- •А. В. Мулик
- •Рекомендовано Редакционно-издательским советом университета в качестве конспекта лекций
- •Содержание
- •Аналоговые измерительные устройства Введение
- •Рабочая программа. Цели и задачи дисциплины.
- •2. Содержание дисциплины
- •2.1. Введение
- •2.4. Аналоговые измерительные устройства уравновешивающего преобразования.
- •3.Аудиторный и внеаудиторный практикум
- •3.1. Распределение часов по видам учебных занятий и виды отчетности
- •3.2. Аудиторные занятия
- •3.3. Внеаудиторная самостоятельная работа
- •4. Учебно-методические материалы по дисциплине.
- •4.1. Литература
- •Использование эвм:
- •Общие сведения об аналоговых измерительных устройствах. Структурная схема и классификация.
- •Классификация аип.
- •Свойства и характеристики аиу.
- •Метрологические характеристики.
- •2. Чувствительность.
- •3. Диапазон и предел измерений.
- •4. Потребляемая мощность.
- •5. Динамические характеристики приборов
- •6. Погрешности измерений.
- •Классификация погрешностей.
- •Суммирование погрешности.
- •Методы уменьшения погрешностей.
- •Общие узлы электронных измерительных приборов.
- •Масштабные преобразователи (мп).
- •Пассивные масштабные преобразователи аиу.
- •Активные масштабные преобразователи аиу.
- •Усилители переменного тока (упрт).
- •Преобразователи импеданса. Функциональные преобразователи.
- •Электронные вольтметры (эв)
- •Структурные схемы эв.
- •Выпрямительные цепи универсальных вольтметров. Пассивные паз.
- •Активные паз
- •Паи (паз импульсных сигналов)
- •Преобразователи средневыпрямленного значения.
- •Преобразователи действующего значения.
- •Универсальные вольтметры.
- •Вольтметр постоянного тока.
- •Вольтметры переменного тока (впт). Импульсные вольтметры.
- •Импульсный вольтметры (ив).
- •Измерительные генераторы сигналов (игс). Нч иг
- •Характеристики иг.
- •Низкочастотные генераторы (нчиг).
- •Генераторы на биениях. Rc-генераторы
- •Высокочастотные измерительные генераторы (вч иг). Импульсные генераторы
- •Генераторы импульсных сигналов (гис)
- •Генераторы, программно управляемые микропроцессорной системой (пуг)
- •Широкодиапазонный генератор гармонических сигналов.
- •Приборы для измерения параметров электрических цепей.
- •Электронные омметры. Принцип построения, структурная схема.
- •Делители и особенности и включения.
- •ЭОм бесконечными пределами измерения.
- •Электронные омметры с конечными пределами измерения. Схемы, погрешности.
- •Измерители сопротивлений с операционными усилителями.
- •Приборы для измерения ёмкости и индуктивности генераторным методом. Схемы
- •Приборы для измерения емкости, индуктивности и добротности
- •Частотомеры. Резонансный частотомер. Гетеродинный частотомер.
- •Гетеродинные частотомеры.
- •Конденсаторные частотомеры (кч). Принцип действия, схемы, погрешности.
- •Электронно-лучевой осциллограф. Назначение эо. Достоинства и недостатки. Структурная схема.
- •Электронный осциллограф.
- •Двухканальные двухлучевые осциллографы.
- •Запоминающие осциллографы.
- •Осциллографы (эо), содержащие микропроцессор (мп). Особенности.
- •Анализаторы спектра (ас). Назначение, принцип действия.
- •Анализаторы спектра последовательного анализа с индикаторным устройством
- •Измерители нелинейных искажений (ини).
- •Характериографы.
- •Измерение сдвига фазы без преобразования синусоиды.
- •Измерение сдвига фаз с преобразованием синусоиды с элт.
- •Двухтактные и однотактные фазометры на спусковых схемах.
- •Фазометры со спусковой схемой (с формированием коротких импульсов (однотактные)).
- •Двухтактные фазометры на спусковых схемах.
