Коррекции погрешности

6.4. МЕТОДЫ КОРРЕКЦИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ

Под коррекцией понимается выявление погрешностей и внесение соответствующих поправок для повышения точности ПЭ, ИП и ИЦ в целом. В настоящее время известен ряд методов коррекции погрешностей, выбор того или иного из них определяется зависимостью погрешности от режима изменения входной величины (статические или динамические), характером проявле-

рассмотрение вопроса будем вести на примере коррекции погрешностей ИП.

Коррекция погрешностей широко применяется в современных средствах измерения, так как позволяет сравнительно простыми путями добиться повышения их точности и быстродействия. Ниже рассматриваются наиболее распространенные методы коррекции погрешностей ИП.

6.4. Методы коррекции погрешностей ...... !36

связью перспектив совершенствования методов измерений с широким применением коррекции погрешностей и.'обеспечением помехоустойчивости реализуемых измерительных процедур,

Введение процессора в состав измерительной цепи и соответственно числовых измерительных преобразований в измерительную процедуру радикально меняет функциональные и метрологические возможности средстм измерений. Появляется возможность выполнять сложные косвенные, совокупные и совместные измерения. Изменяются принципы реализации статистических измерений. Расширяются возможности по коррекции погрешностей и применению адаптивных и итеративных измерительных процедур.

быстродействию, а также программной избыточности для числовых приборов. Операция коррекции погрешностей может осуществляться автоматически или вручную. Известные способы коррекции погрешностей (аддитивная и мультипликативная коррекция, калибровка, введение поправок, самонастройка, итерации, адаптация и др.) различаются прежде всего тем, где выявляется погрешность: на входе преобразователя, на выходе или получается на основе расчета. Рассмотрим некоторые: из них.

Способы формирования заданной функции преобразования. Вид функции преобразования RBax = f (x) реостатного преобразователя определяется характером изменения шага намотки по длине каркаса, или профилем каркаса при равномерном шаге намотки (для упрощения конструкции прибегают обычно к ступенчатой форме каркаса), или шунтированием участков обмотки соответствующими сопротивлениями. Последний так называемый способ электрического профилирования, благодаря ряду преимуществ (возможность получения различных функций преобразования на базе наиболее простого и технологичного линейного реостата, возможность коррекции погрешностей исходного линейного преобразователя и т. п.), получил наибольшее распространение.

Использование схем 5...8 для определения составляющих комплексного сопротивления требует выполнения дополнительных расчетных операций, поскольку каждая из составляющих комплексного сопротивления оказывается одновременно связанной с обеими составляющими выходного напряжения. Следует, однако, отметить, что в последнее время в измерителях параметров комплексного сопротивления начинают широко применяться средства микропроцессорной техники; поэтому необходимость осуществления тех или иных расчетных операций не является препятствием к использованию приведенных схем. Кроме того, включение микропроцессора в состав измерителя параметров комплексного сопротивления позволяет значительно расширить его функциональные возможности за счет передачи микропроцессору функций автоматического управления работой измерителя, коррекции погрешностей, сокращения числа образцовых мер, организации самоконтроля и получения отсчета люЗых требуемых параметров комплексного сопротивления.

Примером универсального виброизмерительного прибора с применением корректирующих фильтров может служить описанный в работе [Л. 72] широкодиапазонный прибор, конструкция датчика которого приведена на 30-9. В зазоре между полюсным наконечником /, напрессованным на постоянный магнит, и внешним магнитопроводом 2 помещена рабочая катушка 3 индукционного преобразователя, намотанная на дюралюминиевый каркас 4. В качестве упругих элементов используются плоские П-образные пружины 5. Винтами б и 7 пружины прикреплены одним концом к рабочей катушке, а другим к корректирующей 8. Последняя служит для коррекции погрешностей, обусловленных внешними магнитными полями, и включается встречно с рабочей катушкой

Весьма широко для уменьшения погрешностей ИП применяются способы ст 1билизации, компенсации и коррекции погрешности. Ниже рассмотрены основное характеристики указанных способов,

Из (3.18) следует, что при коррекции погрешности от нелинейности по схеме 3.5, б корректирующие преобразователи могут быть достаточно низкой точности. Действительно, значения погрешностей корректирующих преобразователей в выражении для суммарной погрешности входят с коэффициентами VH и I*. значения которых значительно меньше единицы и тем меньше, чем меньше степень нелинейности основного преобразователя и значение выходного сигнала корректирующего преобразователя по сравнению с выходным сигналом скорректированного преобразователя.

