 |
Диапазон, настраиваемость амплитуды изменений регулируемой величины и охват
|
|
|
|
Слово диапазон имеет два формальных и довольно многословных значения; говорят, что измерительный или рабочий диапазон - это “набор значений измеряемых величин, для которого подразумевается, что погрешность измерительного прибора находится в определенных пределах”, в то время как понятие номинального диапазона относится к “показаниям, получаемым при определенной установке органов управления измерительного прибора”. Практически диапазон означает минимальное и максимальное давления, между которыми прибор будет работать правильно и обеспечит полезный измерительный сигнал. Это определение синонимично слову охват. Оно необязательно определяет минимальное и максимальное давления, которые могут подаваться в прибор без значительного вреда. Например, большинство вакуумных приборов работают только в диапазоне низких давлений, но при этом предполагается, что они будут допускать воздействие атмосферного давления (существенно превышающего пределы их измерительных диапазонов), хотя и необязательно во включенном состоянии.
Настраиваемость амплитуды изменений регулируемой величины - это свойство, которое дает возможность электронным способом отрегулировать усиление и,возможно, сдвиг выходного сигнала прибора таким образом, чтобы он соответствовал различным диапазонам давления. Например, некоторые приборы с емкостными диафрагмами при работе охватывают несколько десятков значений давления, предоставляя выходное напряжение, которое изменяется в линейной зависимости от давления. Следовательно, при значении всей шкалы выходного сигнала, скажем, 10 вольт для адекватного разрешения в области самых низких давлений может потребоваться электрическое измерение на уровне микровольт. В результате перенастройки амплитуды изменений путем дополнительного усиления 10 или, к примеру 100 вольт, становятся более информативными. Однако при дополнительном усилении мы уже не сможем получить полезный сигнал в области высоких давлений, хотя это и никоим образом не повредит прибор.Заметьте, что эта функция не изменяет собственных физических характеристик датчика. Степень доступной настройки иногда называется отношением уменьшения. Выполнение таких настроек будет менять неопределенность полученных измерений, и,возможно, существенно. Для получения наименьших неопределенностей измерений приборы необходимо калибровать в той конфигурации, в какой они должны использоваться.
|
|
|
6.9.4. Разрешение
Разрешение определяется как “наименьшая разница между показаниями устройства отображения, которая может быть различима без потери значимости”. Очень важно не путать разрешение собственно индикатора с разрешением системы измерения давления, в которую входит и индикатор; эта система будет иметь меньшее (худшее) разрешение, чем только один индикатор. Разрешение также не является синонимом неопределенности- если оценка неопределенности системы измерения давления была сделана правильно, то неопределенность будет содержать и составляющую, связанную с разрешением. Но, кроме связанных с разрешением, будут существовать и другие факторы, которые увеличивают неопределенность (уменьшают точность).
6.9.5 Повторяемость (результатов измерений)
Повторяемость определяется как “степень совпадения результатов последовательных измерений давления, проведенных при одинаковых условиях измерения”, где условия включают в себя методику проведения измерений, наблюдателя, прибор, условия, местоположение, и короткий интервал времени. Обычно определяется количественно в терминах стандартной девиации числа показаний.
|
|
|
6.9.6.Воспроизводимость (результатов измерений) и дрейф
Воспроизводимость определяется как “степень совпадения результатов измерений давления, проведенных при измененных условиях измерения”,где изменения могут включать методику проведения измерений, наблюдателя, прибор, условия, местоположение;и могут иметь отношение к измерениям, проводимым в течение длинного промежутка времени. Когда такой временной промежуток единственное изменение между измерениями, то значение воспроизводимости близко значению термина ‘дрейф’, определяемому как “медленное изменение метрологической характеристики измерительного прибора”.
Количественое определение воспроизводимости и дрейфа обычно включает сравнение наборов измерений до и после и выражение изменения в форме нормированной стандартной девиации. Дрейф часто выражается в терминах изменения характеристик давления в единицу времени и часто цифры подгоняются для того, чтобы соответствовать подразумевающемуся интервалу планируемой повторной калибровки.Однако, следует заметить, что интерполяция внутри или экстраполяция дрейфовых значений, вычисленных по небольшому количеству наборов данных (особенно только по двум!!) может быть метрологически слабой и привести к значительным ошибкам.
6.9.7 Нелинейность
Математическая связь между давлением,подаваемым на датчик, и его ‘необработанным’ выходом часто не является линейной. Это может затруднять вычисление значений давления по выходным значениям сенсора, которые находятся где-то между точками предыдущей калибровки.В большинстве датчиков используется преобразование сигнала в той или иной форме с целью установления линейной зависимости между подаваемым давлением и выходом датчика. Тем не менее, некоторые приборы устроены так, что их выходной сигнал меняется логарифмически в зависимости от подаваемого давления. Такая конструкция может быть оправдана, например, в некоторых вакуумных приборах, где несколько десятков значений давления отображаются на простой аналоговой шкале.
Какое бы преобразование сигнала ни использовалось, оно будет только приближать характеристики прибора к требуемому отношению давление/выход,и, возможно, со временем изменится. Поэтому графическое изображение этой зависимости не будет абсолютно прямым (или логарифмическим). Отклонение измеренной зависимости давление/выход и прямой линией дает меру нелинейности, иногда выражаемой в форме наихудшей разности. Например, так: ‘нелинейность = ±0.1% калиброванного охвата ’. Широко используются три способа определения координат прямой, с которыми сравниваются ‘действительные ’ характеристики датчика. В методе крайних точек прямая линия проходит от нижнего значения диапазона до верхнего значения диапазона; в методе на основе нуля линия проводится от нижнего значения диапазона с таким наклоном, чтобы максимальные положительная и отрицательная девиации были равны; в методе по наилучшей прямой прямая рисуется вдоль линии сглаживания по методу наименьших квадратов, при этом прямая не обязательно пересекает оба конца калибровочной кривой.
|
|
|
Вероятная степень нелинейности должна приниматься во внимание при обсуждении количества и расположения точек калибровки.
6.9.8. Гистерезис
Гистерезис определяется как ‘свойство измерительного прибора, проявляющееся в том, что его отклик на заданное воздействие зависит от последовательности предыдущих воздействий’. Например, калибровочные поправки,определенные для последовательностей повышающегося давления, могут отличаться в плане оспроизводимости от поправок, определенных для последовательностей понижающегося давления. Без информации о характере изменения давления в последоваетльности входных воздействий гистерезис увеличивает составляющую неопределенности, связанную с повторяемостью.
Производители технологического оборудования могут предложить альтернативные материалы для слабых частей датчика, которые значительно влияют на гистерезис.
6.9.9 Время отклика
Время отклика определяется как ‘интервал времени между моментом, когда воздействие претерпевает определенное резкое изменение, и моментом, когда отклик достигает и остается в определенных пределах вокруг его конечного установившегося значения’.Время отклика, как правило, указанное в данных изготовителя, обычно относится ко времени, которое после изменения давления необходимо прибору, чтобы отобразить значение давления в пределах его обычной неопределенности измерения. Особенно важно знать время отклика при пользовании прибором для измерения изменяющегося давления.
|
|
|
Заметьте, что время отклика-не то же, что временная константа. Последнее есть время, которое требуется прибору, чтобы зарегистрировать 2/3 ступенчатого изменения подаваемого давления.
Температурный коэффициент
Температурный коэффициент прибора- это по существу изменение измеренного значения давления на единицу изменения температуры. На все приборы измерения давления и вакуума в некоторой степени влияет температура, при которой они работают, на которую в свою очередь воздействуют внутренние тепловые эффекты и многие факторы окружающей среды. Температурный коэффициент обычно выражается в форме х%/0С с,возможно, отдельными данными, относящимися к влиянию температурных изменений на различные характеристики прибора.
|
|
|
