3.3.3. Субъективная погрешность

Как известно, субъективная погрешность может складываться в общем случае из погрешности отсчитывания и грубой ошибки (про­маха). Промах непредсказуем и поэтому не может быть заранее оценен.

В случае осциллографических измерений значения амплитудных и временных параметров сигнала находят по его изображению на экране (т.е. по осциллограмме) посредством определения paзмеров линейных отрезков. Поэтому, во избежание значительный погрешностей, важно выбирать оптимальные значения коэффициентов отклонения по каналам Y и X, т.е. такие, при которых интересующий нас параметр представляется отрезком наибольшей возможной (в пределах сетки экрана) длины. Чем меньше размер нужного параметра на осциллограмме, тем хуже, так как тем больше относительная погрешность его определения.

Погрешность отсчитывания _отс в системе шкала  стрелка (у стре­лочных приборов) и в системе сетка  пятно (у осциллографов) по природе одинаковы. Погрешность отсчитывания содержит две составляющих: интерполяции и параллакса. Погрешность интерпо­ляции неизбежно возникает всегда, когда требуется количественно выразить положение стрелки, точки, границы отрезка в долях де­ления, в координатах сетки шкалы экрана ЭЛО. Погрешность интерполяции определяется квалификацией оператора, размерами пятна, расстоянием между соседними делениями шкалы. Погреш­ность параллакса в ЭЛО вызвана тем, что поток электронов вызы­вает свечение на внутренней поверхности экрана ЭЛТ, а сетка, как правило, нанесена на внешней поверхности защитного стекла. Именно толщина стекла экрана и защитного стекла (аналог расстояния между стрелкой и шкалой у стрелочных приборов) и рож­дает эту погрешность. Количественную оценку этих составляющих в различных изданиях предлагается осуществлять по-разному. Пред­лагаем для простоты и легкости запоминания оценивать значения этих составляющих одинаково (по одной десятой веса одного де­ления сетки экрана):

_отс = ±(0,1α + 0,1α) = ±0,2 α,

где α  вес одного деления шкалы экрана по оси Y или X.

Это совпадает с подходом к оценке погрешности от­считывания в аналоговых стрелочных измерительных приборах.

У некоторых моделей ЭЛО сетка нанесена на обеих поверхно­стях (внешней и внутренней) защитного стекла. Грамотное исполь­зование этой конструктивной особенности позволяет уменьшить погрешность параллакса до пренебрежимо малых значений. В этом случае следует учитывать только первую составляющую  погреш­ность интерполяции:

^*_отс = ± 0,1 α.

Если в ЭЛО имеется режим цифрового отсчета значений амп­литудных и временных параметров, то погрешность отсчитывания вообще отсутствует.

Глава 4. Аналоговые методы и средства регистрации

4.1. Общие сведения

Под регистрацией будем понимать процедуру запоминания и хра­нения в любой форме достаточно больших объемов информации. Хо­рошо всем знакомы примеры бытовых регистрирующих средств измерений: медицинский ртутный термометр, индукционный элект­рический счетчик активной энергии, спортивно-медицинский ди­намометр. Но эти устройства регистрируют только одно (обыч­но последнее) значение измеряемой величины, т.е. являются реги­страторами для статических моделей объекта исследования. Обычный фотоаппарат также может быть отнесен к статическим регистрато­рам, правда, не измерительным. Кинематограф, видеотехника  это уже динамическая регистрация (но тоже не измерительная).

К группе аналоговых динамических методов и средств измери­тельной регистрации относятся такие, в которых бесконечное мно­жество значений входного непрерывного (аналогового) сигнала преобразуется в другое бесконечное множество значений выход­ного сигнала-образа (в частности, видимого изображения), пред­ставленного в различных аналоговых формах (диаграмма на бума­ге, запись на магнитном носителе, изображение на экране и т.п.) с заданной достоверностью.

К цифровым методам отнесем такие, в которых бесконечное множество значений входных непрерывных сигналов преобра­зуется в конечное множество дискретных во времени и кванто­ванных по уровню значений. При этом выходная информация может быть представлена в аналоговой (точнее псевдоаналого­вой) форме.

В настоящее время в практике динамических исследований чаще других используются следующие основные методы аналоговой реги­страции (Analog Recording):

• видимая запись на поверхности твердого носителя (бумага, пленка);

• запись на магнитном носителе;

• хранение электрического заряда в диэлектрике.

Каждый из этих методов можно классифицировать на группы; Некоторые из них представлены достаточно разнообразно.

Первый метод реализуется в самопишущих приборах и светолучевых осциллографах. Второй метод представлен магнитографами, которые, кстати сказать, являются измерительными преобразова­телями, а не приборами; третий  аналоговыми запоминающими осциллографами.

В настоящее время среди средств аналоговой регистрации наи­более широко распространены электронные самопишущие при­боры для регистрации различных сравнительно медленно меняю­щихся величин (температуры, относительной влажности, давле­ния, электрических параметров и др.). До сих пор, если требуется регистрировать достаточно высокочастотные процессы (полоса частот сотни герц  единицы килогерц), используются светолучевые осциллографы. В тех ситуациях, где требуется длительная мно­гоканальная регистрация, возможность работы в полевых услови­ях, применяются измерительные магнитографы.

Аналоговые средства регистрации имеют ряд серьезных недостат­ков: сравнительно невысокую точность (1,0... 5 %), не всегда доста­точное число входных каналов, невысокое быстродействие, невысо­кую надежность (вследствие наличия механических узлов), невозмож­ность автоматизированной обработки результатов записи. Кроме того, их практически невозможно использовать в информационно-из­мерительных системах, системах автоматизированного управления.

Основная тенденция современной измерительной техники  решение задач измерения, регистрации, анализа цифровыми ме­тодами и средствами. Одно из важных преимуществ цифровых из­мерительных регистраторов – легкий переход от процедуры реги­страции к процедуре автоматизированного цифрового анализа. Оче­видно, что с дальнейшим развитием цифровой и аналоговой мик­роэлектроники (схемотехники, технологии), вычислительной тех­ники стоимость цифровых решений в деле регистрации процессов будет быстро снижаться, область применения цифровых методов и средств будет расширяться. Следовательно, роль аналоговых реги­страторов будет и в последующем постоянно уменьшаться.