ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.08.2024
Просмотров: 97
Скачиваний: 0
- |
73 - |
|
в.я.к v з ь |
м и н |
Л ^ т а 1 9 * г * |
ОБ ОДНОМ МЕТОДЕ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ РЕЗУЛЬТАТА ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ
Рассматриваемый метод повышения точности результата измерения физической величины заключается в применений устройств предвари» тельного измерения и введении поправки. В настоящее время этот метод используется в автоматических цифровых измерительных при борах [ 1 , 2 ] .
Кб УПИ
ВУ
А . |
З У |
|
|
|
|
|
БВКВ |
|
|
СУ |
щи |
д х |
дх, |
|
На рисунке представлена блок-схема прибора с устройством пред верительного измерения. В прибор входят коммутирующий блок КБ , устройство предварительного измерения УПИ, запоминающее устрой - ство ЗУ, вычитающее устройство ВУ, блок введения компенсирующей величины БВКВ, устройство измерения поправки УИП, суммирующее устройство СУ и блок цифровой индикации БЩ.
Измеряемая величина X через коммутирующий блок подается |
внача |
|
ле на устройство предварительного измерения, где измеряется |
с |
|
(некоторой |
погрешностью 6 j .присущей данному устройству... и фик |
|
сируется |
запоминающим устройством. При этом измеренное значение |
- 74 -
будет отличаться от действительного значения X на величи
ну |
5 t |
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Х{ |
= Х ± 5 , |
, |
|
/ I |
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
5) |
представляет |
собой суммарную погрешность, |
в которую |
|
|||||
входят аддитивная и мультипликативная составляющие. |
|
|
||||||||
|
Погрешность измерения можно уменьшить, если измерять еще зна |
|||||||||
чение |
поправки, |
равное |
разности действительного X |
и измерен |
- |
|||||
ного |
Х± |
значений, |
и суммировать полученную поправку с измерен |
|||||||
ным значением |
ATj . |
Для этого с запоминающего устройства изме |
||||||||
ренное значение |
Х\ |
поступает на устройство введения компенси |
||||||||
рующей величины |
Хк . |
|
|
|
|
|
||||
|
После окончания предварительного измерения через коммутиру - |
|||||||||
ющий блок |
измеряемое |
значение |
X |
подается на вычитающее уст |
ройство, на которое с устройства БВКВ поступает также компенси рующая величина Хк • На выходе вычитающего устройства получа ем разность
ЛХ= Х~ХК ,
которая измеряется устройством определения поправки с некоторой погрешностью.
Результат измерения физической величины определяется суммиру ющим устройством как сумма поправки и полученного значения Х^ и равен
|
|
|
XQ —Х+- 6к |
± 5п |
, |
|
|
|
где |
Ьк |
— Хк~ |
Х\ - погрешность, обусловленная |
отклонением |
вели |
|||
чины |
Хк от |
номинального значения |
X] |
5 |
5 п |
~ погрешность |
||
устройства, |
измеряющего поправку. |
|
|
|
|
|
||
i |
Уравнение |
/3/ показывает, что |
погрешность |
результата |
измере |
|||
ния определяется двумя составляющими: б к |
и |
6 П |
< имеющими |
слу - |
чайный характер. Поэтому среднее квадратическое значение погреш ности измерения определяется по формуле [ 3 ] :
где 5 К и <Зп - оредние квадратические значения погрешностей
5 К и 8п •
|
|
|
- |
75 |
- |
|
Погрешность |
результата измерения |
равна |
||||
|
|
5 о |
= А - 0 < ? 0 |
, |
|
/5/ |
где к0 |
- коэффициент, |
зависящий |
от |
закона распределения по - |
||
грешности |
8о |
и доверительной вероятности. |
Введение устройства, измеряющего поправку, может быть эффек тивным только в том случае, если значение компенсирующей величины известно с высокой точностью,, причем погрешность, обуслов ленная отклонением этой величины от своего номинального значения должна быть сравнима с абсолютной_погрешностью устройства, из меряющего поправку, т . е . 5 К ~ 6"п .
