- •Теория измерений Основные понятия и определения
- •Единицы измерений
- •Метрологическое обеспечение Государственная система обеспечения единства измерений
- •Эталоны
- •Виды и методы измерений
- •Методы измерений
- •Метрологические характеристики средств измерений
- •Эксплуатационные характеристики средств измерений
- •Погрешности измерений
- •Классы точности средств измерения
- •Методы повышения точности измерений
- •Оценка динамической погрешности
- •Подготовка измерительного эксперимента для определения динамических свойств объекта с учетом инерционности датчика
- •Методы уменьшения коррелированных составляющих погрешностей измерений
- •Итерационный метод
- •Метод образцовых мер
- •Тестовый метод
- •Метрология Реостатные датчики
- •3.2. Тензодатчики
- •Схемы включения тензодатчиков
- •Градуировка тензодатчиков
- •Электромагнитные преобразователи Индуктивные преобразователи
- •Дифференциальная схема включения
- •Трансформаторные преобразователи
- •Вихретоковые преобразователи
- •Индукционные преобразователи
- •Магнитомодуляционные преобразователи
- •Элементы Холла
- •Емкостные преобразователи
- •Измерительные цепи емкостных преобразователей
- •Е мкостно-диодные измерительные цепи емкости
- •И змерительные цепи емкости конденсатора с резонансными контурами
- •Пьезоэлектрические преобразователи
- •Измерение линейных и угловых скоростей, ускорений и параметров вибрации Измерение линейных скоростей
- •Измерение угловой скорости (частоты вращения)
- •Тахогенераторы постоянного тока
- •Тахогенераторы переменного тока
- •Синхронные тахогенераторы
- •Частотные датчики скорости вращения
- •Стробоскопический метод измерения скорости
- •Измерение постоянных ускорений
- •Измерение параметров вибрации
- •Пьезоэлектрические преобразователи вибрации
- •Индукционные преобразователи вибрации
- •Индуктивные и взаимоиндуктивные преобразователи вибрации
- •Вихретоковые преобразователи вибрации
- •Методы измерения температуры
- •Расширение жидкостей
- •Расширение газов
- •Расширение металлов
- •Термоэлектрические преобразователи. Принцип действия
- •Удлинительные электроды, измерительные цепи, погрешности термопар
- •Скоростная термопара
- •Расчет поправки от разогрева холодных спаев термопары
- •Терморезисторы Металлические терморезисторы
- •Полупроводниковые терморезисторы
- •Промышленные датчики температуры Промышленные термопары
- •Промышленные терморезисторы
- •Промышленные термопреобразователи
- •Измерительные цепи термопар с ненормированным выходным сигналом
- •Электронный потенциометр
- •Неуравновешенные мосты и логометры
- •Автоматический уравновешенный мост
- •Пирометры
- •Радиационные пирометры (рапир)
- •Яркостные пирометры
- •Яркостный пирометр с исчезающей нитью (оппир)
- •Яркостный пирометр с оптическим клином
- •Цветовые пирометры
- •Методы измерения давления жидких и газообразных веществ Виды измеряемых давлений, единицы измерения
- •Измерение расхода жидкостей и газов
- •Ультразвуковые расходомеры
- •Вихревые расходомеры
- •Вихреакустические расходомеры
- •Расходомеры с электромагнитным преобразователем расхода
- •Расходомеры с электромагнитным преобразователем скорости потока
- •Расходомеры по перепаду давления
- •Расходомер Метран-350
- •Кориолисовые расходомеры
- •Расходомер кориолисовый Метран-360
- •Измерение уровня жидких и сыпучих веществ
- •Гидростатический метод
- •Датчик гидростатического давления (уровня) Метран-100 дг
- •Ультразвуковые датчики уровня
- •Стандартизация
- •Принципы, категории и виды стандартизации
- •Сертификация
- •Свидетельства качества и сертификационные органы
Методы уменьшения коррелированных составляющих погрешностей измерений
Уменьшение коррелированных составляющих погрешностей измерений возможно применением итерационного метода, метода образцовых мер и тестового метода.
