45. Понятие точности, разрешающей способности, порога чувствительности измерительного канала.

Класс точности – указывает нормированное значение погрешности в %. Для указания мультипликативной погрешности класс точности берется в кружок, для аддитивной просто число.

Порог чувствительности — наименьшее значение физической величины, начиная с которого может осуществляться ее измерение данным средством. (спидометр автомобиля имеет порог чув-ти в 20 км/ч, шкала амперметра имеет порог в цену деления.)

Р азрешающая же способность показывает, какое min отклонение измеряемой величины может быть зарегистрировано измерительным прибором. Например, если модуль ввода в диапазоне измерений — 10...+ 10 В имеет погрешность 0,05 %, то его порог чувствительности равен 5 мВ. Однако благодаря наличию 16-разрядного АЦП этот модуль может различить два входных сигнала, отличающихся на 20/216 = 0,3 мВ, т.е. его разрешающая способность в 5/0,3 = 1б раз выше порога чувствительности. Порог чувствительности, который определяется погрешностью измерений, может быть гораздо больше, чем разрешающая способность, поскольку при определении погрешности учитывают: Измерительная цепь состоит из датчика Д, к которому подключен АЦП

Число возможных градаций(входов) N=2^n

00000à0В Пусть единица младшего значе-го разряда

00001

…….

11111à10В

Ед. МЗР=Хmax/N= Хmax/2^n – порог чувствительности, так как не сказывается на выходном коде пока не станет измеряться. С др стороны она же определяет и погрешность, т. е. ед МЗР – погрешность.

По требованию к точности и по значению диапазона входного сигнала можно определить какой должен быть разряд-ть.

46. Виды погрешностей измерительных каналов:

1. Погрешность метода измерений для выполнения автоматизированных измерений используют датчики и измерительные преобразователи, измерительные модули ввода аналоговых сигналов, обработку результатов измерений на компьютере или в контроллере. При этом на погрешность результата измерений оказывают влияние следующие факторы: 1.сопротивление кабелей; 2.соотношение между входным импедалсом средства измерений и выходным импедансом датчика; 3.качество экранирования и заземления, мощность источников помех; 4.погрешность метода косвенных, совместных или совокупных измерений; 5.наличие внешних влияющих факторов, если они не учтены в дополнительной погрешности средства измерений; 6.погрешность обработки результатов измерений с помощью программного обеспечения. 2. Погрешность программного обеспечения Погрешность программного обеспечения (ПО) оценивается как разность между результатами измерений, полученных данным ПО и эталонным ПО. Под эталонным понимается программное обеспечение, высокая точность которого доказана многократными испытаниями и тестированием. Понятие эталонного ПО является условным и определяется соглашением между заказчиком аттестации и исполнителем. В качестве эталонного может быть использовало ранее аттестованное ПО. К основным источникам погрешностей ПО относятся: 1.ошибки записи исходного текста программы и ошибки трансляции программы в объектный код; 2.ошибки в алгоритме решения измерительной задачи; 3.ошибки в таблицах для линеаризации нелинейных характеристик преобразования; 4.применение неустойчивых или медленно сходящихся алгоритмов при решении плохо обусловленных измерительных задач; 5.ошибки преобразования форматов данных; 6.ошибки округления и др. Надежность (достоверность) ПО обеспечивается средствами защиты от несанкционированных изменений, которые могут явиться причиной появления не учтенных при аттестации погрешностей. Пр: в нефтяной пром-ти 50.4-это 50 градусов 40 минут, а для электроники это число с плав точкой). Достоверность измерений Достоверностью понимается степень доверия к полученным результатам. достоверность может быть низкая при наличии погрешностей, о существовании которых экспериментатор не догадывается. Достоверность при использовании автоматизированных измерительных систем снижается с ростом их сложности и существенно зависит от квалификации персонала проектирующей и монтажной организации. Главным методом обеспечения достоверности является сопоставление результатов измерения одной и той же величины разными, не связанными друг с другом способами.

47. Динамические измерения. Теорема Котельникова Для оценки точности измерений необходимо знать, как зависит погрешность измерений от динамических характеристик измеряемой величины, т.е. какова динамическая компонента погрешности измерений.

Динамическую погрешность редко принимают во внимание, поскольку измерить величину этой погрешности технически достаточно сложно и необходимые для этого приборы часто отсутствуют. Второй проблемой, которая имеет место при вводе аналоговой информации в компьютер или контроллер, является появление алиасных (ложных) частот, которые снижают точность измерений. Опасность этого явления заключается в том, что помехи, лежащие гораздо выше частоты дискретизации, могут трансформироваться в низкочастотную область, если в измерительном канале неправильно выбран или отсутствует антиалиасный фильтр. Наличие фильтра приводит к возникновению динамической погрешности.

Теорема Котельникова: В системах автоматизации самой распространенной операцией является дискретизация сигнала по времени. Выбор частоты дискретизации опирается на теорему Котельникова, которая распространяется на любые сигналы с ограниченным спектром. Если спектр сигнала ограничен частотой fmax, то частота отсчетов должна быть в 2 раза выше, чтобы сигнал можно было восстановить без потериинформации.

Иначе говоря, если самая высокочастотная гармоника в спектре сигнала имеет период Т, то на один период гармоники должно приходиться два отсчета при дискретизации сигнала. При этом непрерывный сигнал преобразуется в импульсный без потери информации. Во первых, в теореме Котельникова предполагается, что сигнал s(t)будет восстановлен с помощью замены каждого отсчета функцией sin(х)/х, т.е. где — интервал между отсчетами, k — номер отсчета, t- время. Однако на практике такую функцию реализовать невозможно, поскольку ее спектральная характеристика является идеально прямоугольной и для ее получения требуется фильтр с идеально прямоугольной АЧХ. Поэтому восстановление сигнала после дискретизации выполняют с помощью фильтров невысоких порядков.

Во-вторых, сигналы с ограниченным спектром имеют бесконечную протяженность во времени, а реальные сигналы, ограниченные во времени, имеют неограниченный частотный спектр, поэтому разложение их в ряд Котельникова требует пренебрежения частью спектра, лежащего выше частоты fmax. В-третьих, теорема Котельникова предполагает, что при дискретизации сигнала использованы импульсы бесконечно малой длительности. Указанные факторы являются причиной того, что на практике частоту дискретизации выбирают в несколько раз выше, чем требуется.