Структурная схема средства измерений прямого преобразова­ния в статическом режиме

Средства измерений прямого преобразования состоят из последо­вательно, соединенных измерительных преобразователей Пi. Вход­ной сигнал X несет информацию об измеряемой величине. Xi - промежуточные сигналы. Выходной сигнал Х_n. может быть получен в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюда­телем и (или) удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения.

Комбинированная

Средства измерений чаще всего имеют комбинированную структуру и содержат несколько внутренних цепей обратной связи, а также преобразователи, не охваченные обратной связью.

4.9.4. Обозначение средств измерения

Средства измерений обозначают несколькими символам. Пер­вый символ - буква русского алфавита — характеризует измеряе­мый параметр или назначение средств измерений.

Второй символ обозначения прибора — цифра — конкретизирует назначение прибора. В каждой подгруппе приборы разделяют на не­сколько видов в зависимости от выполняемой функции. Например, в подгруппе В различают; В1 — установки или приборы для поверки вольтметров, В2 — вольтметры постоянного тока, ВЗ — вольтметры переменного тока, В4 — импульсные вольтметры. Третий символ указывает номер модели. В комбинированных прибо­рах после буквы, обозначающей основной измеряемый параметр, добавляют букву К. Если прибор подвергался модификации, то по­сле номера модели добавляют букву А, а если модификаций было две, то добавляют букву Б.

Принятая классификация не распространяется на некоторые элек­троизмерительные приборы и образцовые средства измерений. Так, вольтметры, частотомеры и другие измерительные приборы обозна­чают буквой Р, Ф или Щ и несколькими цифрами, от двух до четы­рех. Одной и той же буквой могут обозначаться приборы разного на­значения, например, Ф4327 — анализатор спектра, Ф200 — цифро­вой вольтметр, Ф4206 — цифровой омметр, Ф5034 — частотомер. Обозначение прибора указывается на его корпусе или шкале. Кроме этого, на приборе указывается единица измеряемой величины; класс точности; род тока; товарный знак предприятия изготовителя; класс изоляции; рабочее положение (горизонтальное, вертикальное, под углом), если это положение имеет значение; символ, обозначающий принцип действия и некоторые другие обозначения. Обозначения классов точности могут иметь форму заглавных букв латинского алфавита или римских цифр с добавлением условных знаков. Смысл таких обозначений раскрывается в нормативно-технической документации. Арабские же цифры непосредственно устанавливают оценку снизу точности показаний средства измере­ний. Например, для средств измерения с равномерной или степен­ной шкалой и нулевым значением на краю или вне диапазона изме­рений они показывают максимальное число процентов от верхнего предела измерений, на которое может отличаться истинное значе­ние измеряемой величины от показаний прибора. Иногда обозначе­ние классов точности дается в виде дроби, например, 0,02 / 0,01. Это обозначает, что измеряемая величина не может отличаться от значения X показанного указателем, более, чем на [с + d(IХк/ХI -1)]%, где с,-d - числитель и знаменатель в обозначении класса точ­ности, а Хк -больший (по модулю) из пределов измерений.

4.10. Основные вопросы теории погрешностей

Погрешность - одна из основных метрологических характеристик средств измерений. Она состоит из отдельных составляющих, обу­словленных различными причинами.

К лассификация погрешностей неоднозначна. Например, методи­ческие погрешности, обусловленные взаимодействием средств из­мерения и объекта измерений, имеют и свойства инструментальной погрешности, так как зависят и от несовершенства прибора. Но по­скольку при расчете общей погрешности учитывают все ее состав­ляющие, и результат расчета общей погрешности не изменится от того, в какую погрешность будут включены перечисленные состав­ляющие, это имеет лишь методическое значение.

4.10.2. Математическое описание погрешностей

Погрешность измерений описывают нестационарным случайным процессом, статистические характеристики которого меняются во времени. Типичная реализация такого процесса — зависимость по­грешности конкретного средства измерений от времени. Эту зави­симость ∆(t) в большинстве случаев можно представить в виде сум­мы быстро изменяющейся флуктуационной составляющей ε (t) и медленно меняющегося среднего значения Θ (t).

Математическое описание систематической погрешности.

Систематическая погрешность постоянна или медленно меняется за время проведения измерений с многократными наблюдениями. Некоторые составляющие ее для конкретных средств измерений поддаются приближенному описанию с помощью детер­минированных функций времени. На параметры электронных изме­рительных приборов влияют влажность воздуха и температура ок­ружающей среды, атмосферное давление, напряжение питающей сети, возможная вибрация, возникающая при эксплуатации средств измерений на подвижных объектах. Изменение во времени влияю­щих величин вызывает изменение систематических погрешностей, от них зависящих.

Среднее значение Θ (t) в общем случае описывают нестационарным случайным процессом. Оно обычно изменяется мало по сравнению с флуктуационной составляющей, поэтому можно считать Θ (t) = Θ₁ и рассматривать значение Θ₁ как постоянную за время измерений систематическую погрешность. При проведении измерений, разде­ленных большими интервалами времени, проявляется из­менчивость погрешности Θ (t).

Систематическая погрешность складывается из нескольких состав­ляющих. Анализ причин, вызывающих возникновение отдельных составляющих, позволит установить приближенные математические модели, пригодные для оценки систематической погрешности.

Например:

1. После включения средства измерений в сеть на его элементах начинает рассеиваться практически вся потребляемая мощность, что вызывает значительные изменения температуры всего устрой­ства. Общий характер нарастания некоторой средней температуры устройства приближенно может быть описан экспоненциальной за­висимостью. Подобным же образом меняется и систематическая составляющая погрешности Θ_n (t), обусловленная прогревом сред­ства измерений после его включения в сеть

Экспериментальная зависимость Θ (t) может описываться и более сложным образом, например суммой нескольких экспонент и ли­нейной функции.

2. При изменении внешней температуры быстрые изменения филь­труются и не влияют на среднюю температуру прибора, а влияние медленных колебаний температуры на систематическую погреш­ность можно учесть с помощью приближенного соотношения Θ_Т ≈ Кт(Т°-Т°п) , где Кт - постоянный коэффициент; Т°- значение темпе­ратуры в данный момент; Т^о_н - номинальное значение температуры, при которой температурная погрешность Θ_т отсутствует.

3. Прогрессирующая во времени систематическая погрешность O_пр(t) обусловленная постепенным изменением параметров элемен­тов схемы вследствие старения приближенно описывается линей­ной зависимостью Θ_np(t) = K_c(t - t_n), где К_с - постоянный коэффици­ент; t - время; t_n - время проведения последней поверки средства измерений, при которой систематическая погрешность была исключена.