7. 3. Динамические характеристики измерительной аппаратуры
Если измерительный прибор не может следить за быстрыми изменениями измеряемого сигнала, то на границе раздела между измерительным прибором и объектом измерения имеет место рассогласование импедансов, и результаты измерений будут иметь большие погрешности. Особенно это важно при проведении внутрибаллистических измерений, когда давление, температура, скорость, состав газов и т. п. очень существенно изменяются за малые промежутки времени, измеряемые микросекундами.
Характеристики прибора, отражающие его способность с достаточной точностью отслеживать изменение во времени объекта контроля называются динамическими. Причинами неудовлетворительных динамических характеристик измерительных приборов могут быть:
большая инерционность датчика и считывающего устройства;
наличие трения;
значительное время восстановления и запаздывания.
Обычно в динамической измерительной системе выделяют три вида ошибок, которые хорошо поясняет рисунок 8.2: амплитудные, фазовые и частотные.
Рис. 7. 2. Ошибки при динамических измерениях.
При проектировании измерительной аппаратуры обязательно учитываются эти ошибки, значения которых стараются свести к минимуму. Разработка динамических измерительных систем далеко выходит за рамки данного курса и относится к компетенции специалистов в области средств регулирования.
Поэтому при выборе оборудования для проведения баллистических измерений следует пользоваться простыми правилами:
Собственная частота элементов измерительной системы должна быть на несколько порядков больше частоты изменения измеряемой величины.
Если требуется измерить сигнал, имеющий большую амплитуду, то целесообразно применить демпфирующие устройства или компенсационные схемы.
Можно применять моделирование работы комплекса с помощью аналоговой вычислительной машины.
Обработка получаемых сигналов с помощью ЭЦВМ может существенно повысить точность и информативность измерений.
Для повышения точности целесообразно проводить дублирование измерений или дублирование элементов измерительной системы.
7. 4. Регистрация данных
Данные эксперимента должны быть зарегистрированы и определенное время храниться на каком-либо носителе. В технике используется очень большое количество различных регистрирующих устройств, которые укрупненно можно разделить на следующие типы:
Механические - это, прежде всего различные самописцы.
Электронные – лучевые и шлейфные осциллографы.
Оптические – это фото и кинокамеры.
Цифровые, хранящие и обрабатывающие информацию в цифровых кодах.
Выбор регистрирующего устройства определяется стоящей перед экспериментатором задачей, видом и мощностью поступающего сигнала, необходимым временем хранения информации, а также экономическими возможностями. Наиболее перспективным в настоящее время являются цифровые регистраторы данных, то есть, по сути дела, ЭВМ. Они позволяют усиливать сигналы, вводить коррективы, отсеивать помехи и шумы, обрабатывать и предоставлять в любом виде, а также достаточно долго хранить информацию на любых носителях.