Диапазон измерения устройства, определяющего поправку, пол - ностью зависит от погрешности устройства предварительного изме
рения, которая имеет систематическую погрешность |
|
|||
|
|
5пр.сист = Л/ / С '(5пр) |
/ 6 / |
|
и случайную |
погрешность |
|
|
|
|
|
5 п р . с л = / г п р б п р . |
/7/ |
|
где |
бгПр - |
среднее квадратическое |
значение погрешности |
устрой- |
ства |
предварительного измерения; |
/г п р - коэффициент, зависящий |
от закона распределения этой погрешности и доверительной вероят
ности. |
|
|
|
|
|
В связи |
с тем, |
что |
систематическая составляющая погрешности |
||
8 пр.сист |
постоянна, |
при определении результата измерения ее |
|||
можно учесть введением |
в значение Х± и, следовательно, |
в значе |
|||
ние Х к • В таком |
случае с вычитающего устройства на устройство |
||||
измерения |
поправки |
будет всегда |
поступать значение только слу - |
||
чайной составляющей погрешности, |
что позволит упростить |
устрой |
|||
ство измерения поправки и уменьшить диапазон измерения этого |
|||||
устройства. |
|
|
|
|
|
Вследствие того |
что |
диапазон |
измерения устройства, определя |
ющего поправку при исключении систематической составляющей, за
висит |
только от |
случайной составляющей погрешности, при расчета |
|||
устройства измерения поправки следует знать |
закон распределения |
||||
погрешности |
8п р |
. Если |
кривая распределения погрешности 5 П р и з - |
||
честна, |
то |
можно |
найти |
значение погрешности |
5 n p . M a k c такое,что- |
- 7 6 -
бы вероятность появления погрешностей, превышающих значение
^пр.макс » 0 ы л а меньше наперед заданной |
величины |
б , т . е . |
|
fi(\*np\> |
впр .м«кс )<8 |
• |
/8/ |
Это рассуждение можно использовать и для определения диапазо на измерения устройства,определяющего поправку, при этом веро ятность выхода за границы этого диапазона должна быть меньше ве личины 6 . Так как значение погрешности 6"п р равно значению поправки с противоположным знаком, то для определения диапазона
измерения |
поправки можно |
пользоваться |
характеристиками случай |
||
ной погрешности 5 п р |
устройства |
предварительного измерения.Зная |
|||
закон распределения |
погрешности |
6пр |
.можно найти диапазон и з |
||
мерения А |
устройства, |
определяющего |
поправку. При симметрия - |
||
ном законе |
распределения |
значение |
А |
выбирается таким, чтобы |
вероятность появления погрешности,большей половины этого диапа
зона, была меньше некоторой наперед заданной малой величины |
ь«\, |
т . е . |
|
Ери этом минимальный диапазон измерения.устройства, определяю - щего поправку, можно принять
|
•4мин = |
2 8 п р , м а к с |
, |
|
|
ДО/ |
|
а вероятность того, что все значения поправки |
АХ |
будут нахо |
|||||
диться в указанном диапазоне |
А |
, определяется |
выражением |
||||
' |
^ ( | 5 п р 1 ^ 5 п р . М 4 К С ) = 1 - е . |
|
|
/ и / |
|||
Значение е |
выбирается в зависимости от условий |
эксплуатации.В |
|||||
испытанных автором приборах для измерения массы было принято |
|||||||
б = 0 , 0 0 1 |
. Это соответствует |
тому,что |
из 1 |
0 0 0 |
измерений только |
в одном случае измеряемое значение поправки выйдет за границы за данного диапазона измерения.
Следует |
заметить, что |
в некоторых случаях может |
быть целе |
- |
|
сообразно |
использование |
автоматических.устройств, |
сигнализирую - |
||
щих о |
выходе измеряемой |
поправки за границы заданного диапазона |
|||
А |
. В этом случав возможно несколько увеличить |
значение |
е . |
- 77 -
Рассмотренный метод увеличения точности результата измерения физической величины был проверен на автоматических приборах для измерения массы с устройствами предварительного измерения и под твердил теоретические положения, рассмотренные выше. Испытания показали, что если приведенные погрешности устройства предвари тельного измерения и устройства введения поправки составляют 1,0% от предела измерения соответствующего устройства,то погреш ность результата измерения не превышает 0,02%.
Таким образом, рассматриваемый метод позволяет использовать в устройствах предварительного измерения и введения поправки из
мерительные преобразователи, имеющие сравнительно невысокую точ ность преобразования /погрешность 0,5 - 1,0%/, которую могут обеспечить аналоговые преобразователи.
ЛИ Т Е Р А Т У Р А
1. И с с л е д о в а н и я в области электрических измерений. Труды ВНИИМ, вып.7 /177/, 1970.
2. Л.Р.С е Й д е л ь. Некоторые вопросы повышения точности цифровых измерений аналоговых величин. Автореф. канд. д и о с , Львов, 1968.
