Технологические измерения и приборы, страница 5

 y(i)                                                                           А= const  

                                                                                  τ_i = const

                                                                                  f = var                                                             

 

                                                        i

Аналоговые сигналы подвержены большому искажению, чем дискретные сигналы. Среди аналоговых сигналов большую помеха устойчивость имеют токовые сигналы. Для дискретных сигналов разрабатываются специальные коды (пример: Код Грея). Для защиты сигнала при передачи его на расстояние используются различные аппаратные и алгоритмические средства. Для выделение полезных составляющих сигнала используются различные фильтры.

          Структурно сигналы измерительной информации представляют собой композицию трех составляющих:

y(t) =   S(t), ξ(t), N(t)         

где   S(t) – полезная составляющая сигнала ее изменение обусловлено измерением измеряемой физической величины;

          ξ(t) – обычная флуктуационная помеха, она включает в себя:

ξ(t)= ξи(t) + ξт(t),

где     ξи(t) – ошибки измерения и преобразования;

ξт(t) – помехи возникающие при передаче сигнала на расстояние.

          Эти составляющие присутствуют в системах измерения всегда, но  уровень их может быть различен. Чем меньше уровень этих ошибок, тем  выше точность системы, но одновременно с этим повышается сложность и дороговизна  этих систем. Поэтому в практике построения этих измерительных систем приходится выбирать между точностью, надежностью и стоимостью.

Оставляющая ξи(t) – обусловлена двумя причинами:

·  неточность методов измерения и их реализация;

·  действия различного рода возмущений со стороны окружающей среды.

Уровень ξ(t) незначителен и для нормально функционирующих систем измерения это ошибка называется в приделах 1% от max возможного уровня изменения сигнала. Т.к эта ошибка является следствием большего числа внешних возмущений, то она имеет не регулярный трудно - предсказуемый характер изменения во времени. Для ее описания исключают модели теории случайных процессов.

N(t) – грубые выбросы, они появляются сравнительно редко, по уровню на несколько порядков выше, чем флуктуационная помеха и сопоставима      с диапазоном измерения измеряемой величины. Как правило такого рода выбросы возникают в следствии кратковременных, но мощных  возмущений    со стороны окружающей среды.

y(i)

 

                                                 t

S(t)

                                                       t

                                                                          

ε(t)                                                     

 

                                                  t

Бывают медленно изменяющиеся величины (температура) и быстро изменяющиеся  величины (давления), но всегда полезная составляющаяся имеет более плавный характер. Чаще всего сигналы измеряемой информации имеют электрическую природу.

Существуют два вида стандартных сигналов:

·  токовая;

·  сигналы напряжения.

Наиболее проста и удобна аддитивная модель сигнала измеряемой информации (сложения).

y(t) =   S(t) + ξ(t) + N(t);

          При такой структуре сигнала измерительной информации помеха и полезная составляющая не зависит друг от друга. Во всех остальных композициях помеха и полезная составляющая могут быть связаны между собой произведением или другим более сложным  образом. Такая модель будет называться мультипликативной.

          Основная задача при обработке информации и связана с выделение полезной составляющей.

Сглаживатели.

v Скользящая арифметическая средняя (САС)

где L – интервал сглаживания.

y(i)

 

                                                                   t

Знания первых трех точек складывается и делится на три, результат записывают у третьей точки, далее складывают уже вторую, третью, четвертую, делят на три, но результат записывают уже у четвертой точки.

где N – количество сглаженных значений.

v Рекуррентная формула (числа имеют один вес)

v Экспоненциальный сглаживатель первого порядка.

где - коэффициент сглаживания.

v Релейно – экспоненциальный сглаживатель (РЭС – I)

;

где Δβ – модуль приращения полезного сигнала (max);

      σ – среднеквадратичное отклонение флуктуационной  помехи.

v Медианный сглаживатель

Поверка средств измерения

Поверка – это комплекс мероприятий выполняемых для определения погрешности средств измерения.

Все промышленные средства измерения периодически проверяются и аттестируются.

     Существуют два способа проверки:

1. Сравнение с образцовой измеряемой системой

 

                   

                         y (i)

        y_(i) ^изм                                              y(i)

                                                документ

ПСИ – поверяемая система измерения;

ОСИ – образцовая система измерения;

ОР – оценка результатов.

Схема выходного документа

№	уизм		у0		Вариация	абс. Δ	отн. δ	Привед. γ
	прямой ход	обратный ход	прямой ход	обратный ход

2.  подача на вход поверяемой системы измерения образцового (известного с заданной точностью сигнала измерительной инерции) или эталонного знания самой измеряемой величины.

                       у                                                                 y ^изм

                                                              у ^э                                                               

ОЧСИ – остальная часть системы измерения;

ГС – генератор сигнала.

По данному способу можно проверить любой элемент измерения системы кроме датчика информации.

Если имеется возможность сформировать на входе датчика информации заранее известное физической величины, то такой способ поверки называется способом контрольных точек.