Вопрос 20. Структура измерительных приборов сравнения
Измерительный прибор сравнения (компаратор) — измерительный прибор, предназначенный для непосредственного сравнения измеряемой величины с величиной, значение которой известно. Примерами компараторов являются: двухчашечные весы, интерференционный компаратор мер длины, мост электрического сопротивления, электроизмерительный потенциометр, фотометрическая скамья с фотометром. Компараторы для выполнения своих функций могут не хранить единицу. Такие компараторы, строго говоря, нельзя считать средствами измерений. Тем не менее, они должны обладать рядом важных метрологических свойств, прежде всего, обеспечивать небольшую случайную погрешность и высокую чувствительность измерений.
Приборы, построенные по схеме уравновешивающего преобразования (сравнения), имеют малую как аддитивную, так и мультипликативную погрешности. Применение обратной связи позволяет создать приборы, обладающие малой статической и динамической погрешностью. Эти приборы имеют большую выходную мощность, и их показания мало зависят от нагрузки.
Основные характеристики такой структуры по сравнению со схемой прямого преобразования (дейтсвия) – более низкое быстродействие из-за необходимости дополнительного времени для осуществления процесса уравновешивания, но более высокая точность за счет использования общей отрицательной обратной связи и опорных мер для сравнения.
Рисунок выше – Структурная схема измерительного прибора уравновешивающего преобразования (сравнения)
Где ПОС-преобразователь обратной связи, остальное смотреть в 19 вопросе под рисунком.
Вопрос 21. Метрологические характеристики средств измерений
Метрологические характеристики средств измерений — это характеристики свойств, оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений. Информация о назначении метрологических характеристиках приведена в документации на средства измерений
Все метрологические свойства (характеристики) можно разделить на две группы:
— свойства, определяющие область применения СИ;
Диапазон измерений — область значений величины, в пределах которых нормированы допускаемые пределы погрешности. Значение величины, ограничивающее диапазон измерений снизу или сверху (слева и справа), называют соответственно нижним или верхним пределом измерений.
Порог чувствительности — наименьшее изменение измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение выходного сигнала.
— свойства, определяющие качество (точность результатов) измерения.
Класс точности СИ— обобщенная характеристика, выражаемая пределами допускаемых погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Классы точности конкретного типа СИ устанавливают в нормативных документах. При этом для каждого класса точности определяют конкретные требования к метрологическим характеристикам, в совокупности отражающим уровень точности СИ данного класса. Класс точности позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность измерений этого класса. Это необходимо знать при выборе СИ в зависимости от заданной точности будущих измерений.
Погрешность средства измерений — это разность между показаниями СИ и истинным (действительным)" значением измеряемой величины.
где
— погрешность поверяемого СИ; 
—
значение той же самой величины, найденное
с помощью поверяемого СИ; 
— значение СИ, принятое за базу для
сравнения, т.е. действительное значение.
по
способу выражения — абсолютные,
относительные (
);
по характеру проявления — систематические, случайные;
по отношению к условиям применения — основные, дополнительные.
Абсолютной погрешностью или, короче, погрешностью приближенного числаназывается разность между этим числом и его точным значением (из большего числа вычитается меньшее)
Относительной погрешностью приближенного числа называется отношение абсолютной погрешности приближенного числа к самому этому числу. (в процентах)
Систематическая погрешность — составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной (или же закономерно изменяющейся) при повторных измерениях одной и той же величины.
Случайная погрешность — погрешность, которая при выполнении ряда измерений одной и той же величины между отдельными результатами измерений имеются различия, которые невозможно предсказать, а какие либо присущие им закономертности проявляются лишь при значительном числе результатов.
Статическая характеристика измерительного устройства – функциональная зависимость выходного сигнала от входного сигнала в статическом режиме работы. Статическая характеристика описывается в общем случае нелинейным уравнением |
НСХ-метрологические характеристики, нормируемые согласно настоящему стандарту, распространяются на ЧЭ ТС при подключении непосредственно к их выводам и на ТС при подключении к клеммам головки в соответствии с указанной изготовителем схемой. Если на корпусе ТС с двухпроводной схемой указано значение сопротивления внутренних проводов, то оно должно быть вычтено из значения измеренного сопротивления ТС.
Чувствительность измерительного прибора
свойство измерительного прибора, выражаемое отношениемлинейного (Δl) или углового (Δα) перемещения указателя по шкале прибора (сигнала на выходе прибора) квызвавшему его изменению измеряемой величины. Различают абсолютную Ч. и. п.
или
где Δx — изменение измеряемой величины х, выраженное в её единицах, и относительную Ч. и. п.
или
Порог чувствительности измерительного прибора это такое изменение измеряемой величины, которое вызывает наименьшее изменение его показаний, обнаруживаемое при способе отсчета, нормальном для данного прибора.
Метрологические характеристики, связанные со шкалой измерительного прибора.
Диапазон показаний - область значений шкалы, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы. Наибольшее и наименьшее значения измеряемой величины, отмеченные на шкале, называют начальным и конечным значениями шкалы прибора. Например, для оптиметра типа ИКВ - 3 диапазон показаний по шкале составляет ±0,1 мм, для длиномера типа ИЗВ диапазон показаний по шкале составляет 0 - 100 мм.
Цена деления шкалы - разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Например, для оптиметра и длиномера это - 0,001 мм, а для микрометра - 0,01 мм.
Длина деления шкалы - расстояние между осями (центрами) двух соседних отметок шкалы, изме-ренное вдоль воображаемой линии, проходящей через середины малых отметок шкалы. Очевидно, чем больше длина деления шкалы, тем выше усиление и тем комфортнее воспринимается наблюдателем измерительная информация.
Класс точности измерительных устройств.
Класс точности – это обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также рядом других свойств, влияющих на точность осуществляемых с их помощью измерений. Классы точности регламентируются стандартами на отдельные виды средств измерения с использованием метрологических характеристик и способов их нормирования
Динамические характеристики средств измерений: переходная и импульсная характеристики.
Динамические характеристики – характеристики инерционных свойств, которые опред зависимость выходного сигнала ср измерения от меняющийся во времени величин а именно параметров входного сигнала внешних влияющих величин.Динамические свойства влияют на динамич погрешность.
Переходной характеристикой h(t) называется реакция цепи на воздействие в виде единичной ступенчатой функции 1(t). Импульсной характеристикой g(t) называется реакция цепи на воздействие в виде единичной импульсной функции d (t). Обе характеристики определяются при нулевых начальных условиях.
Переходная
и импульсная функции характеризуют
цепь в переходном режиме, так как они
являются реакциями на скачкообразные,
т.е. довольно тяжелые для любой системы
воздействия. Кроме того, как будет
показано ниже с помощью переходной и
импульсной характеристик может быть
определена реакция цепи на произвольное
воздействие. Переходная и импульсная
характеристики связаны между собой
также как связаны между собой
соответствующие воздействия. Единичная
импульсная функция является производной
от единичной ступенчатой функции (см.
(2.2)), поэтому импульсная характеристика
является производной от переходной
характеристики и при h(0)=
0 