Коррекция погрешностей.

          Уменьшение погрешности АИП этим способом  требует наличия избыточности в АИП по быстродействию. Рассмотрим способы коррекции погрешностей наиболее часто применяемые на практике.

 

2.4.1. Калибровка.

2.4.2. Аддитивная коррекция.

2.4.3. Мультипликативная коррекция.

2.4.4. Автоматическая коррекция погрешностей способом итераций.

2.4.5. Способ образцовых сигналов.

Калибровка.

          Пусть СИ имеет аддитивную и мультипликативную погрешности. Выходной сигнал такого СИ

             (2.15)

где ∆_А, ∆_М - аддитивная и муль­типликативная погрешности СИ.

          Для осуществления калибровки необходи-мо иметь дополнитель­ный источник образцового сиг­нала или прецизионный делитель напряже- ния. Структурная схема СИ с образцовым источ-ником    сиг­налов  показана  на  рис. 2.3.  Здесь И_О - источник образцовых сиг­налов; БУ — блок управления; СС— схема   сравнения; SA₁, SA₂ - переключатель рода работы.

Рис. 2.3.

Первоначально ключи  SA₁ и  SA₂ устанавливаются в положение 2. При этом от источника  И₀на вход СИ и схемы сравнения СС подается нулевой сигнал. Тогда

                       (2.16)

          При наличии аддитивной погрешности ∆_А, блок БУ изменяет параметры СИ (или выходного сигнала), устраняя эту погреш­ность установлением нулевого выходного сигнала СИ.

          Затем на вход СИ подается сигнал Х₀, а на вход схемы сравнения сигнал Y₀, соответствующий  этому  входному сигналу в идеальном СИ Y₀ = K_HX₀. Тогда выходной сигнал СИ будет равен

                      (2.17)

          Далее с помощью БУ (или вручную) регулируется переда­точный коэффициент СИ до величины     путем установления на выходе сигнала, равного Y₀. Затем переключатель SA₁, SA₂ переводится в положение 1 и на вход СИ поступает измеряемый сигнал. В этом случае выходной сигнал Y  будет равен выходному сигналу идеального СИ с точностью до погрешностей калибровки.

                   (2.18)

          В общем случае относительная погрешность калибровки СИ состоит из следующих соста­вляющих:

γ_∑ = γ₀ + γ_X + γ_Y + γ_Yo + γ_o^/,                     (2.19)

где γ₀, γ_X - погрешности источника образцовых сигналов; γ_Y, γ_Yo - погрешность установки чувствительности и нуля; γ_o^/ = γ_o(Х/Х₀ - 1) - погрешность калибровки, появившаяся из-за непо­лного устранения аддитивной погрешности.

  Рис.2.4.

          Если входным и выходным сигналом СИ является напряжение, то  калибровку можно осуществлять в соответствии со структурной схемой рис. 2.4.

          Установив ключ SA₁ в положение 2, регулируя чувствительность СИ, добиваются равенства показаний прибора (В) при обоих положе­ниях переключателя SA₂. При этом передаточный коэффициент СИ  устанавливают равным обратному значению коэффициента передачи делителя напряжения R1, R2. Данный способ применяется для уменьшения низкочастотных состав­ляющих погрешности АЭП, нормированная автокорреляционная функция которых ρ(τ_К) = 1, где τ_К - интервал между двумя калибровками.

Аддитивная коррекция.

  Рис.2.5.

При аддитивной коррекции погреш­ностей СИ уменьшение погрешности осуществляется за счет смещения функции преобразования СИ. На рис. 2.5 показана одна из возможных структурных схем СИ с аддитивной коррекцией. В этой схеме операция выделения сигнала погреш­ности ∆Х  происходит в результате одновременного или разно­временного вычитания двух сигналов - входного Х и обратного Х_К преобразователей. Усиленный вспомогательным каналом ВК разностный сигнал Y₂ используется для введения поправки  в средство измерения. Пусть  СИ  имеет  аддитивную и мультипликативную погрешности и его выходной сигнал

                   (2.20)

а обратный образцовый преобразователь имеет идеальную переда­точную характеристику вида

                          (2.21)

Тогда

        (2.22)

                      (2.23)

          Сигнал ∆Х поступает на вход вспомогательного канала (ВК). Пусть ВК имеет такие же составляющие погрешности, что и СИ. Тогда выходной сигнал Y₂ ВК можно представить в виде

    (2.24)

где    - аддитивная, мультипликативная  погрешности и номинальный  коэффициент преобразования  вспомогательного канала.

ВК имеет такие же составляющие погрешности, как и корректируемое СИ.

          Выходной сигнал Y СИ равен

          (2.25)

          Из выражения (2.25) видно, что для получения малой остаточной погрешности скорректированного СИ необходимо иметь малую аддитивную погрешность блока ВК и равенство номинальных  коэффициентов преобразования блока ВК и СИ. В этом случае Y =K_HX и в СИ осуществлена полная коррекция погрешностей. Идеальная коррекция возможна только в одной точке шкалы СИ, так  как  погрешность скорректированного СИ  зависит от значений сигнала Х. Аддитивную коррекцию погрешности следует применять при преобладании  в  общей  погрешности  СИ  аддитивной составляющей. Указанные соотношения  должны  выполняться во всем частотном диапазоне процесса погрешностей.

          Достоинством способа является отсутствие замк­нутых контуров, что упрощает решение вопросов устойчивости  работы устройства и позволяет получить высокую чувствительность СИ.