Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Расчетная работа - Технологические измерения и приборы - файл 1.doc


Расчетная работа - Технологические измерения и приборы
скачать (404 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc404kb.06.12.2011 12:36скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
Дзержинский политехнический институт (филиал)
Кафедра “Автоматизация и информационные системы”


Расчетная работа
по дисциплине «Технологические измерения и приборы»

В
06-АТППП
ыполнил: студент группы


Киреев С.В.


__________________________________________


подпись

_
дата
___________________________________

Проверил:


СажинС.Г.

_
подпись
_________________________________________
_
дата
___________________________________
Р
дата
абота защищена ____________________
с оценкой _________________________________


Дзержинск

2009

Содержание

Введение 2

Расчет погрешности датчика 5

1. Основная погрешность датчика 5

2. Температурная погрешность датчика 5

3. Погрешность датчика от колебания напряжения сети 5

Расчет погрешностей унифицированного преобразователя 6

^ 1. Погрешность коэффициента усиления при изменении напряжения питания 7

2. Погрешность смещения нуля при колебаниях температуры 7

Расчет погрешностей аналого-цифрового преобразователя 7

^ 1. Основная погрешность 8

2. Погрешность смещения нуля при колебаниях температуры 8

Суммирование погрешностей 10

1. Сложение алгебраически коррелированных погрешностей 10

2. Суммирование аддитивных погрешностей для начальной части шкалы 10

^ 3. Расчет погрешности в конце диапазона канала 12

Вывод 14

В ходе расчетной работы я определил суммарную погрешность канала. Точность полученная при этом выше, чем при «простом» алгебраическом суммировании отдельных элементов из-за «обеспечения полезного запаса на незнание». Это особенно необходимо в точных проектах и актуально в современном мире. 14

Список литературы 15



Введение



Пусть требуется рассчитать результирующую погрешность измерительного канала. При этом канал состоит всего из трех узлов – температурный датчик (Д), унифицированный преобразователь (УП), аналого-цифровой преобразователь микропроцессорного контроллера (АЦП).

Установка питается от сети 220 В через стабилизатор напряжения с коэффициентом стабилизации К = 25. Объект испытаний, на котором установлен датчик, находится в испытательном цехе, где поддерживается температура около 20°С, но в течение года может изменяться в пределах (20±15) °С. Усилитель и регистрирующая аппаратура устанавливается в лаборатории, где температура колеблется от 18 до 24 °С.
Исходные данные:
I. Датчик


  1. Основная погрешность 0,5%


2. Температурная погрешность
3. Погрешность от влияния изменений напряжения сети 15%
II. Унифицированный преобразователь


  1. Погрешность коэффициента усиления при изменении

напряжения питания

  1. Погрешность смещения нуля при колебании

температуры
III. Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП)


  1. Основная погрешность 0,4%




  1. Погрешность смещения нуля при колебании

температуры



Температурный датчик


Унифицированный преобразователь


Аналого-цифровой преобразователь


^

Расчет погрешности датчика




1. Основная погрешность датчика



Основная погрешность датчика нормирована по паспорту максимальным значением:



Для того чтобы от этого значения перейти к СКО, необходимо знание вида закона распределения погрешности.

Примем равномерный закон распределения. Находим по табл. 2.2[1] параметры распределения.





^

2. Температурная погрешность датчика



Соотношение (–0,1/10 %/К) означает, что погрешность изменяется на 0,1% при изменение температуры на 10 К. Температура в помещение по условию (20±15 С).



Примем нормальный закон распределения. Находим по табл.2.4[1] параметры распределения:



^

3. Погрешность датчика от колебания напряжения сети



Эта погрешность является чисто мультипликативной и распределена по тому же закону, что и отклонения напряжения сети от своего номинального значения 220В. Стабилизатор снижает размах колебаний напряжений в K = 25раз.



На выходе стабилизатора распределение подчиняется треугольному закону. Находим по табл.2.2. параметры распределения:

Среднее квадратическое отклонение для треугольного распределения:

.
^






Расчет погрешностей унифицированного преобразователя




1. Погрешность коэффициента усиления при изменении напряжения питания



Она является мультипликативной и распределена по треугольному закону, вызвана колебаниями напряжения питания (15%) . Ее максимальное значение составляет:



Параметры треугольного распределения (табл. 2.2[1]):

Среднее квадратическое отклонение:

.
^

2. Погрешность смещения нуля при колебаниях температуры



Эта погрешность является аддитивной, а закон ее распределения повторяет закон распределения температуры в лаборатории, где установлены усилитель и регистраторы. Закон распределения температуры в лаборатории в пределах от18 до 24 °С можно считать равномерным со средним значением 21 °С и размахом ±3 К.



