...К |
|
||
|
|
|
|
2 |
n |
|||||||
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
2 |
|
||
При наличие помехи, первый каскад нужно делать очень тщательно (экранирование, заземление, использование качественных кабелей). Фильтры не всегда помогают, так как они влияют на динамику.
2.4.1. Структурные схемы измерения компенсационного преобразования с астатической характеристикой
Структурные схемы измерения компенсационного преобразования показаны на рис. 2.15.
|
|
|
Цепь прямого преобразования |
|
|||
Х-? |
|
|
|
|
|
|
выход |
- |
П |
|
П |
|
П |
||
|
|
|
... |
||||
|
|
|
1 Хп1 |
|
2 |
n |
|
|
|
|
|
Хпn |
|||
|
|
|
k1 |
|
k2 |
|
kn |
|
|
|
|
|
|
||
|
Хос |
|
bn |
|
b2 |
|
b1 |
|
|
|
OCn Xocn |
|
|
||
|
|
|
... |
OC2 |
Xoc2 |
OC1 Xoc1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цепи линейные
Цепь обратного преобразования (обратная связь)
Рис. 2.15. Структурные схемы измерения компенсационного преобразования
90