Підвищення точності засобів вимірювання

За режимом вимірювання

За умовами вимірювання

Похибки вимірювань залежать від умов, за яких виконується вимірювання. Нормальні умови вимірювання визначаються тим, що чинники, які впливають на результат вимірювання, наприклад тиск, температура, вологість повітря та інші, знаходяться в певних межах (температура 20+5С), що регламентується відповідними документами.

Основною похибкою називається похибка таких вимірювань, що проводяться за нормальних умов. Коли умови виходять за межі нормальних, то внаслідок впливу негативних чинників на процес вимірювання з’являється додатковапохибка.

Вимірювальні перетворювачі і засоби вимірювання в цілому можуть працювати у статичному і динамічному режимах. У природі всі величини змінюються з тією чи іншою швидкістю, реальні вимірювальні пристрої внаслідок інерції також не миттєво реагують на вхідні сигнали, тому статичним режимом реального вимірювального пристрою слід вважати такий режим, коли інерційними властивостями пристроїв можна знехтувати порівняно з швидкістю зміни вхідного вимірювального сигналу. Отже, статичним режимом є режим вимірювання сталої величини. Насправді ж стала величина це тільки зручна математична модель, яка застосовується для математичного аналізу.

Динамічним режимом роботи засобу вимірювання вважається режим роботи в якому динамічні характеристики пристроїв зумовлені інерційністю істотно впливають на результат вимірювання. Динамічними характеристиками вимірювальних пристроїв вважаються характеристики які визначають здатність пристрою швидко реагувати на вхідний вимірювальний сигнал і залежать від інерційних властивостей пристрою.

Точність — одна з найважливіших характеристик засобів вимірювання, тому підвищення точності, тобто зменшення похибок, є одним з основних завдань для удосконалення засобів вимірювання. Методи підвищення точності засобів вимірювання можна поділити на дві групи: методи запобігання виникненню похибки; методи зменшення вже існуючої похибки.

Розглянемо найпоширеніші методи підвищення точності засобів вимірювання.

3.1 Запобіжно-захисні методи полягають у застосуванні конструкцій, вузлів і пристроїв вищої якості з більш стабільними характеристиками. Прикладом може бути застосування манганінових резисторів з малими температурними коефіцієнтами (для зменшення температурної похибки); застосування польових транзисторів з високим вхідним опором на вході вимірювальних підсилювачів (для зменшення похибки взаємодії) тощо,

3.2 Конструктивно-технологічні методи мають за мету зменшити вплив зовнішніх чинників на результат вимірювання.

Щоб зменшити температурну похибку, необхідно поліпшувати температурний режим як всієї конструкції в цілому, так і елементів, які розсіюють найбільшу потужність. Для зменшення перегріву потужних елементів застосовують радіатори, які для збільшення ефекту виносять на задню стінку приладів. Крім того, елементи, що сильно нагріваються, ізолюють тепловими екранами і виносять у верхню частину конструкції. Для поліпшення вентиляції корпусу приладів застосовують вентилятори.

Останнім часом для поліпшення теплового режиму окремих особливо важливих мікросхем, наприклад процесорів, застосовують малогабаритні вентилятори: Ще одним методом зменшення температурної похибки є застосування термостатів.

Від шкідливого впливу наводок і завад застосовують екрани. Наводки від мережі живлення і пульсації її напруги значно впливають на пристрої з високою чутливістю. Щоб зменшити вплив таких чинників, застосовують фільтрацію і гальванічне розмежування електричних кіл живлення і сигнальних за допомогою оптоелектронних пристроїв.

3.3 Метод параметричної стабілізації полягає у стабілізації параметрів засобів вимірювання або окремих елементів за допомогою відповідних елементів компенсації. На практиці здебільшого застосовують температурну компенсацію. Наприклад, для зменшення температурної нестабільності ємності конденсатор замінюють двома паралельно або послідовно з'єднаними конденсаторами з такою самою еквівалентною ємністю, але з температурними коефіцієнтами ємності різних знаків. Відповідним добором ємностей можна досягти незначної залежності еквівалентної ємності від температури.

3.4 Метод нелінійного зворотного зв'язку. Первинні вимірювальні перетворювачі у багатьох випадках мають нелінійну характеристику. Однак залежність результату вимірювання від вимірюваної величини, тобто характеристика вимірювального приладу, завжди має бути лінійна. Для лінеаризації нелінійних характеристик вимірювальних перетворювачів часто застосовується нелінійний зворотний зв'язок, яким охоплюють підсилювач з великим коефіцієнтом підсилення К.

3.5 Метод зразкових мір ґрунтується на послідовних вимірюваннях вимірюваної величини і однорідних з нею зразкових величин. Спочатку за допомогою комутатора до засобу вимірювання приєднують вимірювану величину х і в пам'ять заноситься результат вимірювання у_о. Далі за командою послідовно вмикають зразкові сигнали х₁ та х₂ близькі до х, і фіксують результати вимірювань у₁ та у₂. Вимірювану величину визначають за формулою

3.6 У тестовому методі на вхід засобу вимірювання подають сигнали, які функціонально пов'язані з вимірюваною величиною та із зразковими величинами. Спочатку на вхід засобу вимірювання подається вимірювана величина х і фіксується результат вимірювання у_о. Далі за допомогою пристрою формування тестів формуються тестові сигнали А₁(х) і А₂(х), які функціонально пов'язані з х. Для спрощення процедури функції А₁(х) і А₂(х) вибирають лінійними, наприклад мультиплікативну А₁(х)=Кх і адитивну А₂(х)=х+х₁ функції, де К — коефіцієнт, відомий з високою точністю; х₁ — зразковий сигнал, однорідний з вимірюваною величиною. Тестові сигнали А₁(х) і А₂(х) послідовно подають на вхід засобу вимірювання і фіксують в пам'яті результати вимірювань у₁ та y₂. Скоригований результат вимірювання обчислюється за формулою

Контрольні запитання:

1. Що таке похибка вимірювання ?

2. Назвіть основні види похибок вимірювання.

3. Які особливості систематичних похибок ?

4. Якими способами можна зменшити систематичну похибку ?

5. Що таке основна і додаткові похибки ?

6. За яких умов виникає динамічна похибка ?

7. Якими способами можна підвищувати точність засобів вимірювання ?

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
За характером зміни	\|	Засоби вимірювання, за допомогою яких здійснюють операції вимірювання

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.