Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Совокупность амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик;
|
|
Временная характеристика СИ - динамическая характеристика, являющаяся функцией времени и описывающая изменение выходного сигнала СИ во времени при воздействии на входе СИ, принятом за типовое.
Переходная характеристика СИ - временная характеристика СИ, полученная при ступенчатом изменении входного сигнала.
Импульсная переходная характеристика СИ - временная характеристика СИ, получаемая в результате приложения ко входу СИ входного сигнала в виде дельта-функции (функции Дирака).
Амплитудно-фазовая характеристика СИ - зависящее от круговой частоты отношение преобразования Фурье выходного сигнала линейного СИ к преобразованию Фурье его входного сигнала при нулевых начальных условиях.
Амплитудно-частотная характеристика СИ - зависящее от круговой частоты отношение амплитуды выходного сигнала линейного СИ в установившемся режиме к амплитуде входного синусоидального сигнала.
Фазово-частотная характеристика СИ - зависящая от частоты разность фаз между выходным сигналом и входным синусоидальным сигналом линейного СИ в установившемся режиме.
Передаточная функция СИ - отношение преобразования Лапласа выходного сигнала линейного СИ к преобразованию Лапласа входного сигнала при нулевых начальных условиях.
Предпочтительной для нормирования является такая полная динамическая характеристика, экспериментальное определение и контроль которой могут быть осуществлены с необходимой точностью и наиболее простым методом.
Частные динамические СИ - функционал или параметр полной динамической характеристики СИ.
Для аналоговых СИ Примерами таких характеристик являются:
- время реакции tr;
- коэффициент демпфирования gdam;
- постоянная времени Т;
- значение амплитудно-частотной характеристики на резонансной - частоте A (w 0);
- значение резонансной собственной круговой частоты w 0.
Время реакции СИ:
для показывающего измерительного прибора - время установления показаний;
для измерительного преобразователя - время установления выходного сигнала;
для цифро-аналогового преобразователя или многозначной управляемой меры - время, прошедшее с момента подачи управляющего сигнала до момента, начиная с которого выходной сигнал преобразователя или меры отличается от установившегося значения не более чем на заданное значение;
для аналого-цифрового преобразователя или цифрового измерительного прибора - время, прошедшее с момента скачкообразного изменения измеряемой величины в сторону возрастания и одновременной подачи сигнала запуска до момента, начиная с которого показания цифрового прибора или выходной код аналого-цифрового преобразователя отличаются от установившегося показания или установившегося выходного кода на значение, не превышающее заданного.
Коэффициент демпфирования СИ - коэффициент gdam в дифферен-циальном уравнении 
, описывающем линей-ное средство измерений второго порядка.
Частные динамические характеристики аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и цифровых измерительных приборов (ЦИП), время реакции которых не превышает интервала времени между двумя измерениями, соответствующего максимальной частоте (скорости) f max измерений, а также цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП).
Примерами частных динамических характеристик АЦП являются:
- время реакции tr;
- погрешность t d датирования отсчета;
- максимальная частота (скорость) измерений f max.
Примером частных динамических характеристик ЦАП является время реакции преобразователя tr.
Динамические характеристики аналого-цифровых СИ (в том числе измерительных каналов измерительных систем и измерительно-вычислительных комплексов, оканчивающихся АЦП), время реакции которых больше интервала времени между двумя измерениями, соответствующего максимально возможной для данного типа СИ частоте (скорости) f max измерений:
- полные динамические характеристики эквивалентной аналоговой части аналого-цифровых СИ;
- погрешность датирования отсчета t d;
- максимальная частота (скорость) измерений f max.
Погрешность датирования отсчета аналого-цифрового преобра-зователя или цифрового измерительного прибора - случайная величина - интервал времени, начинающийся в момент начала цикла преобразования (запуска) АЦП или ЦИП и заканчивающийся в момент, когда значение изменяющейся измеряемой величины и значение выходного цифрового сигнала на данном цикле преобразования оказались равны.
