Повышение точности и помехозащищённости средств измерений
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?абильных элементов, параметры которых мало подвержены внешним влияниям; термостабилизации; стабилизации параметров питания средств измерений; экранировки средств измерений от магнитных и электрических полей и т. п. Данный метод уменьшает систематическую и случайную погрешности средств измерений. Он является классическим в приборостроении. На основе этого метода до сих пор строится современный парк средств измерений.
.14 Метод многократных наблюдений
Метод многократных наблюдений используется для уменьшения случайной составляющей погрешности средства измерений и состоит в том, что: за некоторый постоянный интервал времени, отведенный для измерения, выполняют несколько наблюдений, затем с помощью вычислительного устройства, входящего в состав данного средства измерений, вычисляют среднее арифметическое значение измеряемой величины и оценку среднеквадратического отклонения результата измерения.
Интуитивно ясно, что усреднение приводит к уменьшению погрешности, поскольку результаты отдельных измерений имеют как положительные, так и отрицательные отклонения от точного значения и поэтому частично взаимно компенсируются. С ростом числа измерений среднее значение отрицательных значений приближается по модулю к среднему значению положительных и точность их взаимной компенсации улучшается. Для практики необходимо получить информацию о числе измерений и погрешностью при этом числе. Поэтому покажем алгоритм, как это возможно установить.
Зная предельную точность, т.е. точность, с которой необходимо выполнить данное измерение, мы можем ориентировочно оценить такое число измерений:
однако это число приближённо, т.к. погрешность однократного измерения записывается с помощью таблиц нормированного нормального распределения, а при записи результата многократного измерения используется два вида таблиц - при малом числе наблюдений ( - таблица Стъюдента, а при - таблица нормированного нормального распределения. Следовательно необходимо обеспечить требуемое значение погрешности измерений.
Для однократного измерения формула имеет вид:
где - относительная ширина доверительного интервала, определяемая по таблицам нормированного нормального распределения;
- оценка СКО однократного измерения i-ой физической величины.
Для многократного измерения:
где - относительная ширина доверительного интервала погрешности прямого измерения. Этот параметр может определяться в двух вариантах:
при большом числе измерений аналогично параметру;
при малом числе наблюдений по таблицам Стъюдента.
Предварительно определив число измерений по формуле (1.17) можно выбрать таблицу, по которой будет определяться . Если число измерений оказалось большим и будет использована таблица нормированного нормального распределения, то предварительный раiёт можно iитать окончательным, поскольку значения параметров и будут одинаковы. Однако, в этом случае, ввиду большого числа параллельных измерений необходимо тщательно проработать экономическую целесообразность такого решения. Если предварительное оказалось небольшим, то дальнейшее её уточнение
Введём новый показатель, называемый уточнением:
Он характеризует степень погрешности поставленной задачи с точки зрения однократных измерений. Подставив в формулу (1.19) значения однократного и многократного измерений получаем
С помощью неё нельзя непосредственно расiитать , поскольку зависит не только от доверительной вероятности P, но и от .
Для того, чтобы окончательно определить число измерений необходимо для предварительного числа измерений и параметра выбрать . Далее поставить это значение в формулу (1.21) и расiитать новое . Если оно окажется больше чем предварительное, то процедуру необходимо повторить и так до тех пор, пока вновь значение не окажется меньше, чем предыдущее значение. Это будет означать, что необходимое для уточнения число измерений по формуле (1.21) будет меньше чем то, из которого мы исходим. Это означает, что задача по обеспечению требуемой точности многократных измерений будет решена с запасом.
2. ПОВЫШЕНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ СИ
Виды помех и способы их описания.
В общем случае, всякому электронному устройству присущи:
) шумы - паразитные напряжения, возникающие в вследствие физических процессов, происходящих в его комплектующих элементах и характеризующиеся сложной временной и спектральной зависимостями;
) наводки - паразитные напряжения, возникающие вследствие его паразитных электрических связей с различными приборами, объединенных соответственно общим источником питания, общей энергетической сетью, общими измерительными, приемо-передающими линиями связи, и характеризующиеся определенной временной и спектральной зависимостями;
) помехи - паразитные напряжения, возникающие в нем, от воздействия физических полей различных внешних источников, и характеризующиеся временной и спектральной зависимостями случайной функции.
Наиболее обобщающим понятием "паразитных" напряжений возникающих в информационно-измерительных системах (ИИС) является понятие "помеха", так как она, может быть создана физической величиной, не измеряемой данной ИИС, но оказывающей влияние на результат измерения или самой измеряемой физической величиной, изменяющей хара