3. Е.С.В е н т ц е л ь. Теория вероятностей. Изд."Наука",
1969.
- 78 -
Е.Г.Бишард. А.В.Минаев. А.А.Преображенский,
Н.Н.Штейнфельс
УСТАНОВКА ДЛЯ 011РЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ УДЕЛЬНОЙ
ЭНЕРГИИ МАГНИТОТВЕРШ МАТЕРИАЛОВ
Энергия внешнего поля магнитотвердого материала на единицу объема постоянного магнита определяется по формуле
|
|
|
|
" |
= |
™ |
• |
Л / |
где В и |
Н - |
магнитная |
индукция и напряженность поля постоянно |
|||||
го магнита в любой точке кривой размагничивания. |
|
|||||||
|
Максимальное значение |
энергии |
И ^ м а к с , которой |
соответству |
||||
ет |
одна |
точка |
D |
на кривой размагничивания с координатами |
||||
и |
Hj) |
/см.рис.54 |
[ I ] |
/, |
является важным параметром при оцен |
ке свойств и использовании магнитотвердого материала. ГОСТ 9575-
60 |
"Магниты литые |
постоянные" |
требует определения |
величины ^макс, |
||
а |
также значений |
8 S |
и /Уд |
для всех .магнитов, |
подвергаемых |
|
проверке. Однако отсутствие измерительной аппаратуры, позволяю |
- |
|||||
щей достаточно быстро |
и точно |
производить измерения, приводит |
к |
тому, что лишь незначительная часть магнитов контролируется по указанным параметрам. Поэтому в настоящее время интенсивно ве - дутся работы по решению данной задачи. Одному из возможных ва - риантов решения и посвящена эта статья.
В установке осуществляются следующие операции: измерение зна
чений |
В( и |
Hi |
для разных точек |
i на кривой |
размагничива |
|
ния; |
умножение |
величин В^ и |
, т . е . получение |
сигнала |
.про |
|
порционального удельной энергии в данной точке; выделение |
сигна |
|||||
ла, которому соответствует максимальная удельная энергия. |
|
|||||
Допускаются исключения по согласованию между |
поставщиком |
|||||
и потребителем. |
|
|
|
|
- 79 -
На рисунке представлена блок-схема установки
Канал Н
|
Н |
ФП |
Н |
У |
ФИ |
Ь И |
- |
|
|
|
|
|
Канал В |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Г |
Н ФП |
Н |
|
ФИ |
ШРСИ |
дш |
в |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
п |
Н ПБ |
|
|
|
|
|
|
|
Испытуемый образец помещают |
в пермеаметр |
П. Для |
измерения |
|||||||
магнитной |
индукции |
8( |
на образец |
наложена |
измерительная |
об |
||||
мотка, |
которая |
подключена |
к баллистическому гальванометру Г |
ти |
||||||
па M I 9 7 / I . Для измерения |
напряженности поля |
Hi |
на поверхнос |
ти |
образца расположен датчик Холла, в |
потенциальную цепь которо |
|
го |
включен микроамперметр juA |
типа |
М95. Приборы Й197/1 и М95 |
снабжены дополнительными приспособлениями, позволяющими преобра зовать посредством Т.отопреобразователя ФП аналоговые показания
отсчетного |
устройства в серию импульсов |
[ 2 ] |
. Число импуль |
- |
||||||
сов |
NQ в |
канале магнитной индукции |
пропорционально |
изменению |
||||||
магнитной индукции в образце, а число импульсов |
NH |
в канале |
||||||||
напряженности поля пропорционально величине поля |
Н |
. Через |
|
|||||||
усилители |
У |
и формирователи импульсов |
ФИ |
Л/д |
подается на |
ре |
||||
версивный |
с |
'Тчик импульсов РСИ.а |
NH |
- |
на счетчик |
импульсов |
|
|||
СИ. |
Изменение магнитного состояния |
образца производится по обыч |
ной методике получения точек кривой намагничивания баллистичес ким методом. Процесс коммутации производится посредством про - граммного блока ПБ, осуществляющего также ряд других операций, о которых будет сказано далее. Полученная в счетчиках информация
поступает: со счетчика РСИ - в множительное устройство МУ и |
в |
||
блок памяти магнитной индукции |
ПВ \ |
со счетчика СИ - в множи |
|
тельное устройство МУ и в блок |
памяти |
напряженности поля |
. |
Блоки памяти выполнены на стандартных полупроводниковых триггерных ячейках.
Отсчетные устройства приборов MI97/I и М95 одинаковы.