Итерационный метод
На рис. 1.22 приведена структурная схема измерительной системы
Рис.1.22. Структурная схема измерительной системы
Процесс измерения строится по следующему алгоритму. В первом такте ко входу ИУ при помощи распределителя Р подключается измеряемая величина x. Результат первого измерения поступает в вычислительное устройство (ВУ) и на вход точного обратного преобразователя (ОП), имеющего градуировочную характеристику обратную градуировочной характеристике исходного ИУ. На выходе ОП формируется равный сумме измеряемого параметра и ошибки, вносимой исходным ИУ. Во втором такте распределитель Р отключает от входа ИУ измеряемую величину x и подключает выход ОП, осуществляя тем самым измерение величины x1. На выходе ВУ получим результат измерения y1. Результат вычисления разности ( ) запоминается в ВУ. На третьем такте измерения к входу ИУ вновь подключается измеряемая величина x. Результат преобразования y3 суммируют с ранее полученной разностью ( ). На выходе ОП формируется равный сумме измеряемого параметра, разности ( )и ошибки, вносимой исходным ИУ. На четвертом такте распределитель Р отключает от входа ИУ измеряемую величину x и подключает выход ОП, осуществляя тем самым измерение величины x1. На выходе ВУ получим результат измерения y2. Результат вычисления разности ( ) запоминается в ВУ и т.д. Процесс итерации завершается при выполнении неравенства .
В процессе итераций коррелированная (систематическая) составляющая погрешности измерения будет уменьшаться, а некоррелированная (случайная) составляющая погрешности измерения будет увеличиваться, что является недостатком метода.
Практически применение итерационного метода возможно для тех электрических величин, для которых формирование идеального ОП и периодическое отключение измеряемой величины от входа ИУ не вызывает трудностей.
Метод образцовых мер
На рис.1.23. приведена структурная схема измерительной системы с временным разделением каналов.
Рис. 1.23. Структурная схема измерительной системы с временным разделением каналов
Метод образцовых мер основан на том, что математическая модель реального исходного ИУ представляет собой уравнение с (n+1) неизвестными, образованными измеряемой величиной x и n параметрами действительной градуировочной характеристики ИУ . Для отыскания этих неизвестных с помощью дополнительных преобразований получают информацию, позволяющую составить в общем случае систему из (n+1) независимых уравнений, решение которых дает текущее значение параметров , а затем по найденной реальной градуировочной характеристике ИУ определяют значение x.
Процесс измерения состоит из (n+1) тактов. В первом такте измеряют входную величину x. Затем измеряемую величину отключают и в последующих тактах к входу исходного ИУ последовательно подключают меры , результаты измерения которых совместно с результатом первого такта измерения образуют систему уравнений (2)
; (1)
;
; (2)
….
.
Сначала решается система уравнений (2) относительно коэффициентов , которые необходимы для уравнения (1), чтобы найти x.
Пример. Измерить значение х ИУ с линейной градуировочной характеристикой при наличии двух образцовых мер.
Запишем систему алгебраических уравнений ИУ
. (3)
; (4)
.
(4) из двух уравнений с тремя неизвестными a1, a2, решение которой подставим в (3) и получим
.
Использование метода образцовых мер дает возможность практически полностью исключить коррелированную (систематическую) составляющую погрешности измерения. Недостатком метода с временным разделением каналов является необходимость устройства для периодического отключения от входов ИУ измеряемой величины и подключения образцовых мер, а также большое число образцовых мер при существенной нелинейной функции преобразования ИУ. В случае пространственного разделения каналов время измерений сокращается, исключается необходимость периодического отключения измеряемой величины от входа ИУ. Однако требуется (n+1) канал измерения с идентичным изменением параметров под воздействием внешних возмущений. Метод применим для измерения электрический величин.