Значение выходного цифрового сигнала АЦП или ЦИП выражено в единицах измеряемой величины.
Если время реакции превышает интервал времени между двумя измерениями, соответствующий максимальной для данного типа СИ частоте (скорости) измерений, более чем в три раза, то погрешность датирования не нормируется.
Если время реакции превышает интервал времени между двумя измерениями, соответствующий максимальной для данного типа СИ частоте (скорости) измерений, менее чем в три раза, то полная динами-ческая характеристика эквивалентной аналоговой части аналого-цифровых СИ не нормируется.
В НТД на цифровые СИ конкретных видов или типов, наряду с установлением времени реакции или погрешности датирования отсчета, иногда устанавливаются их отдельные составляющие, такие как время задержки запуска, время ожидания, время преобразования, время задержки выдачи результата и т.д.
Для АЦП и ЦАП динамические характеристики указываются с учетом времени выполнения служебных операций, предусмотренных интер-фейсом, в котором выполнены устройства обмена информацией этих СИ.
Частные динамические характеристики АЦП и ЦИП, время реакции которых не превышает интервала времени между двумя измерениями, соответствующего максимальной частоте (скорости) измерений, а также характеристики ЦАП нормируют путем установления номинальных частных динамических характеристик и пределов (положительного и отрицательного) допускаемых отклонений от них.
Погрешность датирования отсчета нормируют путем установления предела допускаемого математического ожидания погрешности датирования и предела допускаемого среднего квадратического отклонения или предела допускаемого размаха случайной составляющей погрешности датирования.
Для СИ, у которых велик разброс динамических характеристик (полных или частных) по множеству экземпляров и, в силу этого, для которых в НТД установлена необходимость определения и дальнейшего использования индивидуальных динамических характеристик каждого экземпляра СИ, нормируют граничные динамические характеристики, выбираемые из числа перечисленных.
1.5. Характеристиками СИ, отражающими их способность влиять на инструментальную составляющую ПИ вследствие взаимодействия СИ с любым из подключенных к их входу или выходу компонентов (таких как объект измерений, средство измерений и т.п.) являются входной и выходной импедансы.
1.6. Неинформативный параметр выходного сигнала СИ - параметр выходного сигнала, не используемый для передачи или индикации значения информативного параметра входного сигнала измери-тельного преобразователя или не являющийся выходной величиной меры.
Неинформативные параметры СИ нормируют путем установления номинальных параметров и пределов допускаемых отклонений от них либо наибольших или наименьших допускаемых значений параметров.
MX нормируются для рабочих и для нормальных условий применения СИ.
2. Комплексы НМХ и модели погрешности СИ
Комплекс НМХ, установленный в НТД на средства измерений конкретного типа, предназначен для использования в следующих основных целях:
- для определения результатов измерений, производимых с применением любого экземпляра средства измерений данного типа;
- для расчетного определения MX измерительных систем, в состав которых входит любой экземпляр средства измерений данного типа;
- для оценки метрологической исправности СИ при их испытаниях и поверке.
Для расчетного определения характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений, производимых с применением любого экземпляра СИ данного типа, принята следующая модель инструментальной составляющей погрешности измерений:
Dinstr=DMI*Dint
где символом * обозначено объединение погрешности DMI средства измерений в реальных условиях применения и составляющей погрешности Dint обусловленной взаимодействием СИ с объектом измерений. Под объединением понимают применение к составляющим погрешности измерений некоторого функционала, позволяющего рассчитать погреш-ность, обусловленную совместным воздействием этих составляющих.
Комплекс НМХ СИ устанавливают на основании принятой для СИ модели его погрешности в реальных условиях применения.
Модель погрешности СИ в реальных условиях применения может иметь один из двух видов.
2.1 Модель I
. (12)
Формула (1) представляет собой символическую запись объединения пяти составляющих погрешности СИ в реальных условиях применения:
D0s - систематическая составляющая основной погрешности СИ;
- случайная составляющая основной погрешности СИ;
- случайная составляющая основной погрешности, обусловленная гистерезисом;
- объединение дополнительных погрешностей Dcj СИ, обусловленных действием влияющих величин и неинформативных параметров входного сигнала СИ (далее - влияющих величин);
Ddyn - динамическая погрешность СИ, обусловленная влиянием скорости (частоты) изменения входного сигнала СИ;
l - число дополнительных погрешностей.
В зависимости от свойств СИ данного типа и рабочих условий его применения отдельные составляющие модели I могут отсутствовать.
Число l составляющих D cj. должно быть равно числу всех величин, существенно влияющих на погрешность СИ в реальных условиях приме-нения.
Систематическую составляющую основной погрешности D0s рассмат-ривают как детерминированную величину для отдельного экземпляра СИ, но как случайную величину (процесс) на совокупности СИ данного типа.
При расчете характеристик погрешности СИ в реальных условиях применения и при расчете характеристик инструментальной составляющей ПИ составляющие D cj и Ddyn можно рассматривать как детерминированные величины или как случайные величины (процессы) в зависимости от того, какие известны характеристики реальных условий применения СИ и спектральные характеристики входного сигнала СИ.
2.2. Модель II
. (13)
Формула (13) представляет собой символическую запись объединения трех составляющих погрешности СИ в реальных условиях применения:
D0 - основная погрешность СИ (без разделения ее на составляющие, как в модели I).
В зависимости от свойств СИ данного типа и реальных условий его применения некоторые или все составляющие D cj, и (или) Ddin модели II могут отсутствовать.
Число l составляющих D cj должно быть равно числу всех величин, существенно влияющих на погрешность СИ в реальных условиях применения.
Модель II применяется для СИ таких типов, у которых случайная составляющая основной погрешности может считаться несущественной (пренебрежимо малой).
Основную погрешность D0 определяют по формуле
,
где 
- случайная составляющая основной погрешности от гистерезиса. Если составляющие 
и Ddin настолько малы, что их можно не учитывать, т.е. (DMI)2=D0, то модель II может быть применена и при наличии существенной случайной составляющей основной погрешности.
При решении вопроса о том, какую из двух принятых моделей следует принять для погрешности СИ данного типа в реальных условиях применения, учитывают полную совокупность факторов (технических, экономических, возможность катастрофических, последствий, угрозу для здоровья людей, ответственность решений, принимаемых по результатам измерений и т.п.), определяющих тяжесть последствий в случае, если действительная погрешность измерений при применении любого экземп-ляра СИ данного типа будет превышать значение, рассчитанное по НМХ СИ при использовании выбранной модели, а также учитывать свойства СИ данного типа.
Когда за основу берут модель I погрешности средств измерений, метод расчета должен заключаться в статистическом объединении характеристик всех существенных составляющих модели I и составляя-ющей Dint, обусловленной взаимодействием СИ с объектом измерений. Такой же метод следует применять при расчете MX измерительных систем, в состав которых могут входить средства измерений данного типа.
Когда за основу берут модель II погрешности СИ, метод расчета должен заключаться в арифметическом суммировании модулей наиболь-ших возможных значений всех существенных составляющих инструментальной составляющей погрешности измерений. Эти наиболь-шие возможные значения представляют собой границы интервалов, в которых находятся соответствующие составляющие.
Комплекс НМХ СИ, предназначенных для измерений, погрешность которых оценивается экспериментально, а не путем расчета, должен обеспечивать только оценку метрологической исправности СИ при их испытаниях и поверке.
Комплексы НМХ СИ установлены отдельно для следующих функциональных групп СИ:
- меры, ЦАП, в том числе многозначные меры;
- аналоговые и цифровые измерительные и регистрирующие приборы;
- аналоговые и аналого-цифровые измерительные преобразователи, в том числе измерительные коммутаторы сигналов.
|
|