Оценка и учет погрешностей при технических измерениях
Под техническими измерениями практически постоянных величин, широко применяемыми в промышленности и в лабораторных условиях, понимаются измерения, выполняемые однократно с помощью рабочих (технических или повышенной точности) средств измерений, градуированных в соответствующих единицах. При выполнении прямых технических измерений однократный отсчет показаний по шкале или диаграмме измерительного прибора принимается за окончательный результат измерения данной величины. Точность результата прямого измерения при применении измерительного показывающего прибора прямого действия может быть оценена приближенной максимальной (или предельной) погрешностью, определяемой по формуле
δп=±( δ + δи.п. + δм )
где δ - пределы допускаемой основной погрешности применяемого измерительного прибора, % нормирующего значения измеряемой величины; δм - методическая погрешность, %значения измеряемой величины; δи.п - изменение показаний данного прибора (% нормирующего значения измеряемой величины), вызванное отклонением влияющих величин за пределы, установленные для нормальных значений или для нормальной области значений, согласно формуле
δи.п =±√Σδ2и.п.i здесь δ2и.п.i - изменение показаний прибора, вызванное отклонением i-й влияющей величины, %.
Если измерение проводится метрологической цепочкой, состоящей из нескольких измерительных приборов, то для определения погрешности итогового результата пользуются аналогичной формулой:
δрез =±√Σδ2пi здесь δрез – результирующая погрешность, δпi погрешность i-го прибора
При выполнении технических измерений случайные погрешности в большинстве случаев не являются определяющими, поэтому отпадает необходимость многократного получения результатов и вычисления среднего арифметического значения контролируемой величины, так как в пределах допускаемых погрешностей рабочих средств измерений отдельные результаты будут совпадать. Следует также отметить, что в промышленных условиях желательно выполнять измерения различных величин с наименьшей затратой средств и сил, в наиболее короткий срок и с достаточной точностью.
Аналоговые и импульсные сигналы
Информационные сигналы и соответствующую измерительную технику можно разделить аналоговые и дискретные, в частности, импульсные.
Аналоговый – сигнал некоторой физической величины, отображающий во времени протекание рассматриваемого параметра, может принимать любые значения и непрерывно изменяться.
Аналоговый измерительный прибор – средство измерения, показания которого или выходной сигнал являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины. В аналоговой технике теоретически возможно деление до бесконечно малых значений. Реально существует ограничение из-за точности измерения и чувствительности приборов и точности отсчета по шкале.
Кроме аналоговых, в технике АСУ ТП широкое применение получили системы, в которых действуют дискретные, т. е. скачкообразно изменяющиеся сигналы. В их состав входят звенья как непрерывного, так и дискретного действия, преобразующие аналоговый сигнал в дискретный и наоборот.
Суть дискретизации аналоговых величин заключается в представлении некой непрерывной функции, зависящей от времени (например, тока или напряжения) в последовательность чисел, отнесенных к фиксированным моментам времени. Для преобразования непрерывного сигнала в импульсный необходимо выполнить операции дискретизация и квантования.
Дискретизация - это представление непрерывной функции (т. е. какого-то сигнала) в виде ряда дискретных отсчетов (дискрет значит отличный, различный). Дискретизация - это преобразование непрерывной функции в непрерывную последовательность.
Импульсная модуляция заключается в изменении одного из параметров выходных импульсов в зависимости от значения входного непрерывного сигнала рис.1, а). Изменяемым или модулируемым параметром последовательности импульсов может быть амплитуда А импульса (б), его ширина Ти (в), а также момент (г) следования импульсов в течение периода квантования. В соответствии с этим различают три вида модуляции: амплитудно-импульсную (АИМ) (б), широтно-импульсную (ШИМ) (в) и время-импульсную (ВИМ), которая, в свою очередь, делится на фазоимпульсную (ФИМ) (г) и частотно-импульсную (ЧИМ). Форма модулируемых импульсов при этом может быть произвольной, но в процессе модуляции не должна изменяться.