Параметры равномерного распределения (табл. 2.2[1]):

При принятом равномерном распределении температуры и размахом ±3 К ее СКО:

.

^




Расчет погрешностей аналого-цифрового преобразователя




1. Основная погрешность



Нормируется значением: .

Принимаем равное

Примем равномерный закон распределения. Параметры равномерного распределения (табл. 2.2[1]): Определим СКО:

.
^

2. Погрешность смещения нуля при колебаниях температуры



Проявляется в виде смещения нуля на 0,1% при изменении температуры на 10 К (-0,1/10 %/К). Она аддитивная и при принятом законе распределения температуры размахом ±3 К.



Примем равномерный закон распределения и определим СКО:

.

Таблица 1. Погрешности


Вид погрешности

Закон распределения









Тип погрешности

Датчик

1. Основная

Равномерный

1,73

1,8

0,745

0,289

Аддитивный

2. Температурная

Нормальный

2,066

3

0,577

0,087

Мультипликативный

3.Погрешность от колебания напряжения сети

Треугольный

2,02

2,4

0,645

0,245

Мультипликативный

^ Унифицированный преобразователь


1. Погрешность коэффициента усиления при изменении напряжения питания


Треугольный

2,02

2,4

0,645

0,061

Мультипликативный

2. Погрешность смещения нуля при колебании температуры

Равномерный

1,73

1,8

0,745

0,017

Аддитивный

АЦП


1.Основная


Равномерный

1,73

1,8

0,745

0,18

Аддитивный

2. Погрешность смещения нуля при колебании температуры

Равномерный

1,73

1,8

0,745

0,017

Аддитивный


^

Суммирование погрешностей



Расчет результирующей погрешности канала сводится к вычислению приведенной погрешности при х = 0, которая складывается только из аддитивных составляющих, и в конце диапазона, которая складывается из всех составляющих.

Выбор метода суммирования (складывать алгебраически или геометрически) зависит от того, являются ли суммируемые погрешности коррелированными или независимыми.

^

1. Сложение алгебраически коррелированных погрешностей





После учета коррелированных погрешностей все полученные погрешности можно суммировать как независимые.

^

2. Суммирование аддитивных погрешностей для начальной части шкалы



Аддитивные погрешности:


Сначала суммируем геометрически погрешность датчика и АЦП, находим СКО:

.
На промежуточном этапе суммируем и .

;
По аналогии с предыдущим определяем начальное СКО:

;

Вес дисперсии:

и .

Эксцесс:

;

.

Контрэксцесс:

.

По рисунку 1 (рис.3-3[1]), кривой 3 определяем энтропийный коэффициент k: .



Рисунок 1
Энтропийное значение приведенной погрешности в начале диапазона:



Доверительная вероятность, соответствующая полученному значению :


^

3. Расчет погрешности в конце диапазона канала


Для расчета погрешности в конце диапазона канала к полученному значению нужно добавить мультипликативную составляющую .

;

Вес дисперсии:

и .

Эксцесс:

;

.

Контрэксцесс:

.

Погрешность от колебания напряжения питания () распределена по треугольному закону, а суммарная погрешность нуля () - по трапецеидальному. Для определения остальных параметров суммарного распределения воспользуемся рисунком 1.

Воспользуемся кривой 2 для суммирования треугольного распределения с дискретным двузначным. Будем считать исходным распределением треугольное, а добавленным к нему - трапецеидальное. Тогда нужна нам кривая всегда будет проходить выше кривой 2 на рисунке 1, но она не может быть выше кривой 6, соответствующей нормальному распределению. Узкая полоса между этими кривыми в их начальной части и ограничивает возможное положение нужной нам кривой.

Согласно рисунку 1 значению р = 0,55 соответствует , т.е. распределение оказывается достаточно близким к нормальному.

Энтропийное значение погрешности в конце канала:

Доверительная вероятность, соответствующая полученному значению :



Таким образом, при оценке погрешностей результатов измерений с вероятностью следует ожидать погрешности и .

Общая формула для вычисления результирующей погрешности измерительного канала при любом х:

;

,

где х - текущее значение измеряемой величины,

- конечное значение шкалы измеряемого прибора.

Вывод

В ходе расчетной работы я определил суммарную погрешность канала. Точность полученная при этом выше, чем при «простом» алгебраическом суммировании отдельных элементов из-за «обеспечения полезного запаса на незнание». Это особенно необходимо в точных проектах и актуально в современном мире.

^

Список литературы





  1. Новицкий П.В. «Оценка погрешностей результатов измерений», Ленинград, ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1991г.

  2. Материалы лекций.



Скачать файл (404 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации