7.8. Анализ результатов

Руководствуясь теоретическим материалом и экспериментальными данными сделать выводы:

1. о целесообразности использования оперативной тарировки непосредственно перед каждым измерением, либо после него, а также о способе этой тарировки (см. пп. 7.1.1 и 7.1.2)

2. о необходимости добавочных исследований дополнительных погрешностей измерения и возможностях совершенствования метода тарировки.

7.9. Контрольные вопросы

1. Дайте определение тарировочной характеристики.

2. Назовите формы использования тарировочной характеристики.

3. Назовите составляющие предела основной погрешности измерений для рассмотренной тензометрической системы.

4. Назовите составляющие предела погрешности измерений для рассмотренной тензометрической системы.

7.10. Литература

1. А.Г. Сергеев, М.В. Латышев, В.В. Терегеря. Метрология, стандартизация, сертификация: Учебное пособие. — М.: Логос, 2001. — 536 с.

Приложение 7.1

П 7.1. Дополнительные преимущества использования линейной

тарировочной характеристики и ее масштаба

Перед измерениями выходной сигнал I принято устанавливать на нулевое значение (). Однако настройка на точное значениетребует наличия в системе соответствующих элементов точной настройки. Если их нет, то линейный характер зависимости (7.2) позволяет ограничиться грубой настройкой и использовать произвольное значение, которое и называется условным нулем. Причем при повторных измерениях настройку можно не проводить, а просто измерять выходной сигнал приR = 0, что особенно удобно при автоматизированном эксперименте и необходимо в случае наличия у системы измерения существенного дрейфа нуля (в этом случае определениепроизводится два раза — перед измерением величиныRи после него, затем используется среднеарифметическое этих двух значений).

Отметим, что тензометрические системы часто используются для определения роста или уменьшения величиныRвоздействия на первичный преобразователь от некоторого ее первоначального значения. Часто это первоначальное воздействие связано с весом различных механических элементов механоэлектрического преобразователя, переводящего механическое воздействиеRв электрический сигнал. При измерениях повышения давления на фронте ударной волны, распространяющейся в трубе при гидравлическом ударе,связано с воздействием на мембрану датчика первоначального гидростатического давления перед фронтом этой волны. Можно привести множество других примеров наличия первоначального воздействия.

Очевидно, значение должно определяться при начальном воздействии,. Данное условие выполняется как при построении тарировочной характеристики, так и при последующих измерениях. Точкаявляется началом отсчета производимых измерений (условным нулем системы измерения). Причем значениеможет оставаться неизвестным.

В случае, если тарировочная характеристика обладает существенной нелинейностью, воздействие и сигналдолжны быть строго постоянными. Это не всегда удобно, например, нежелателен перевод первичного преобразователя во время тарировки из горизонтального положения в вертикальное с целью использования в качестве эталонного силового воздействия веса аналитических гирь, т. к. к этому весу добавится собственный вес определенных элементов первичного преобразователя.

Этого недостатка нет, если зависимость линейная —. Действительно, при любом условном нулеиз диапазона измерения система с линейной тарировочной характеристикой обеспечивает пропорциональность изменения входного воздействия и выходного сигналаПроинтегрировав левую часть данного равенства отдоR, а правую соответственно отдоI, получим

. (П 7.1.1)

Значения в (П 7.1.1) могут быть произвольными, т. к. коэффициентКот них не зависит. Аналогично при имитационном (электрическом) тарировочном воздействии справедливо

(П 7.1.2)

Как отмечалось в пп. 7.1.1, это воздействие более стабильно, чем коэффициент , и так же, как, не зависит от. Для строго линейной характеристики оно равно масштабуM () зависимости (7.2). Из (П 7.1.1) и (П 7.1.2) получимгде измеряемая величинане зависит от значенийусловного нуля,– приведенный по (7.1) выходной сигнал. Причем этот условный ноль в (П 7.1.1) и в (П 7.1.2), а также при тарировке, проводимой с целью определения масштаба, может быть различным. Таким образом система измерения с линейной характеристикой имеет важное свойство — инвариантность относительно начала отсчета (условного нуля) при использовании приведенного выходного сигнала.

Если тарировочная характеристика нелинейная, то коэффициент Кв (П 7.1.1) и (П 7.1.2) зависит от значенийусловного нуля. Различие условного нуля при тарировке и измерениях является источником дополнительной погрешности измерений, максимально возможное значение которой составляет удвоенную величину(см. рис. 7.1). Однако, если отклонение условного нуля мало по сравнению с частью диапазона измерения, на которой образуется(см. рис. 7.1), то и эта дополнительная погрешность будет мала по сравнению с. В настоящей работе данное соотношение считается выполненным, и указанным дополнительным источником погрешности пренебрегаем.

Приложение 7.2