Исследование метрологических характеристик и разработка методов автоматической коррекции погрешностей механических резонаторных преобразователей

• Автор: Юрин, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 05.11.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК АББРЕВИАТУР

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА

МЕХАНИЧЕСКИЕ РЕЗОНАТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И ИХ

ПРИМЕНЕНИЕ

1Л Особенности преобразователей с частотно - модулированным выходным сигналом

1.2 Основные типы датчиков с частотно-модулированным выходным сигналом

1.3 Механические резонаторные преобразователи

1.4 Режимы работы механических резонаторов

1.5 Принцип действия и разновидности струнных резонаторных

преобразователей
1.7 Погрешности механических резонаторных преобразователей
1.7.1 Дополнительная температурная погрешность
1.7.2 Энергетическая погрешность
1.7.3 Влияние упругого последействия
1.7.4 Погрешность от флуктуации частоты
Выводы по главе
ГЛАВА
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Номенклатура метрологических характеристик
2.2 Основные принципы автоматической коррекции погрешностей измерительных устройств
2.2.1 Метод вспомогательных измерений
2.2.2 Метод тестовых сигналов
2.3 Методы суммирования погрешностей
2.4 Применение методов регрессионного анализа для идентификации функции преобразования
2.4 Применение методов дисперсионного анализа для оценки значимости влияющих факторов
2.5 Применение методов расчёта теплопроводности твёрдых тел для оценки температурной погрешности преобразователей
2.6 Методы составления уравнений движения колебательных систем и расчёта собственной частоты колебаний резонаторов
2.7 Основные принципы уменьшения погрешности от воздействия вибрации на преобразователи физических величин
Выводы по главе
ГЛАВА

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕХАНИЧЕСКИХ
РЕЗОНАТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
ЗЛ Анализ функции преобразования механических резонаторных
преобразователей и выбор аппроксимирующих функций
3.2 Исследование дополнительной температурной погрешности
механических резонаторных преобразователей в стационарном режиме
3.2 Исследование температурной погрешности в нестационарном режимебб
3.3 Исследование дополнительной погрешности от воздействия вибрации
3.3.1 Выбор типа виброзащиты и моделей виброизоляторов
3.4 Исследование устойчивости конструкции механических резонаторов
к возникновению параметрических колебаний
3.5 Исследование дополнительной барометрической погрешности
3.6 Исследование степени влияния применяемого оборудования ИИС на результаты измерений методами дисперсионного анализа
3.6 Исследование функции преобразования различных АЦП и
погрешности нелинейности
Выводы по главе
ГЛАВА
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Разработка информационно — измерительной системы, предназначенной для работы с механическими резонаторными преобразователями
4.2 Разработка программного обеспечения для измерения частоты сигнала и коррекции погрешностей механических резонаторных преобразователей
4.3 Исследование метрологических характеристик разработанной ИИС
4.3.1 Исследование систематической составляющей погрешности
4.3.2 Исследование вариации
4.3.3 Исследование случайной составляющей погрешности
4.3.4 Исследование дополнительной температурной погрешности
4.3.5 Исследование прогрессирующей составляющей погрешности
4.4 Внедрение результатов работы в учебный процесс
4.5 Перспективы внедрения результатов работы в промышленности
Выводы по главе
ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

СПИСОК АББРЕВИАТУР
АЦП аналого-цифровой преобразователь
АЧХ амплитудно-частотная характеристика
БПФ быстрое преобразование Фурье
ВИУ вспомогательное измерительное устройство
ВУ вычислительное устройство
ДПФ дискретное преобразование Фурье
ИИС информационно-измерительная система
ИП измерительный преобразователь
ис измерительная система
коп канал общего пользования
мнк метод наименьших квадратов
мх метрологические характеристики
ОУ отсчетное устройство
ПК персональный компьютер
по программное обеспечение
ПС программная среда
СИ средство измерений
УИП унифицированный измерительный преобразователь
ЦАП цифро-аналоговый преобразователь
чм частотная модуляция
чцп частотно-цифровое преобразование
ЧЦУ частотно-цифровое устройство
ЭВМ электронно-вычислительная машина
шх динамически компонуемая библиотека
VI виртуальные приборы

Оценка погрешности СИ может осуществляться экспериментально или расчетным путем. Наиболее общей является, конечно, экспериментальная оценка, так как дает суммарную погрешность СИ независимо от ее происхождения и свойств СИ.
Значительно более ограничена область использования расчетного определения погрешности. В процессе эксплуатации рабочих СИ определять расчетом практически можно лишь некоторые составляющие суммарной погрешности, зависимость которых от определенных факторов, влияющих на метрологические свойства СИ, известна.
При расчетном определении погрешности с целью ее автоматической коррекции надо знать зависимость погрешности от вызывающих ее факторов и, поскольку в процессе эксплуатации СИ они могут меняться, необходимо систематически определять (измерять) эти факторы.
Экспериментально погрешность СИ можно определять как на входе, так и на выходе СИ.
Таким образом, корректирующий сигнал 7К может вырабатываться при использовании одной из следующих трех процедур:
1. измерения влияющих факторов £ , ... , и расчета погрешности по известной для данного СИ зависимости А = £
2. измерения погрешности СИ, приведенной к выходу, - Д„;
3. измерения погрешности СИ, приведенной ко входу, - А.
Указанным трем способам образования корректирующего сигнала
соответствуют три метода коррекции погрешностей, отличающиеся общими принципиальными свойствами.
Первый метод удобно назвать методом вспомогательных измерений; второй - методом образцовых сигналов; третий - методом обратного преобразования.
Различия алгоритмов процессов автоматической коррекции, осуществляемых этими тремя методами, определяются способами образования корректирующего сигнала. Процесс приближения реальной функции преобразования СИ к номинальной характеристике под влиянием корректирующего сигнала, т. е. собственно коррекция погрешности, во всех трех методах, в принципе, может реализовываться одинаковыми путями и одинаковыми техническими средствами. Собственно коррекция погрешности в любом из трех методов может осуществляться путем как самонастройки, так и введения поправок.
В первом случае корректирующий сигнал вызывает такое изменение параметров схемы СИ, при котором статическая реальная функция преобразования СИ приближается к номинальной характеристике преобразования.
Во втором случае корректирующий сигнал вместе со значением входной величины вызывает формирование поправки к выходному