Из последнего выражения следует, что при коррекции погрешности от нелинейности по схеме 4.1, б корректирующее устройство может быть достаточно низкой точности. Действительно, составляющая результирующей погрешности, обусловленная наличием корректирующего устройства, умножается на коэффициент у„ значение которого •канительно меньше единицы и тем меньше, чем меньше степень нелинейности линеаризирующего средства измерения.

При температуре градуировки мост находится в равновесии и напряжение на его выходной диагонали равно нулю. При повышении температуры нерабочих спаев значение R также увеличивается, мост выходит из равновесия и возникающее напряжение на выходной диагонали моста корректирует уменьшение термо- э. д. с. термопары. Вследствие нелинейности термопар полной коррекции погрешности, обусловленной изменением температуры нерабочих спаев, при помощи описываемого устройства получить не удается,

Из последнего выражения следует, что при коррекции погрешности от нелинейности по схеме 4.1, б корректирующее устройство может быть достаточно низкой точности. Действительно, составляющая результирующей погрешности, обусловленная наличием корректирующего устройства, умножается на коэффициент к„ значение которого •начительно меньше единицы и тем меньше, чем меньше степень нелинейности линеаризирующего средства измерения.

мени измерения 200 икс. Время между измерениями используется для аналоговой коррекции погрешности, возникающей в измерительной цепи. Эта коррекция осуществляется при включении контрольного входа («О») коммутатора с помощью усилителя устройства сравнения, работающего в линейной области, токами 1Х и 4. С учетом кор-

Особые перспективы имеют структурные методы коррекции погрешности. В случае их реализации погрешности корректируются автоматически, без участия оператора. Принцип структурного метода коррекции состоит в «выработке величины, с помощью которой можно было бы создать корректирующее воздействие на прибор. Такой величиной может быть, как указывалась, влияющая величина, неинформативный .параметр входного сигнала или величина, пропорциональная погрешности. Первые два случая применяют в структурных схемах прямого преобразования, третий — в схемах уравновешивающего преобразования.

Для измерения механических напряжений используются резис-тивные электрохимические преобразователи, выполненные из тонкой каучуковой трубки, концы которой плотно закрыты электродами, а внутренний объем ее полностью заполнен электролитом. Такой «тензорезистор» укрепляется на поверхности исследуемого объекта и позволяет измерять очень большие относительные деформации (до А/// = 0,6). В зависимости от длины и сечения трубки сопротивление преобразователя может быть от сотен ом до сотен килоом. Частотный диапазон таких преобразователей составляет 0—700 Гц. Погрешности резистивных электрохимических преобразователей в основном обусловлены температурной зависимостью электропроводности растворов, влиянием электролиза и поляризации электродов. Для уменьшения температурной погрешности применяют схемы ее коррекции. Погрешности от электролиза и поляризации снижаются при питании преобразователя переменным током частотой 500ч-2000 Гц, а также применением четырехэлектродных или бесконтактных преобразователей.

Использование трехпроводной линии rlt r/, г/ существенно снижает погрешность от влияния сопротивления линии. Действительно, в двухпроводной линии, когда провод V подключается не к зажиму преобразователя а, а к точке А моста, провода г, и т\ оказываются включенными последовательно с преобразователем в плечо АС моста. В результате изменение температуры окружающей среды, в которой находятся провода г, и ль изготовляемые из меди, вызывало бы изменение сопротивления плеча АС моста и, тем самым, погрешность. При включении же преобразователя по схеме 24.1 сопротивление гг" входит в цепь питания моста, и изменение этого сопротивления не нарушает соотношений сопротивлений мостовой цепи. Сопротивления же линий ^ и г/ суммируются с сопротивлениями плеч (R, + RJ и Rs соответственно, благодаря чему ток в измерительной диагонали при изменении сопротивлений линий практически остается постоянным (см. § 15.3). Подобный способ коррекции погрешности, вызываемой изменениями температуры линии, почти полностью исключает погрешность в равновесной цепи и существенно уменьшает ее в неравновесной.

Вольтметр цифровой типа Ф230 ( 3.23) предназначен для измерения напряжения произвольной формы в диапазоне частот от 20 Гц до 100 кГц при температуре окружающего воздуха от 5 до 50°С при относительной влажности от 30 до 80%. Напряжение сети переменного тока 220 В при допустимых колебаниях напряжений от плюс 10 до минус 15%, частота напряжения питающих сети 50±1 Гц. В основу работы прибора заложен принцип преобразования переменного напряжения в постоянное с последующим использованием метода коррекции погрешности. Метод коррекции погрешности позволяет 66