Материал: Метрология и стандартизация в СПЦС. Поздышева О.В., Остапенко А.Г

Выходное сопротивление Zвых — сопротивление измерительного прибора со стороны его выходных зажимов. Это сопротивление определяет допустимую нагрузку прибора при подключении его, например, к компьютеру.

Порог чувствительности — изменение измеряемой величины, вызывающее наименьшее изменение показаний, обнаруживаемое наблюдателем при нормальном для данного прибора способе отсчета

Показание — значение измеряемой величины, определяемое по отсчетному устройству прибора и выраженное в единицах этой величины.

Вариация показаний — разность между показаниями прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к ней со стороны меньших и больших значений измеряемой величины.

Собственная потребляемая мощность Рсоб —

мощность, потребляемая от измеряемой цепи (чем Рсоб меньше, тем точнее измерения).

Диапазон преобразования – это область входных величин, в пределах которой элемент или измерительная цепь обеспечивают реализацию функции преобразования.

1.9.1. Статические характеристики

Дефекты статической функции преобразования являются источниками погрешностей измерений. К ним относят нелинейность функции преобразования, гистерезис, порог чувствительности, дрейф нуля [15].

Нелинейность оценивают приведенным значением, т. е. отношением максимальной разности к диапазону преобразования.

nd=(dmax/xmax) 100%.

36

Гистерезис – это явление, вызывающее неоднозначность функции преобразования при увеличении и при уменьшении входной величины. Относительное приведенное значение гистерезиса определяется по максимальной ширине петли:

ng=(gmax/xmax) 100%.

Порог чувствительности выражается в том, что плавному изменению входной величины соответствует ступенчатое изменение выходной. Минимальный прирост входной величины, вызывающий изменение выходной величины, называется порогом чувствительности и может выражаться в абсолютных значениях входной величины или в относительной форме:

ns=(s/xmax) 100% ,

где s- абсолютное значение порога чувствительности. Дрейф или смещение нуля приводит к

соответствующему смещению функции преобразователя. Дрейф нуля задаётся в абсолютных или относительных единицах, отнесённых к контрольному промежутку времени (час, сутки и т.д.).

1.9.2.Динамические характеристики

Вусловиях переменного входного сигнала задача средств измерений состоит в воспроизведении сигнала с наименьшими искажениями. Реальные средства измерений вносят в измеряемую величину динамические искажения.

Целью обработки результатов динамических измерений является:

1 - нахождение сигнала на выходе средства измерения x(t)изм по заданному сигналу на входе x(t)ист;

37

2 - нахождение входной величины x(t)ист по значениям выходной величины x(t)изм.

В ряде случаев предварительное оценивание динамических погрешностей необходимо для выбора средства измерения с такими динамическими свойствами, чтобы при известном характере входного сигнала динамические погрешности не превосходили допустимых значений.

Динамические характеристики средств измерения подразделяются на полные и частные. К полным динамическим характеристикам относятся дифференциальное уравнение, передаточная функция, переходная и импульсная переходная характеристика, совокупность амплитудночастотной и фазо-частотной характеристик.

Дифференциальное уравнение

Динамический режим широкого класса измерений может быть описан линейным дифференциальным уравнением с постоянными коэффициентами [14].

где i, l—порядок производных от x(t)изм и x(t)ист; Ai,Bl – коэффициенты.

В статическом режиме при xист уравнение вырождается в xизм=Kxист,

номинальный коэффициент преобразования средства измерений.

Решение дифференциального уравнения позволяет оценить динамическую погрешность и получить исправленный результат измерения, если известны коэффициенты Аi и Вl.

Однако коэффициенты уравнения трудно определить расчётом и экспериментально, поэтому дифференциальное уравнение, как динамическая характеристика, для оценивания

38

результатов измерения и динамических погрешностей не нашло широкого применения на практике.

Передаточная функция

Выразив входящие в дифференциальное уравнение x(t)ист и x(t)изм в операторной форме, запишем уравнение в виде

где р - оператор дифференцирования d/dt.

Передаточной функцией W(p) называют отношение изображения выходной величины динамической системы к изображению входной величины

Как правило, передаточные функции реальных средств измерения удаётся с достаточной степенью точности аппроксимировать простым выражением (n=2—3,n<m).

Если известен закон изменения величины x(t)ист и передаточная функция средства измерения, то определяют изображение x(p)изм=W(p)x(p)ист, а затем переходят к оригиналу.

Заменив p на j , получим комплексную (амплитуднофазовую) характеристику, действительная часть которой является амплитудно-частотной характеристикой A( ), а мнимая — фазо-частотной ( ).

Переходная характеристика

Отклик средства измерения на ступенчатое возмущение называется переходной характеристикой h(t).

39

Реакция средства измерения на воздействие единичного импульса с параметрами х = 0 при t 0 и x = ∞ при t = 0, называется импульсной переходной характеристикой g(t). Математически такой единичный импульс (дельта-функция) представляет собой производную от единичной ступенчатой функции. Переходная и импульсная переходная характеристики сравнительно просто определяются экспериментально путём подачи на вход средства измерения соответствующего ступенчатого или импульсного входного сигнала.

1.10. Эталоны единиц электрических величин

Средства измерений, предназначенные для воспроизведения и хранения единиц измерений, поверки и градуировки приборов делятся на эталоны и образцовые средства измерения

Эталон — средство измерения (или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы физической величины с наивысшей точностью для данного уровня развития измерительной техники с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений. Классификация, назначение и общие требования к созданию, хранению и применению эталонов устанавливаются соответствующими стандартами.

Конструкция эталона, его физические свойства и способ воспроизведения единицы определяются физической величиной, единица которой воспроизводится, и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений. Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя взаимосвязанными свойствами; неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.

Неизменность — свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы физической величины в течение длительного интервала времени. При этом

40