Погрешности средств измерения и методы устранения погрешностей.
Классификация погрешностей:
1. Погрешности измерительного преобразователя.
2. По связи между величиной погрешности и измеряемой величиной.
3. По закономерностям появления.
Погрешности измерительного преобразователя.
1. Абсолютная (абсолютная погрешность считается по выходному сигналу).
Y=Y-Y0
Y- фактический выходной сигнал
Y0 - идеализированный выходной сигнал
2. Относительная (отношение абсолютной погрешности к значению выходного сигнала).
бY=
Y/Y
3. Приведенная (отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению т.е. диапазону изменения выходного сигнала).
б=Y/N
По связи между величиной погрешности и измеряемой величиной.
1. Методические– это погрешность, связанная с методикой измерения.
2. Инструментальные – это погрешность самого средства измерения.
3. Систематические– возникает с многократными измерениями, прогрессирует.
4. Случайные - возникает с многократными измерениями, изменяются случайно.
По закономерностям появления.
1. Статические(возникают при установившемся режиме измерения).
2. Динамические (измеряемый параметр зависит от времени).
Для датчиков существует 3 группы динамических погрешностей:
Аддитивная погрешность– при увеличении входного сигнала полоса погрешности имеет постоянное значение.
Мультипликативная погрешность– полоса расширяется.
Методы повышения точности измерения.
Выделяют две основные группы методов для уменьшения погрешности результатов измерений:
1. Технологические (классические) методы.
Цель:Повышение стабильности статической характеристики датчика.
Общие рекомендации – это изготовление датчиков и элементов со стабильными характеристиками.
2. Структурные методы.
Цель:Введение в процесс измерения структурности или временной избыточности.
Для устранения аддитивной погрешности:
ИП1
Y2
Х
Х0
Y1
Y0
ИП2
Параллельно основному измерительному преобразователю мы включаем сравнительный датчик с входным сигналом Х0(номинальный входной сигнал).
Y2=Y1-Y0
Y=KХ+А1-К2Х0-А2
Уменьшение аддитивной погрешности возможно при дифференциальной схеме включения и при полной корреляции случайных величин удается полностью исключить аддитивную погрешность.
Для устранения мультипликативной погрешности:
Х
YК
ИП1,К1
Используют звено обратной
отрицательной связи.
YК=К1Х/1+К1К0
К0 – коэффициент передачи.
Необходимо: К1К0>>1
Метод уменьшения случайной составляющей погрешности.
Способ многоканального измерения.
ИП1
ИП2
ИПn
Вычислительное устройство.
Недостатки:сложные, дорогие.
Преимущества:выигрываем по времени.
Цель ВУ: поиск математического ожидания
И дисперсии вычисляемой величины.
Метод уменьшения систематической составляющей погрешности.
1. Метод (с применением образцовых мер.)
Х
Х1
Х2
Процесс получения данных состоит из нескольких стадий:
Сначала подключают Х, а затем подключают известные Х1и Х2с помощью переключающего устройства П. Получаем Х измеренное: Х=Х1+(Х2-Х1)((Y-Y1)/(Y2-Y1))
2. Метод (реализуется в 2 стадии).
Х
Хm
На первой стадии происходит запоминание функции отклика.
На второй стадии к ИП мы подаем регулирующую меру Хm ,
как только Ym(Х) совпадает сY(Х), мы получаем значение измерения.
Государственная система приборов и средств автоматизации (ГСП).
Воздействие окружающей среды на приборы серии ГСП.
1. Обыкновенное исполнение.
2. Пылезащищенное исполнение.
3. Взрывозащищенное исполнение.
4. Герметичное исполнение.
5. Защищенное от воздействий агрессивной среды.
Европейский стандарт защиты IP 2.3
Американский стандарт защиты NEMA
Советский стандарт защиты ГСП
По виду энергии носителя сигнала в канале связи:
1. Электрический (высокая чувствительность, легкая транспортировка).
2. Пневматический (во взрывоопасных средах).
3. Гидравлический (для больших усилий при малых точных измерениях).