- •2011 Г. Вопросы:
- •Лекция №1.
- •Лекция№2 Классификация методов контроля и испытаний
- •Испытания
- •Лекция №3 Измерительные приборы Основные понятия и определения
- •Классификация измерительных приборов:
- •Сущность измерения Уравнение измерения.
- •Аналоговый и цифровой методы измерения.
- •Метод отклонения. Компенсационный (нулевой) метод.
- •Погрешности измерений и причины погрешностей
- •6 Лекция Погрешности, связанные с обработкой измеренных значений.
- •Характеристики погрешностей измерительных приборов.
- •Линейная регрессия.
- •Доверительные границы для коэффициента регрессии.
- •Линейная корреляция.
- •Измерение как процесс передачи сигналов
- •Измерительные сигналы и их математическое описание
- •Временные характеристики детерминированных измерительных сигналов
- •Временные характеристики стохастических сигналов
- •Корреляционная функция
Аналоговый и цифровой методы измерения.
Измеренное значение представляет собой произведение числового значения на размер соответствующей единицы. В процессе измерения информация об этом числовом значении передается с помощью сигналов. При аналоговом способе измерения устанавливается прямая связь между значением измеряемой величины и значением физической величины сигнала.
Цифровой метод измерения характеризуется тем, что результат измерения вырабатывается в измерительном устройстве или выводится из него. При этом обработка сигнала производится числовым методом.
Аналоговый и цифровой методы имеют свои достоинства и недостатки, и в обработке сигналов, и в выводе данных.
При цифровом методе отсчет считывается без ошибки. При аналоговом методе преобразование показания в число производится оператором, при этом точность отсчета за ранее не определяется и зависит от интерполяции. В тоже время, аналоговый сигнал имеет большую наглядность, передает больше информации. А обработка сигнала производится непрерывно, что повышает динамические свойства измерительной системы.
С другой стороны аналоговые методы по сравнению с цифровыми являются менее точными, но зато их можно использовать для измерения самых разных физических эффектов. Скорость передачи информации при аналоговом сигнале выше, чем при цифровом. Но важное преимущество цифрового метода в хорошей помехозащищенности сигнала.
Метод отклонения. Компенсационный (нулевой) метод.
Метод отклонения характеризуется тем, что сравнение измеренной величины с мерой, приводит к отклонению механизма сравнения, используемого для индикации значения измеряемой величины.
Структурные схемы этого метода характеризуются последовательной цепью прохождения взаимодействий.
х ха
устройство сравнения
При реализации метода возникают некоторые трудности. Например: для пружины – трудность состоит в обеспечении точности и линейной ее характеристики при больших отклонениях. Например: размеры опор рассчитываются (обычно) на максимальный сигнал, при этом ухудшается чувствительность механизма, появляются нелинейные характеристики на минимальных значениях. Также возможно обратное воздействие процесса измерения на сам процесс, и соответственно на измеряемую величину. Например: по методу отклонения: при высоком напряжении источника – шунтирование цепи, следовательно, вносится погрешность.
Примером компенсационного (нулевого) метода является определение массы или веса тела, весами типа:
Измеряемая величина компенсируется величиной воспроизводимой мерой. Разность этих величин поддерживается малой, независимо от размера измеряемой величины. Поэтому нуль-прибор рассчитан для работы только в области нуля, благодаря этому достигается его чувствительность и устраняется нелинейность, которая возникает при большом отклонении измеряемой величины.
В уравновешенном состоянии нуль-прибор не нагружен. Поэтому исключено воздействие измеряемой величины на процесс. Здесь все зависит от точности мер.
Пример структурной схемы компенсационного метода.
х ха
хn
1 – чувствительный элемент;
2 – преобразователь;
3 – нуль-прибор;
4 – 5 – человек-вычислитель;
6 – измер. мера;
7 – устройство предоставления результата.
Близким методу компенсации является метод замещения, применяемый при использовании весов. в этом случае величина, подлежащая измерению, дополняется изменяющейся мерой до значения, компенсирующего значение измеряемой величины. Плюс такого метода – постоянная нагрузка на систему, систематическая ошибка не зависит от измеряемой величины. Однако процесс балансировки требует времени и его нельзя ускорить без снижения запаса устойчивости.
Рассмотрим 2 примера нулевого метода:
потенциометрический
R может быть проградуирован в величинах напряжения.
мостовой
В нуль-индикаторе мостового типа регулируется R1 пока напряжение U1 не станет равным Ux
В практических двухдиапазонных схемах часто устанавливают сначала грубо ожидаемое значение, а затем на втором диапазоне подстраивают.