Порог чувствительности измерительной системы. Чувствительность к форме сигнала. Пределы измерений, динамический диапазон, страница 25

цифры.) Поэтому цифровые устройства индикации бывают специально рассчитаны на то, чтобы показывать постоянные значения с высокой точностью. Единственная ошибка, вносимая при использовании цифровых устройств индикации, это ошибка квантования, обусловленная конечной разрешающей способностью дисплея. В большинстве цифровых устройств индикации младшие разряды просто отбрасываются, вследствие чего возникает ошибка усечения. Величина этой ошибки обратна значению индицируемого числа (без учета десятичной запятой).

Как мы видели, считывание данных с аналогового устройства индикации по своей природе сопряжено с внесением ошибок чтения, тогда как применение цифрового устройства индикации обуславливает наличие ошибок квантования. Измерительная система вносит свои ошибки (ошибки, возникающие в самой системе и вследствие помех со стороны окружающей среды). Эти ошибки часто называют ошибками отображения. Очевидно, нет смысла в проектировании системы с ошибками отображения, много меньшими чем ошибка чтения или ошибка квантования.

Ошибки чтения, происходящие при использовании аналогового устройства индикации, являются постоянными ошибками: они имеют постоянную величину во всем интервале значений, на который рассчитан прибор. Поэтому абсолютное значение ошибки не зависит от величины отклонения указателя и его принято выражать в процентах относительно полной шкалы. Например, ошибки отображения, возникающие из-за ухода чувствительности измерительной системы от номинального значения, вызовут погрешность, величина которой будет постоянна в пределах всей линейной шкалы устройства индикации. Поэтому данная ошибка указывается в процентах по отношению к индицируемому значению. На рис. 2.66 в качестве примера представлен случай, когда указание в технических характеристиках погрешности

Рис. 2 66 Относительная погрешность Δу/у показаний прибора у для трех различных вариантов определения погрешности, указываемой в технических характеристиках для аналогового устройства индикации с линейной шкалой

в процентах только по отношению ко всей шкале или только по отношению к индицируемому значению является слишком грубым; в этом примере предполагается, что ошибка отображения составляет 0,5% относительно индицируемого значения, а ошибка чтения — 0,5% от всей шкалы, и отсчет производится на интервале от 30% до 100% полной шкалы. Устройство индикации окажется фактически более точным, если в качестве погрешности будет указана только одна из упомянутых относительных ошибок.

2.4 Структура измерительных систем

До сих пор мы называли измерительной системой всю совокупность измерительных приборов и устройств, необходимых для проведения измерения. При этом под «системой» понимался как одиночный прибор, так и сложная измерительная установка. Мы не детализировали внутреннюю конфигурацию или структуру измерительной системы. В этом параграфе мы рассмотрим функциональную внутреннюю структуру измерительной системы (см. рис. 2.67).

Информация, которую мы хотим получить от измеряемого объекта, не всегда имеет форму активной информации. В тех случаях, когда измеряемая величина не является активной, необходимо воспользоваться источником возбуждения, который будет оказывать воздействие на измеряемый объект. Тогда отклик объекта (вместе с самим воздействием) будет содержать желаемую информацию. Если же измеряемый объект сам порождает сигнал, уже содержащий желаемую информацию, то во внешнем возбуждении нет надобности.

Часто параметр или переменная величина, которую мы хотим измерить, имеет электрическую природу. Когда нужно измерить неэлектрические параметры или переменные, такие как жесткость, тепловое сопротивление, смещение и т. д., чаще всего применяется того или иного рода датчик или преобразователь, и система в целом не остается чисто механической или тепловой измерительной системой. В датчике входной параметр или переменная трансформируются в электрический

Рис. 2.67. Обобщенная внутренняя структура измерительной системы.