стоянную за время измерений систематическую погрешность. Полнота исключения зависит от применяемых образцовых сигналов. Переход от обычных измерений к методу образцовых сигналов приводит к некоторому увеличению случайной погрешности.

Тестовый метод основан на измерении известных функций измеряемой величины. При использовании аддитивной и мультипликативной функций случайная погрешность возрастает по сравнению с обычными измерениями и методом образцовых сигналов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Перечислите конструктивно-технологические методы стабилизации градуировочной характеристики средств измерений.

2. Как действует отрицательная обратная связь на мультипликативные и аддитивные погрешности?

3. Для чего применяют нелинейную обратную связь? Какие требования предъявляют к элементам структурной схемы устройств с нелинейной обратной связью?

4. Охарактеризуйте временные изменения коэффициентов ao[t) и a\{t). Какими причинами обусловлены эти изменения?

5. Исходя из каких соображений выбирают интервал Гн между отдельными наблюдениями в методе образцовых сигналов? Сколько измерений необходимо сделать, чтобы исключить не только коэффициенты ao(t) и a\(t), но и их изменения с постоянными неизвестными скоростями? Запишите полученную систему уравнений.

6. Сколько результатов наблюдений необходимо получить, если математические ожидания ао(<), o.\{t) н a-iU) постоянны, а градуировочная характеристика аппроксимирована полиномом второй степени? Запишите полученную систему уравнений.

7. Как влияют случайные составляющие so и ei погрешностей на результат измерений? Сравните СКО результата с соответствующей погрешностью при однократном измерении.

8. Сравните тестовый метод с методом образцовых мер с точки зрения их алгоритмов, структурных схем и погрешностей.

ЗАДАЧИ

1. Рассчитайте сопротивления R\ и Ri, обеспечивающие температурную стабилизацию, если требуется получить общее сопротивление 100 кОм. Вблизи от рабочей температуры температурные коэффициенты сопротивлений равны З-Ю/С и - 10-/°С. Задачу решить для последовательного и параллельного соединения резисторов.

2. Определите относительную погрешность выходного напряжения усилителя, если К~ 10"; Кос- 1; Ак/К= 10. Как изменится эта погрешность, если Лд-/К=»0, а Ai,,JK=lO-?

3. Определите относительную погрешность Ау/у выходного напряжения усилителя, если проведенный ко входу дрейф нуля Д«= 1 мВ; /С= 10; /Сос = 0,1; у= 1 В.

4. Реальная градуировочная характеристика вольтметра описывается полиномом первой степени y = ao + aiX, где в зависимости от влияющих величин коэффициенты могут изменяться в следующих пределах: ао -от -0,3 до --0,5 В; ai- от 1,03 до 1,12. Определите максимально возможную систематическую погрещность, если измеряемая величина х может меняться от 1 до 10 В. Сколько образцовых сигналов необходимо для реализации метода образцовых сигналов и как их следует выбрать, если г/„=х?

5. Для данных задачи 4 рассчитайте составляющие о, и а„, результата измерений, если Li=0; /.2=10 В; a<„i=10- В; o„i = 10- 6,i=0„2=10- В; х = 3 В. Как изменятся погрешности а, и Ои«, если взять образцовые сигналы /.,=0; /.2 = 5 В?

6. Реальная градуировочная характеристика вольтметра описывается полиномом i/ = 0,02+1,1х + 0,1 х\ а номинальная градуировочная характеристика линейна у„=1х. Определите максимальную систематическую погрешность, если пределы измерений составляют от 1 до 10 В. Сколько равноотстоящих образцовых сигналов и каких номиналов потребуется для того, чтобы снизить максимальную систематическую погрешность до 9=10~ В? Какая систематическая погрешность будет при х = 0,1 В? Определите значения сигналов, необходимых для измерений напряжения х = 0,7 В.

7. Для условий задачи 4 определите погрешность Ох, если аао=10- В; Oai = 10-. Рассчитайте погрешность о,, которая возникла бы при однократных измерениях без использования метода образцовых сигналов и сравните полученные результаты. Вычислите неисключенную систематическую погрешность результата, если неисключенные систематические погрешности сигналов составляют 10 номинальных значений.

8. Для повышения точности вольтметра с реальной градуировочной характеристикой г/=0.02+ 1,1х + 0,1л- и пределами измерений(0,1 ...1) В применен тестовый метод. Номинальная градуировочная характеристика вольтметра Уи = х. Определите погрешности о« и а», результата, если х = 8 В; А = 0.95; /. = 0,5 В. Оцените погрешность линейной аппроксимации. Определите погрешности о,; Опх и Ал, если взять /С = 0,8 и L = 2 В.

Глава 6. АВТОМАТИЗАЦИЯ РАДИОИЗМЕРЕНИЙ

Необходимость широкого применения автоматизации обусловлена рядом причин. Усложняются объекты исследований, возрастает число измеряемых параметров, расширяется их динамический и частотный диапазоны. Ужесточаются требования к точности измерений, быстродействию средств измерений, возникает необходимость ускорения обработки результатов измерений.

6.1. КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМАТИЗИ-ВАННЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

К автоматизированным средствам измерений относят автономные непрограммируемые приборы и гибкие измерительные системы (ГИС). Автономные приборы работают по жесткой программе и предназначены для измерений определенных параметров сигналов или цепей. Как правило, это цифровые приборы, например вольтметры, в которых часть операций, таких, как определение полярности измеряемого постоянного напряжения или переключение диапазонов, осуществляется автоматически.

Основная особенность ГИС - возможность программным способом перестраивать систему для измерений различных физических величин и менять режим измерений. Никаких изменений в аппаратной части при этом не требуется. Различают ГИС с интерфейсом, микропроцессорные и компьютерно-измерительные.

Основной способ создания мощных многофункциональных ГИС - объединение с помощью специальной многопроводной магистрали в одну систему ЭВМ, измерительных приборов и устройств отображения информации. Такие системы называют измерительно-вычислительными комплексами (ИВК). Устройство сопряжения ЭВМ со средствами измерений называют приборным интерфейсом или просто интерфейсом. Иногда в это понятие вкладывают и программное обеспечение системы.

В микропроцессорных приборах все элементы подключают к магистрали микропроцессора, отдельной магистрали нет. Встроенные микропроцессоры обычно реализуют сервисные операции (выбор диапазона измерений), обеспечивают различные режимы измерений и вычисляют некоторые параметры сигнала.

В приборах рассматриваемого типа не предусматривается программирование микропроцессора в процессе эксплуатации. Необходимые программы обработки хранятся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), по мере надобности их вызывает оператор с помощью клавиатуры.

В наиболее совершенных микропроцессорных средствах измерений наметилась тенденция создания возможности составления оператором программ в дополнение хранящимся в ПЗУ программам. Наиболее ярко эта тенденция проявилась в новом поколении средств измерений - КИС. Эти системы объединяют средства измерений, вычислений и управления на собственной шине мик-роЭВМ. Все функциональные элементы КИС удается разместить на одной или двух платах, встраиваемых в ЭВМ. С развитием средств вычислительной техники возможности КИС приближаются к возможностям ИВК, но превосходят последние по уровню интеграции и гибкости.