Нормирование метрологических характеристик измерительных систем

Особенности систем автоматизации с метрологической точки зрения по сравнению с отдельными измерительными устройствами следующие:

1) пространственная распределенность технических средств, поэтому изделия системы находятся в различных условиях эксплуатация;

2) наличие каналов связи, подверженных воздействию помех;

3) многофункциональность и многоканальность, следовательно, наличие измерительных коммутаторов, промежуточных преобразователей, взаимное влияние каналов;

4) наличие возможности изменения или развития структуры системы в процессе эксплуатации – гибкость;

5) связь с органами управления, регулирования и вычислительной техникой;

6) работа преимущественно в динамическом режиме;

7) длительное непрерывное функционирование;

8) невозможность полного отключения системы и ее отдельных устройств для профилактических работ без остановки технологического процесса.

Вышеперечисленные особенности усложняют проблему нормирования метрологических характеристик систем.

На практике определение погрешности измерения АСУ ТП и информационно-измерительных систем осуществляется двумя способами:

1) по метрологическим характеристикам систем, являющихся составной частью более сложных систем;

2) по метрологическим характеристикам отдельных средств измерения, входящих в системы.

Системы автоматизации, в целях определения метрологических и точностных характеристик, подвергаются государственным, межведомственным, ведомственным и приемо-сдаточным испытаниям.

В структурных схемах измерительных систем можно выделить цепочки, состоящие из измерительных преобразователей, каналов связи и вторичных приборов. Если для каналов связи нормированы те же характеристики, что и для измерительных преобразователей и приборов, то можно представить систему как последовательное соединение нескольких преобразователей.

Функция преобразования измерительной системы через известные функции преобразования отдельных преобразователей может быть в общем случае записана в виде

. (2.42)

Если функции преобразования указанных преобразователей линейны, функция преобразования измерительной системы имеет вид

, (2.43)

где K_i – коэффициент преобразования i -го преобразователя.

Динамические свойства измерительной системы определяются динамическими свойствами входящих в ее состав преобразователей. С позиций теории автоматического регулирования измерительную систему можно рассматривать как последовательное соединение ряда динамических звеньев. Поэтому ее передаточную функцию можно представить произведением передаточных функций преобразователей:

. (2.44)

Для измерительных систем обычно нормируются те же метрологические характеристики, что и для измерительных устройств. В то же время следует подчеркнуть, что до сих пор не найдено теоретически обоснованное и практически целесообразное решение задачи нормирования метрологических характеристик измерительных систем.

При выполнении технических измерений имеется лишь информация о метрологических характеристиках измерительных устройств, входящих в измерительную систему. Обычно эта информация представляется в виде класса точности, что для измерительных устройств, используемых для технологических измерений, соответствует пределу допускаемой приведенной погрешности. Поэтому для приближенной оценки приведенной погрешности измерительной системы из n включенных последовательно преобразователей с линейными функциями преобразования используют выражение

, (2.45)

где g_i – приведенная погрешность i -го преобразователя.

Оценка погрешности измерительных систем, полученная с помощью выражения (2.45), является максимальной, так как предполагает одновременное появление максимальных погрешностей одного знака при любых значениях измеряемой физической величины у всех измерительных преобразователей, составляющих конкретную измерительную систему. Для получения более реальной погрешности измерительных систем суммирование приведенных погрешностей преобразователей осуществляется вероятностным методом

. (2.46)

При этом предполагается, что погрешности всех преобразователей независимы, закон распределения погрешностей для каждого из преобразователей является равномерным, значение предела допускаемой приведенной погрешности определяет границы этого распределения.

Контрольные вопросы

1. Какие существуют виды средств измерения?

2. Что такое образцовое средство измерения?

3. Что такое рабочее средство измерения?

4. В чем отличие измерительной системы от измерительной установки?

5. Какие основные составные части измерительных устройств?

6. Какова структурная схема прибора прямого преобразования?

7. Какова структурная схема прибора сравнения?

8. Какова структурная схема прибора с электрической отрицатель­ной обратной связью (ООС)?

9. Какова структурная схема прибора с компенсацией погреш­ностей?

10. Какую структуру имеют схемы измерительных систем?

11. Какие статические характеристики имеют измерительные уст­ройства?

12. Какие динамические характеристики свойственны измерительным устройствам?

13. По каким признакам классифицируются инструментальные пог­решности?

14. В чем отличие систематической и случайной составляющей инструментальной погрешности?

15. Какие виды инструментальной погрешности свойственны нормальным и рабочим условиям применения?

16. Как определяется абсолютная, относительная и приведенная погрешность измерительных приборов?

17. Как определяется абсолютная, относительная и приведенная погрешность измерительных преобразователей?

18. Как оценивается приведенная погрешность измерительных систем?

Дата добавления: 2014-01-03