Характеристики

Элементы описания сигналов измерительной информации.

Сигнал – физический процесс, протекающий во времени.

1. Амплитудная (амплитудное значение) – наибольшее значение сигнала, близкое к мгновенному значению.

х_А=max x(t)

2. Среднее значение – усреднение сигнала за некоторый интервал времени. Используется для описания постоянной составляющей сигнала.

x_ср=1/Т ∫^т₀ x(t) dt

 

x(t)

T/2 T

t t'

 

 

В первом случае среднее значение – 0, во втором конкретное (не=0) значение.

3. Среднее выпрямленное значение – используется для характеристики симметричных относительно нулевой оси сигналов.

x_ср.в.=1/Т ∫^т₀ |x(t)| dt

4. Среднеквадратическое значение (действующее) – используется для описания мощности сигнала.

Х_ср.кв.=1/Т ∫^т₀ (x(t))² dt=х_д

 

Коэффициент амплитуды – k_a=x_A/x_д

Коэффициент формы сигнала – k_ф=x_д/х_ср.в.

Коэффициент усиления – k_у=х_А/х_ср.в.

 

 

	ka	kф	kу
sin	√2	π/2√2	π/2
Меандр
Пилообразный (линейно-знакопеременный)	√3	2/√3

Меандр

x(t)

 

 

Т/2 Т t

 

 

Значение на выходе электронных приборов – действительное значение

 

4. Классификация средств измерения.

 

1. Меры- средства измерения, воспроизводящие физическую величину, заданного размера. Используются для того, чтобы выдавать значение, а не измерять.

копия

Эталон копия……образцовая мера, рабочая мера ..

копия

 

1. Измерительные преобразователи – СИ, которые выдают сигнал измер. Информации в форме, удобной для передачи, хранения, обработки, но не удобной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Для каждой ФВ есть свой измерительный прибор, а то и не один.

2.1 Измерительные преобразователь – электрической величины в электрическую (измерительный трансформатор)

2.2 Не электрической величины в электрическую (термопара)

2.3 Генераторные ИП – генерируют сигнал (термопара)

2.4 Параметрические ИП – (ТС) – для их работы требуется дополнительные ИП

Датчик – конструктивно оформленный ИП

1. Измерительные приборы – СИ, вырабатывающие сигнал измерительной информации в форме удобной непосредственно для восприятия наблюдателя.

3.1 Аналоговые измерительные приборы.

 

0 х_max

3.2 Цифровые (квантованные) измерительные приборы.

 

Там где требуется наблюдать за большим количеством величин – аналоговые.

Выходная величина аналоговых приборов есть непрерывная функция входной величины.

Цифровые приборы – дискретные значения входной величины.

В зависимости от возможности сохранности результата

1. Показывающие.

2. Регистрирующие.

В зависимости от места установки выделяют.

1. Стационарные.

2. Переносные.

1. Измерительные установки – совокупность конструктивно и функционально объединенных средств измерения и вспомогательных устройств, предназначенная для рационального проведения эксперимента.
2. Измерительные системы – совокупность конструктивно и функционально объединенных средств измерения и вспомогательных устройств, предназначенных для АВТОМАТИЧЕСКОГО сбора измерительной информации от ряда объектов с последующей передачей, обработкой, хранением.

 

КС

 

Модулятор

 

Метрология

 

 

5. Методы измерений.

В зависимости от использования меры, выделяют 2 метода.

1. Метод непосредственной оценки – в процессе измерения мера не участвует, результат получается непосредственно на отсчетной устройстве СИ.

Мера используется опосредованно, поскольку она использовалась при изготовлении этого средства измерения.

1. Методы сравнения – мера непосредственно участвует в процедуре измерения.

2.1 Нулевой метод.

Обобщенная структура.

 

+ + IНИ

НИ – нуль индикатор

E_x – измеряемое напряжение

U₀ – образцовое напряжение (мера)

 

 

I_НИ=0

Метод заключается в том, что разность измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой в процессе измерения сводится к нулю, что фиксирует НИ. Результат равен U₀.

По данной схеме построены мостовые измерительные приборы.

При высокой точности меры, метод позволяет получить результат с высокой точностью.

2.2 Дифференцированный метод.

Разность измеряемой величины и величины воспроизводимой мерой измеряется с помощью средства измерения.

Результат получается как сумма значения меры и показания средства измерения.

E_x=U₀+ΔU

Данный метод позволяет получить результат с высокой точностью, при использовании сравнительно низко-точного СИ.

Δ – абсолютная погрешность измерения вольтметром.

Δ/ΔU – есть относительная погрешность

Пусть Δ/ΔU=1%

Возьмем и подберем меру т.о., чтобы ΔU/E_x≈1%

Поскольку мера – средство измерения точно, то погрешностью U₀ можно пренебречь.

Относительная погрешность измеряемой величины E_x Δ/E_x≈0,01%

10В

U_max=2В U_п=1,5В

Класс точности K=0,5

8

U_x≈9.5В U_0п=10В

6

4 U_x=(8+1,5)±0,01=9,5±0,01 [B]

2

 

2.3 Метод замещения.

Обобщенная схема

	Rx

1

R0

2

R₀ – мера

R_x – измеряемая величина

U_ип А – амперметр (I)

ИП – источник питания

 

 

Происходит поочередное измерение измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой.

Значение неизвестной величины определяется по этим двум измерениям.

Ключ в положении "1" – U_ип=R_x*I_x

Ключ в положении "1" – U_ип=R₀*I₀

R_x*I_x= R₀*I₀

R_x=R₀*I₀/I_x

Этот способ обладает достаточной точностью, в случае, если объект измерения ≈ мере.

 

 

6. Погрешности измерений. Классификация. Примеры.

Цель – измерение значения ФВ.

Погрешность – разность м/д измеренной величиной и истинным значением (действующим значением)

Δх=х_изм – х_ист = х_изм – х_д

х_рез=х_изм ± Δх

Результат – значение измеренной величины ± погрешность

Погрешность – количественная характеристика.

Точность измерения – качественная характеристика, отражающая близость к нулю погрешности измерения.