- •Аналоговые измерительные устройства уравновешивающего преобразования.
- •Структурная схема.
- •Автоматические приборы переменного тока.
- •Автоматические потенциометры переменного тока.
- •Способы регистрации.
- •Измерительные схемы.
- •Потенциометрические ис.
- •Уравновешенные мостовые схемы.
- •Опорные преобразователи
- •Реохорды.
- •Усилители.
- •Гальванометрический усилители.
- •Электрические двигатели.
- •Автоматические приборы со статической характеристикой.
- •Компенсационные приборы с фотогальванометрическими характеристиками.
- •Принципиальная схема фотоэлектрического усилителя.
- •Принципиальная схема фотогальванического микровольтметра.
- •Принципиальная схема фотогальванического микроамперметра.
- •Компенсационные приборы переменного тока.
- •Автоматические компараторы со статической характеристикой.
- •Автоматические потенциометры постоянного тока.
- •Автоматический компенсатор для измерения температуры.
- •Автоматические уравновешенные мосты для измерения температуры
- •Автоматические потенциометры и мосты с бесконтактными измерительными схемами.
Классификация погрешностей.
Погрешность АИП образуется из ряда составляющих погрешностей. Различают следующие погрешности АИП: статическую и динамическую, основную и дополнительную, а так же случайную и систематическую.
Статическая погрешность АИП имеет место при измерении прибором постоянных величин, после завершения переходных процессов в элементах приборов.
Работа АИП в динамическом режиме сопровождается появлением динамическая погрешности, которая вычисляется, согласно ГОСТ 16263 – 70, как разность между погрешностью прибора в динамическом режиме и его статической погрешностью соответствующей значению величины в данный момент времени.
Погрешность присущая прибору в нормальных условиях применения называется основной. Основная погрешность АИП нормируется согласно ГОСТ 13600-68, 1845-59, 22261-76, 8009-72.
Погрешность, возникающая в АИП при отклонении одной из величин от нормальных условий – дополнительная. Она нормируется этими же ГОСТами при указании рабочей области значений влияющих величин.
Систематическая погрешность. Погрешность остается постоянной или закономерно изменяется.
Систематическую погрешность можно определить при поверке АИП и исключить из результатов последующих измерений. Она в общем случае является функцией времени, измеряемой величины и влияющих факторов.
Систематическую погрешность в функции измеряемой величины можно представить в виде методической погрешности, она определяется структурной схемой прибора и его конструкцией, а так же технологическими, эксплуатационными погрешностями изготовления АИП и его эксплуатации.
Случайной погрешностью АИП называют погрешность, изменяющуюся случайным образом. Она обусловлена случайными изменениями параметров элементов АИП, случайными погрешностями отсчета и случайными изменениями влияющих факторов.
В общем случае случайную погрешность АИП следует рассматривать как случайную нестационарную функцию времени, измеряемой величины и влияющих факторов.
Однако, из-за сложности математического аппарата теории нестационарных случайных функций и сложности вычислительных операций при оценке результирующей погрешности АИП на практике предполагают что случайная погрешность АИП квазистационарна, а ее законы распределения аппроксимируются стандартными одномерными законами распределения, что значительно упрощает вычислительную работу по определению суммарной погрешности.
Суммирование погрешности.
Многие АИП являются сложными устройствами, состоящими из нескольких преобразователей. Поэтому для теории и практики важно найти определения общей погрешности по известным погрешностям его преобразователя.
В
общем случае это можно сделать, если
известна характеристика преобразования
прибора
,
где δ-влияющие
параметры характеристики преобразования.
Эти параметры непостоянны, а изменяются
в зависимости от условий эксплуатации,
времени и т.д., следовательно, приводит
к появлению погрешности АИП:
.
В пределах линейной теории точности можно получить оценку суммарной погрешности АИП, если воспользоваться понятием полного дифференциала от нескольких переменных заменив при этом приращении функции ее дифференциалом. Тогда можно записать:
.
Подставив в это выражение значения аргументов υi и их приращений Δυi, получим значение суммарной абсолютной погрешности.
