Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Выбор диапазона измерения

Читайте также:
  1. I. ВЫБОР ТЕМЫ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
  2. I. ВЫБОР ТЕМЫ НАУЧНОГО ДОКЛАДА
  3. Адаму предоставлен выбор
  4. Активизация явки избирателей на выборы
  5. Алгоритм выбора поставщика продукции.
  6. Алгоритм выбора рецептурного бланка
  7. Алгоритм выбора рецептурного бланка

От правильного выбора диапазона измерения в значительной мере зависят достоверность результатов измерения (регистрации) и эффективность работы в эксперименте. Выбор нужного диапазо­на может выполняться вручную (самим пользователем) или авто­матически, благодаря логике работы прибора (микропроцессору). Если ничего не известно о возможном значении измеряемого па­раметра, необходимо, начиная измерять со старшего («грубого») диапазона, и, постепенно переходя на более чувствительный, ис­кать подходящий. Всегда нужно стремиться выбрать такой диапа­зон, на котором показания индикатора содержат максимальное число значащих цифр.

Рассмотрим вопрос выбора диапазона измерения на примере статического измерения действующего значения силы переменно­го (периодического) тока многопредельным ЦМ. Действующее значение тока на интервале экспериментов считаем неизменным. Пренебрегая методическими погрешностями, погрешностями вза­имодействия, субъективными погрешностями, оценим количе­ственно абсолютные D и относительные δ инструментальные по­грешности результатов измерения тока на всех диапазонах. При этом воспользуемся наиболее простым – детерминированным под­ходом (методом наихудшего случая), т.е. определим максимально возможные значения погрешностей при заданных условиях.

Допустим, имеем мультиметр с тремя диапазонами измерения переменного тока: первый диапазон 0... 10 А; второй 0... 1,0 А; тре­тий 0... 100 мА. Длина шкалы прибора L = 999 точек (т.е. равна трем полным десятичным разрядам) на всех диапазонах. Предположим для простоты, что класс точности прибора на всех диапазонах оди­наков и определяется предельным значением основной абсолютной погрешности:

Dп = ±(0,005 X + 0,01 X к),

где X –измеренное значение (результат измерения); X к–верхнее значение конкретного диапазона измерения.

Предположим также, что условия эксплуатации прибора в те­чение времени экспериментов нормальные, т.е. имеет место толь­ко основная инструментальная погрешность. (Если бы это было не так, то следовало бы оценить дополнительную погрешность и най­ти суммарную погрешность.)

Допустим, выполнено три эксперимента – измерены значения тока Ix в исследуемой цепи поочередно на каждом из трех диапазо­нов и получены следующие результаты:

0,06 А на диапазоне 0... 10 А;

0,062 А на втором диапазоне – 0... 1,0 А;

62,4 мА на третьем диапазоне – 0... 100 мА.

Предельное значение основной абсолютной погрешности D1 первого результата измерений может быть найдено по классу точ­ности ЦМ:

D1 = ±(0,005 · 0,06 + 0,01 · 10) = ±0,1003 А ≈ ±100 мА.

Предельные значения основных абсолютных погрешностей D2, D3 второго и третьего результатов измерений могут быть найдены соответственно:

D2 = ±(0,005 · 62 + 0,01 · 1000) = ±10,31 мА ≈ ±10 мА;

D3 = ±(0,005 · 62,4 + 0,01 · 100) = ±1,312 мА ≈ ±1,3 мА.

Предельные значения соответствующих основных относитель­ных погрешностей δ1, δ2, δ3 на каждом из трех диапазонов равны, соответственно: δ1 ≈ ±167 %; δ2 ≈ ±6 %; δ3 ≈ ±2,1 %.

Очевидно, что в данном случае для измерения такого значения тока правильнее выбрать третий диапазон (0... 100 мА), так как он обеспечивает значительно меньшую погрешность, чем на втором и тем более на первом (почти в 80 раз) диапазонах.

Корректная запись окончательного результата измерения Ix в этом примере (для диапазона 0... 100 мА) выглядит так:

Ix = 62,4 мА; D = ±1,3 мА с вероятностью р дов = 1.

Строго говоря, необходимо учитывать и другие возможные составляющие общей погрешности результата, например, по­грешность взаимодействия, которая может быть вызвана недо­статочно малым входным сопротивлением ЦМ в режиме изме­рителя тока.

Большинство современных моделей ЦМ имеют режимы как руч­ного, так и автоматического выбора диапазона (АВД) измерения (Autoranging DMM). Режим АВД позволяет оператору не заботить­ся о переключении диапазонов. Особенно это важно, когда о вход­ном измеряемом параметре не известно ничего, или, если изме­ряемый параметр в процессе наблюдения может сильно меняться (например, в 2...5 раз). Помимо очевидного удобства работы и уп­рощения использования прибора, режим АВД обеспечивает полу­чение результата с максимально достижимыми точностью и разрешающей способностью. Правда, АВД, как правило, снижает бы­стродействие прибора.

В простейшем варианте, при длине шкалы, равной целому числу десятичных разрядов, алгоритм АВД таков. Работа прибора начина­ется с включения самого старшего (грубого) диапазона, на кото­ром выполняется обычное аналого-цифровое преобразование. За­тем контроллер (микропроцессор) прибора автоматически анали­зирует содержимое старшего десятичного разряда полученного ре­зультата. Если оно равно нулю, то включается ближайший младший (более чувствительный) диапазон и выполняется новое преобразо­вание. И вновь контроллер определяет содержимое старшего разря­да. Если, предположим, он опять равен нулю, то включается следу­ющий младший (еще более чувствительный) диапазон. Таким обра­зом, контроллер прибора с АВД в этом алгоритме начиная со старше­го диапазона автоматически перебирает поочередно несколько диа­пазонов (может быть все) и останавливается на том, где результат преобразования будет содержать значащие цифры во всех разрядах (или на самом младшем при входном сигнале малого уровня).

Если сигнал в процессе циклической работы будет заметно уве­личиваться, так, что потребуется переход на соседний более стар­ший диапазон, то это произойдет по сигналу перегрузки, который формируется при переполнении счетчика АЦП. Для обеспечения устойчивости работы прибора вблизи границ диапазонов в алго­ритме работы предусмотрен обычно некоторый гистерезис (10...20%) при переходах из одного диапазона в другой.

В некоторых моделях ЦМ реализован более логичный алгоритм, при котором контроллер анализирует все разряды результата пре­образования и сразу определяет, на какой диапазон следует пере­ключить ЦМ.

 

ГЛАВА 6. ЦИФРОВАЯ РЕГИСТРАЦИЯ И АНАЛИЗ СИГНАЛОВ


Дата добавления: 2015-07-15; просмотров: 127 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Светолучевые осциллографы | Измерительные магнитографы | Аналоговые запоминающие осциллографы | Цифровые методы и средства измерений | Характеристики аналого-цифровых преобразователей | Методы аналого-цифрового преобразования | Режим измерения частоты | Режим измерения периода | Структура цифрового вольтметра | Структура цифрового мультиметра |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Выбор приборов по метрологическим характеристикам| Устройство цифрового измерительного регистратора

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.007 сек.)