МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Характер преобразования любого измерительного преобразователя (ИП) определяется свойствами его составных звеньев и описывается номинальной функцией преобразования(ФП), обобщенное представление которой имеет вид [1]:

                                                                    (1.1)

где x-измеряемая величина; y-выходная величина;

-номинальные значения параметров ФП, указываемые в паспорте прибора.

Однако в реальных НП параметры ФП являются случайными функциями времени. Они изменяются из-за систематического и случайного дрейфа характеристик отдельных звеньев ИП, а также вследствие воздействия изменяющихся условий эксплуатации, параметров источников питания и т.д. Поэтому действительный характер преобразования описывается реальной ФП:

                                                     (1.2)

Таким образом погрешность результата измерения определяется отличием реальных параметров ФП от своих номинальных значений, то есть разностям .

Возможны два пути повышения точности результата измерений.

1. Повысить каким-либо способом стабильность параметров реальных ФП без введения структурной избыточности. То есть такой ИП состоит только из необходимого минимума звеньев преобразования, без которых процесс измерения величины x вообще невозможен. Эти методы повышения точности ИП, называемые конструктивными, сводятся к обеспечению качественных характеристик, определяющих стабильность параметров ФП (создание высокопрецизионных элементов, новых материалов и технологий и т.д.).

2. Второй путь повышения точности ИП заключается во введении структурной, временной или структурно-временной избыточности, позволяющей осуществлять дополнительные преобразования измерительной информации, результаты которых в дальнейшем обрабатываются по специальным алгоритмам. Этот путь объединяет структурно-алгоритмические методы, которые позволяют получить высокую точность измерений без улучшения метрологических характеристик составных звеньев ИП.

Всё многообразие видов ФП реальных ИП СС достаточной степенью точности описывается полиномом (n-1)-го порядка:

                                                                   (1.3)

причем все погрешности ИП определяются изменениями параметров .

В соответствии с введенными обозначениями параметров номинальных и реальных ФП согласно(1.3) погрешность измерения составит:

                                                                  (1.4)

где

Так как параметры реальной ФП являются в общем случае нестационарными функциями времени, то в интервале времени T=N, необходимом для выполнения N вспомогательных преобразований, то их можно представить в виде суммы нестационарной случайной центрированной эргодической функцией с нормальным законом распределения :

                                                            (1.5)

Учитывая (1.5) выражении (1.4) перепишется в виде:

,                                          (1.6)

где .

Таким образом является нестационарной случайной функцией времени ( коррелированная составляющая R, а -некоррелированная составляющая погрешность R.

Представление погрешность в виде (1.6) дает возможность разделит погрешность измерения в зависимости от частотного спектра на две составляющие:

–, объединяющая практически все систематические, прогрессирующие и относительно медленно меняющиеся  случайные погрешности;

–, объединяющая все некоррелированные случайные погрешности типа «белого шума».

Такое разделение суммарной погрешности НУ удобно с точки зрения рассмотрения различных структурно-алгоритмических методов повышения точности результата измерения, так как каждый из методов, как правило, характеризуется способностью подавлять одну из двух составляющих погрешности.

Список литературы:

1. Понятие измерительных преобразователей (ИП), [Электронный ресурс].-Режим доступа: https://works.doklad.ru/view/V_4VmRquMEY/all.html , свободный.