Содержание

Введение………………………………………………………………..….. 10

1 Нормирование метрологических характеристик средств измерений………………………………………………………………………..… 13

1.1 Общие положения……………………………………………………… 13

1.2 Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (без введения поправки)………………………………………….… 14

1.3 Характеристики погрешностей СИ………………………………….. 14

1.4 Характеристики чувствительности СИ к влияющим величинам….. 15

1.5 Динамические характеристики СИ……………………………..……. 15

1.6 Типовые динамические модели линейных аналоговых СИ…..……. 25

2 Методы определения динамических характеристик СИ……..………. 29

3 Системы и установки для экспериментального определения динамических характеристик средств измерений……………………………... 34

3.1 Структурная схема системы для экспериментального определения динамических характеристик СИ……………………………………………….. 34

3.2 Требования, предъявляемые к испытательным сигналам………….. 35

3.3 Требования, предъявляемые к регистрирующим приборам………… 47

4 Методы обработки экспериментальных динамических характеристик средств измерений………………………………………………………………… 59

4.1 Метод предварительной оценки и контроля динамических характеристик СИ…………………………………………………………………. 59

4.2 Аппроксимация экспериментальной переходной характеристики конечным числом показательных функций…………………………………….. 62

4.3 Применение регрессионного анализа для определения динамических характеристик СИ………………………………………………………………… 70

4.3.1 Математические аспекты реализации регрессионного анализа.... 70

4.3.2 Выбор функции регрессии…………………………………………. 76

4.3.3 Системы дифференциальных уравнений для различных динамических моделей СИ…………………………………………..………… 77

4.3.4 Реализация регрессионного анализа…………………………….... 82

4.4 Полулогарифмический метод определения параметров переходной характеристики…………………………………………………………………. 85

4.5 Графоаналитический метод с использованием характерных точек динамических характеристик …………………………………………………. 86

5 Определение переходных функций средств измерений по передаточным функциям………………………………………………………………………….. 88

6 Фильтрация сигналов измерительной информации …………………... 91

6.1 Сигналы измерительной информации ……………………………….. 91

6.2 Электрические фильтры ………………………………………………. 92

6.3 Спектральные характеристики сигналов ……………………………..

7 Сглаживание данных эксперимента ……………………………………

7.1 Линейное сглаживание …………………………………………………

7.2 Нелинейное сглаживание ………………………………………………

7.3 Функции сглаживания в …………………………….

7.4 Сглаживание характеристики скользящим усреднением …………..

8 Обработка результатов наблюдений при определении динамических характеристик средств измерений ……………………………………………….

9 Критерии адекватности динамических характеристик средств измерений …………………………………………………………………………..

Список использованных источников ……………………………………..

Приложение А ………………………………………………………………

Приложение Б ……………………………………………………………….

Определения

В настоящей работе применяются следующие термины с соответствующими определениями.

Метрологические характеристики СИ – это характеристики свойств СИ, которые оказывают влияние на результаты и погрешности измерений и предназначены для оценки технического уровня и качества СИ, для определения результатов измерений и расчетной оценки характеристики инструментальной составляющей погрешности измерений.

Нормирование МХ СИ – это установление номинальных значений и границ допускаемых отклонений реальных МХ СИ от их номинальных значений.

Нормируемые МХ СИ – совокупность МХ, устанавливаемая НТД на СИ.

Реальные МХ определяют при изготовлении СИ и затем проверяют периодически во время эксплуатации. Если при этом хотя бы одна из МХ выходит за установленные границы, то такое СИ либо подвергают регулировке, либо изымают из обращения.

Номинальная МХ СИ – МХ, принимаемая для любого экземпляра СИ данного типа и устанавливаемая в НТД на данный тип СИ. Используют в пределах рабочих условий применения в тех случаях, когда данные о МХ получают из НТД на данный тип СИ.

Индивидуальная МХ СИ – МХ, принимаемая для конкретного экземпляра СИ и устанавливаемая, как правило, путем экспериментального исследования этого конкретного экземпляра при определенных значениях влияющих величин. Индивидуальная МХ СИ должна, по возможности, приближаться к истинной МХ СИ.

