Нормирование метрологических характеристик средств измерений

 

h(t) = . (2.29)

 

 

Рис.2.4. Импульсная переходная (а) и переходная (б) характеристики

Графическая интерпретация последних зависимостей представлена на рис.2.4 при трех значениях степени успокоения (переходный процесс колебательный с частотой свободных колебаний и амплитудой, затухающей по экспоненте; апериодический переходный процесс; (— процесс является частным случаем апериодического).

 

2.5.Амплитудно-фазовая характеристика. Эта характеристика предусматривается для средств измерений, назначением которых является измерение параметров переменных токов и напряжений синусоидальной формы.

Если на вход линейного преобразователя поступает синусоидальный сигнал, то и на выходе будет синусоидальный сигнал, но с другими значениями амплитуды и фазы. Представляя выходной и входной сигналы комплексными амплитудами у (j) и х () соответственно, характеризовать процесс передачи сигналов можно с помощью амплитудно-фазовой характеристики

 

G (j) = y (j) / x (j)     (2.30)

 

Амплитудно-фазовая характеристика является по существу формой записи передаточной функции для синусоидального входного воздействия. Эту характеристику как комплексную можно записать в показательной форме

 

G(j)  = A() .  (2.31)

 

Модуль А амплитудно-фазовой характеристики называется амплитудно -частотной характеристикой, а аргумент амплитудно-фазовой характеристики — фазово-частотной характеристикой. Амплитудно-фазовую характеристику можно записать также в виде

 

G (j) =U (j) + j V (j) ,     (2,32)

где U = Re (G (j)) – вещественная часть;

V = Jm (G (j)) – мнимая часть.

Как следует из определения, амплитудно-частотная характеристика выражает зависимость отношения амплитуд выходной и выходной синусоидальных величин от частоты (рис. 2.5, а).

Фазово-частотная характеристика выражает зависимость фазового сдвига выходной синусоидальной величины по отношению к входной от частоты. При этом опережение фазы соответствует значению > 0, а отставание фазы — < 0 (рис. 2.5 б).

Рис. 2.5. Амплитудно-частотная и фазово-частотная характеристики

Амплитудно-фазовая характеристика может быть представлена к геометрическое место точек, образуемых вектором G(j) на коплексной плоскости и, у U, j V (рис. 2.5).

Характеристика на рис. 2.5 экспериментально определяется в соответствии с формулами (2.31) и (2.32). Задается последовательное значений ω = , ... , и т. д. Для каждой из этих частот находят значения A = G = / , где / амплитуды гармонических колебаний на выходе и входе динамиче кого звена, соответственно. Кроме того, для каждой частоты определяется (измеряется) значение фазового сдвига. Соединив концы векторов для различных частот, получим график амплитудно-фазовой характеристики. При этом следует пользоваться следующими очевидными соотношениями см. формулу (2.23)

 

(2.33)

 

Рис.2.6. Амплитудно-фазовая характеристика

 

В соответствии с ГОСТ 8.009—84 амплитудно-частотная характеристика А(ω) аналоговых средств измерений как полная динамическая характеристика применяется для минимально-фазовых средств измерений. Это такие средства, у которых передаточная функция (G(р) не имеет нулей и полюсов в правой полуплоскости (см. рис. 2.6).

Таким образом, все рассмотренные  характеристики относятся к полным динамическим характеристикам, однозначно связанным друг с другом: так передаточная функция связана с переходной характеристикой соотношением (2.26), переходная — с импульсной переходной характеристикой соотношением (2.31), передаточная функция — с импульсной переходной характеристикой соотношением(2.32) и т. д

Некоторые особенности применения динамических характеристик свойственны измерительным системам (измерительным каналам этих систем). В измерительные каналы измерительных (главным образом, автоматизированных) систем последовательно включены АЦП, коммутаторы, усилители, вторичные преобразователи и другие узлы. Для таких каналов в качестве динамических характеристик наиболее приемлемы передаточная функция и амплитудно-фазовая характеристика. Это объясняется тем, что передаточная функция измерительного канала в виде последовательно соединенных динамических звеньев равна произведению передаточных функций этих звеньев. Гели рассматривается измерительная система, состоящая из некоторого числа параллельно соединенных измерительных каналов (когда они работают одновременно), то передаточная функция измерительной системы равна сумме передаточных функций измерительных каналов. Очевидно, такие же свойства имеет амплитудно-фазовая характеристика как аналог передаточной функции для гармонических сигналов.

В данных условиях импульсная переходная характеристика при последовательном соединении динамических звеньев равна  свертке импульсных переходных характеристик отдельных звеньев, а при параллельном соединении сумме импульсных переходных характеристик звеньев.

Наряду с полными динамическими  характеристиками ГОСТ 8.009—84 предусматривает применение ряда частных динамических характеристик для определения каких-либо специфических особенностей данного типа средства измерений. Например, для ЦАП часто нормируется время реакции, т. е. время «затухания» переходных процессом. При этом время реакции должно быть меньше интервала времени между двумя измерениями. Для АЦП часто применяется характеристика неопределенности соответствия значения входной (непрерывной) величины, зафиксированного в дискретном выходном сигнале (выходном коде), моменту времени, который приписывается выходному коду. Соответствующая этой характеристике погрешность называется погрешностью датирования отсчета. Эта погрешность связана с процессом превращения непрерывных сигналов в дискретные, поскольку некоторой области изменяющегося входного сигнала соответствует одно единственное значение выходного сигнала.

 

 

 

 

 

ВЫВОДЫ 

В данной работе была рассмотрена  тема Нормирование метрологических характеристик средств измерений, Выяснили что важной задачей метрологии как науки, так и практической деятельности является обеспечение единства измерений, где бы, когда, кем и в каких условиях они не проводились. Если единство измерений нарушается, то, прежде всего, разрушается налаженное взаимодействие всех отраслей народного хозяйства, резко падает качество и конкурентоспособность выпускаемой продукции, а эксплуатация сложных технических объектов может стать неэффективной и даже опасной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 8.009—84 Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений

2. Метрология. Теоретические, прикладные и законодательные основы: учеб. пособие для вузов / В.А. Кузнецов, Г.В. Ялунина ; Под ред. В.А. Кузнецова. - М. : Изд-во стандартов, 1998. - 335 с