Причины погрешности измерения, обработка результатов измерения

Процесс измерения.

Переменное измеряемое напряжение u_x(t) поступает на входное устройство и преобразуется в постоянное напряжение Ux.

Управляющее устройство вырабатывает импульс «пуск», который запускает ГЛИН и одновременно сбрасывает предыдущее показание цифрового табло.

Напряжение на выходе ГЛИН принимает некоторое начальное отрицательное значение Uо и начинает увеличиваться по линейному закону.

В момент t=t₁ U_глин=0, сравнивающее устройство СУ2 вырабатывает короткий импульс, который поступает на вход 2 электронного ключа. ЭК открывает селектор. Через открытый селектор тактовые импульсы с ГТИ начинают поступать на электронный счетчик.

В момент t=t₂ U_глин=Ux, сравнивающее устройство СУ1 вырабатывает короткий импульс, который поступает на вход 1 электронного ключа. ЭК закрывает селектор. Поступление тактовых импульсов на счетчик прекращается. Счетчик по количеству поступивших импульсов Nx формирует кодовое число, соответствующее измеряемому напряжению Ux, на табло высвечивается результат. Через некоторое время УУ снова вырабатывает импульс «пуск», процесс повторяется.

Вольтметры с времяимпульсным преобразованием с использованием ГЛИН являются наименее точными в ряду цифровых. Рассмотрим причины погрешности измерения данных вольтметров.

5.2.3.1 Неидеальные параметры АЦП:

· неодинаковый порог чувствительности и, как следствие, неодинаковое время срабатывания СУ1 и СУ2 приводит к искажению интервала времени Тх в процессе преобразования величины напряжения в интервал времени;

Уменьшить влияние погрешности интервала времени Тх на результирующую погрешность можно путем увеличения данного интервала за счет изменения скорости нарастания линейного образцового напряжения k (на приборе устанавливается время измерения);

· неидеальная линейная зависимость U_глин (k  Const) также приводит к искажению интервала Тх;

· образцовые импульсы, поступающие от ГТИ, должны иметь высокую стабильность частоты (периода) следования f_o (t_o);

погрешность, вызванная нестабильностью частоты ГТИ, определяется типом генератора, в паспорте прибора указывается как относительная нестабильность частоты следования образцовых импульсов δ_о;

· погрешность дискретизации характерна для всех цифровых измерительных устройств; она вызвана тем, что не обеспечивается идеальная кратность временных интервалов Т_х и t_о, а также не совпадают моменты появления счетных импульсов с началом и концом интервала Т_х.

5.2.3.2 Недостаточная помехозащищенность.

· Вольтметры с ГЛИН имеют сравнительно невысокую помехозащищенность, поскольку измеряемое напряжение фиксируется в определенный момент времени, а именно в момент t=t₂, в который U_глин = U_х. Величина фиксируемого напряжения определяется суммой измеряемого напряжения и напряжения помехи: U_х=U_изм+U_пом.

Для устранения этого недостатка рекомендуется использовать фильтр с высоким коэффициентом подавления помех.

5.2.3.3 Неидеальные параметры элементов входного устройства:

· неидеальное значение входного сопротивления и входной емкости приводит к шунтирующему воздействию прибора на объект, при необходимости эта составляющая может быть рассчитана и учтена в виде поправки;

· неидеальность характеристик детектора, усилителя, КДН и других элементов приводит к искажению измеряемого сигнала и внесению дополнительной погрешности, которая учтена в метрологических характеристиках.

Повысить помехозащищенность вольтметра и, соответственно, повысить точность измерения вольтметров с времяимпульсным преобразованием можно путем использования метода интегрирования.

Оценка погрешности измерения напряжения цифровым вольтметром выполняется согласно его паспортным данным. Величина погрешности, как правило, задается математическим выражением типа

Величина погрешности зависит от диапазона измерения напряжения и времени измерения.

Дата добавления: 2015-05-10