Истинная МХ СИ – МХ конкретного экземпляра СИ, совершенным способом (т.е. без погрешности) отражающая метрологические свойства этого СИ в тех условиях и в тот момент времени, когда эту МХ определяют.

Истинная МХ СИ представляет собой идеальное понятие и, в общем случае, не может быть известна.

Действительная МХ СИ – МХ, найденная экспериментальным путем с известной точностью с помощью образцовых СИ и настолько приближающаяся к истинной, что для данной цели может быть использовано вместо истинной МХ.

Вид СИ – совокупность СИ, предназначенных для измерений данной физической величины (например, СИ электрических величин, СИ температуры, СИ давления и т.п.).

Тип СИ – совокупность СИ одного и того же назначения, основанных на одном и том же принципе действия, имеющих одинаковую конструкцию и изготовленные по одной и той же технической документации.

МХ типа СИ характеризуют всю совокупность экземпляров данного типа.

МХ конкретного экземпляра СИ характеризуют только данный экземпляр СИ. Эти характеристики обычно известны только для СИ, изготовленных в единичном экземпляре или малой партией, а также для специально поверенных СИ.

Измерение физической величины (измерение) – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.

Результат измерения физической величины (результат измерения) – значение величины, полученное путем ее измерения.

Неисправленный результат измерения – значение величины, полученное при измерении до введения в него поправок, учитывающих систематические погрешности.

Исправленный результат измерения – полученное при измерении значение величины и уточненное путем введения в него необходимых поправок на действие систематических погрешностей.

Систематическая погрешность измерения – составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. Определяются в основном систематическими погрешностями СИ, применяемых при измерении.

Систематическая погрешность СИ – составляющая погрешности СИ, принимаемая за постоянную или закономерно изменяющуюся.

Однократное измерение – измерение выполненное один раз.

Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно.

Измерение прямое однократное – измерение выполненное один раз, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно.

Наблюдение при измерении (наблюдение) – операции, проводимые при измерении и имеющие целью своевременно и правильно произвести отсчет показаний СИ.

Неисправленный результат наблюдения – результат наблюдения до введения поправок с целью устранения систематических погрешностей.

Исправленный результат наблюдения – результат наблюдения, получаемый после внесения поправки в неисправленный результат наблюдения.

Показание СИ – значение величины или число на показывающем устройстве СИ.

Отсчет показаний СИ – фиксация значения величины или числа по показывающему устройству СИ в данный момент времени.

СИ, линейное по отношению к воздействию (СИ с линейной моделью. Линейное СИ) – СИ, МХ которого, определяющие его выходной сигнал, в пределах требуемой точности не зависят от воздействия (включая все временные и (или) спектральные характеристики воздействия).

СИ с сосредоточенными параметрами – СИ, при учете взаимодействия которого с источником входного сигнала и (или) устройством, подключенным к выходу СИ, в пределах требуемой точности можно пренебречь размерами входных и (или) выходных устройств, диффузионными, волновыми и другими эффектами пространственного взаимодействия.

Минимально-фазовое СИ – СИ, фазово-частотная и амплитудно-частотная характеристики которого однозначно функционально взаимосвязаны.

Точность измерений – одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности измерения результата измерения.

Достоверность измерения – вероятность соответствия результатов измерения действительным значениям измеряемой величины (параметра).

Сходимость результатов измерений – близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью.

Воспроизводимость результатов измерений – близость результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, различными методами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерения (температуре, давлению, влажности и др.).

Стационарный случайный процесс – процесс, когда математическое ожидание случайной функции – константа, а корреляционная функция зависит только от разности между своими аргументами.

Эргодический случайный процесс – подкласс стационарных случайных процессов, для которого среднее по множеству (т. е. математическое ожидание) с вероятностью, равной единице, равно среднему по времени.

Финитная функция – функция, которая вне конечного интервала тождественно равна нулю.