6.Пределы измерений, динамический диапазон.

Пределы измерения определяются интервалом ( ) , внутри которого с помощью данной системы можно измерить нужную величину с требуемой точностью. Динамический диапазон ИС равен отношению . Величина обычно определяется предельным значением допустимой нелинейности, которая проявляется при больших входных сигналах. Величина , как правило, определяется ошибками из-за смещения нуля и шумом—это наименьшее значение х, для которого может быть обеспечена заданная точность.

Пример: Нужно с погрешностью измерить ток с помощью стрелочного прибора, приведенная погрешность которого . Динамический диапазон в этом случае равен лишь 3.

Пример: С помощью измерительного усилителя нужно измерить напряжение с погрешностью 1%.. Смещении нуля, отнесенное ко оду усилителя, меньше 10мкВ. Из-за нелинейности входное напряжение не должно превосходить 10В, чтобы погрешность не превышала 1%. В этом примере динамический диапазон равен .

7.Отклик измерительной системы.

Реакция ИС на приложенное ко входу воздействие называется откликом системы. Отклик ИС должен давать верное представление о воздействии. Когда значения измеряемых физических величин меняются со временем (то есть в случае, когда измеряют динамические величины), важно точно знать, как ИС будет отслеживать эти изменения: поведение системы в динамике должно обеспечивать верное воспроизведение измеряемой величины.

Динамические свойства линейной ИС целиком определяются ее откликом на единичный скачок на входе (ее переходной характеристикой). Зная переходную характеристику можно найти время установления или время считывания ИС. (Рис. 7.1)

Рис.7.1

Лекция: Источники ошибок.

Введение.

Под помехой понимается сигнал, однородный с измерительным и действующий одновременно с ним: u(t) = u_c(t) + u_n(t). Его присутствие приводит к появлению погрешности измерения.

Имея представление об источниках помех, экспериментатор получает возможность их уменьшения. Вообще искусство экспериментатора во много определяется его умением определять источники помех и находить пути повышения точности эксперимента. В конечном счете источники помех – это источники ошибок при эксперименте.

Источники возможных ошибок могут быть проиллюстрированы по следующей обобщенной схеме (рис.5.10):

Рис. 1

Первый источник ошибок измерения – обратное влияние измерительной системы на объект измерения, приводящее к изменению измеряемой величины:

Примеры:

• Влияние входного сопротивления СИ (анэнергетическое согласование);

• Влияние отражения сигнала (энергетическое согласование).

Второй источник ошибок обусловлен взаимодействием между выходом измерительной системы и наблюдателем.

«Наблюдателем» может быть человек или регистрирующее устройство (самописец, цифровой регистратор и т.п.).

Обратное влияние наблюдателя на И.С. также приводит к ошибкам измерения.

Примеры:

• Считывание показаний стрелочного прибора под углом, а не по направлению, перпендикулярному к шкале прибора (ошибка параллакса);

• Нагружающее действие входного импеданса регистратора на выходные каскады И.С.

Третий источник ошибок.

Измерительная система находится в двухсторонней связи с окружающей средой. Окружающая среда может существенно влиять на результат измерения: «возмущающее» воздействие.

Примеры:

• Аддитивные и мультипликативные помехи (термоэлектричество, токи утечки, индуктивные и емкостные наводки помехи и др.).

Четвертым источником ошибок измерения являются несовершенные характеристики СИ.

Рассмотрим природу перечисленных источников ошибок измерения и способы снижения величины этих ошибок.