Файл: Информационно-измерительная техника [сборник]..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.08.2024

Просмотров: 97

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

-

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 п - 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

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;

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 «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.