 |
Отклики средств измерений на входные воздействия (единичная ступень, единичный импульс). Метод суперпозиции.
|
|
|
|
1. Простейшим видом такого воздействия является единичная ступень:Q(t)=0 при t≤0; и Q(t)=1 при t>0. Отклик на нее обозначается через h(t) и называется переходной характеристикой. h(t) отражает переходный процесс от одного установившегося состояния на выходе СИ к другому при переходе входного воздействия от 0 к 1. Единичная ступень еще обозначается 1(t). Зная переходную характеристику СИ, м. рассчитать его реакцию или отклик на любое входное воздействие. Расчет основывается на принципе суперпозиции: каждое входное воздействие м. представить как сумму Q(0)·1(t) и мн-во следующих через =ые промежутки времени Δτ ступеней.
Отклик на каждую ступень, смещенную на время n·Δτ пропорционален величине этой ступени, т.е. ΔQ(n·Δτ)≈ ΔτQ’(n·Δτ).
Переходя к пределу при n→∞ b Δτ→0, получим одну из форм интеграла Дюамеля (интеграла наложения):
Можно было бы предположить, что с помощью этих формул при известной переходной характеристике h(t) решается основная задача измерения – определение входного воздействия Q(t) по отклику на него x(t). Однако, вследствие того, что x(t) и h(t) при измерениях всегда известны с некоторой неопределенностью, решение этой задачи наталкивается на исключительные трудности.
На практике чаще всего ограничиваются оценкой ζ(t) сверху и снизу. Для этого, учитывая априоную информацию об изменяемой физ.вел. Q(t), выбирают модели входных воздействии Q1(t) и Q2(t), при которых ζ1(t) и ζ2(t) будут соответственно больше заданной ζ(t). Затем с помощью одного из интегралов Д при известной переходной характеристике, вычисляют x1(t) и x2(t), после чего по известной формуле ζ(t)= Q(t)-x(t) определяют ζ1(t) и ζ2(t), позволяющие установить границы интервала неопределенности измерений Q(t).
|
|
|
2. Другим видом испытательного сигнала простейшего входного сигнала является единичный импульс: Q(t)=0 при t≠0, и Q(t)=∞ при t=0. Он называется так потому, что площадь, ограниченная этой фигурой, равна 1-ой производной от единичной ступени – δ(t) и называется дельта-функцией или функцией Дирака.
Отклик СИ на единичный импульс м. рассматривать во временном, частотном или операторном представлении. В зависимости от этого различают 3 вида динамических характеристик: 1) импульсную хар-ку; 2) комплексный коэффициент преобразования (компл.коэф.передачи); 3) передаточную функцию.
Отклик СИ на единичный импульс во временном представлении наз. импульсной хар-кой и обозн-ся как g(t). Поскольку единичный импульс является производной от единичной ступени, то отклик на единичный импульс на выходе линейного СИ (амплитудная хар-ка) является производной отклика на единичную ступень (переходная хар-ка): g(t)=h’(t). Используя это соотношение из интеграла Д м.записать:
Эти выражения при выборе соответствующих моделей входных воздействий позволят с помощью импульсной хар-ки установить пределы, в которых находится ζ(t).
Переходная или импульсная хар-ки определяются экспериментально. При их использовании по м-ду суперпозиции осуществляется вначале разложение входной функции на элементарные функции времени, а затем суммируются отклики на них. Эту последнюю операцию называют свертыванием, а сами интегралы – интегралами свертки. Из них выбирается тот интеграл, у которого проще подынтегральная функция.
Спектр отклика СИ на единичный импульс называется комплексным коэффициентом преобразования и обозначается 
, где модуль к(ω) и аргумент φ(ω) называются соответственно АЧХ и ФЧХ.
3. При подаче на вход СИ гармонического колебания Q(t)=Qmaxsin(ωt+φQ), амплитуда xm отклика x(t): x(t)=xmsin(ωt+φx) на выходе линейного СИ связана с амплитудой входного воздействия через коэффициент передачи к на частоте ω: xm=кQm, а разность фаз φ=φx-φy определяет задержку выходного сигнала по отношению к входному на той же частоте.
|
|
|
Подавая на вход сигналы различных частот м. построить АЧХ и ФЧХ.
Изображение по Лапласу отклика СИ на единичный импульс называется передаточной функцией и обозначается как W(p). Т.о. передаточная функция связана с импульсной хар-кой прямым преобразованием Лапласа. Важной особенностью передаточной функции является возможность ее определения теоретическим путем посредством решения операторным м-дом ДУ-я, описывающего работу СИ.
Однозначная связь между рассмотренными динамическими хар-ми означает их полную эквивалентность и предполагает возможность реального выбора в каждом конкретном случае наиболее подходящей из них. Так, если работа СИ описывается известным ДУ-ем, то в кач. динамической хар-ки целесообразно выбрать передаточную функцию, получаемую путем решения этого ур-ния операторным м-дом. Если динамическая хар-ка определяется экспериментально, то ее выбор зависит от типов имеющихся приборов и видов входных воздействий. Вполне возможен как временной так и частотный подход к решению вопроса.
Динамические хар-ки относятся к нормируемым метрологическим хар-кам СИ и вследствие этого должны поверяться.
32. Статья 2. Основные понятия Федерального закона. Статья 5. Требования к измерениям.
Статья 2. Основные понятия
В настоящем Федеральном законе применяются следующие основные понятия:
1) аттестация методик (методов) измерений - исследование и подтверждение соответствия
методик (методов) измерений установленным метрологическим требованиям к измерениям;
2) ввод в эксплуатацию средства измерений - документально оформленная в установленном
порядке готовность средства измерений к использованию по назначению;
3) государственный метрологический надзор - контрольная деятельность в сфере
государственного регулирования обеспечения единства измерений, осуществляемая уполномоченными
федеральными органами исполнительной власти и заключающаяся в систематической проверке
|
|
|
соблюдения установленных законодательством Российской Федерации обязательных требований, а
также в применении установленных законодательством Российской Федерации мер за нарушения,
выявленные во время надзорных действий;
4) государственный первичный эталон единицы величины - государственный эталон
единицы величины, обеспечивающий воспроизведение, хранение и передачу единицы величины с
наивысшей в Российской Федерации точностью, утверждаемый в этом качестве в установленном
порядке и применяемый в качестве исходного на территории Российской Федерации;
5) государственный эталон единицы величины - эталон единицы величины, находящийся в
федеральной собственности;
6) единица величины - фиксированное значение величины, которое принято за единицу данной
величины и применяется для количественного выражения однородных с ней величин;
7) единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в
допущенных к применению в Российской Федерации единицах величин, а показатели точности
измерений не выходят за установленные границы;
8) измерение - совокупность операций, выполняемых для определения количественного
значения величины;
9) испытания стандартных образцов или средств измерений в целях утверждения типа -
работы по определению метрологических и технических характеристик однотипных стандартных
образцов или средств измерений;
10) калибровка средств измерений - совокупность операций, выполняемых в целях
определения действительных значений метрологических характеристик средств измерений;
11) методика (метод) измерений - совокупность конкретно описанных операций, выполнение
которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными показателями точности;
12) метрологическая служба - организующие и (или) выполняющие работы по обеспечению
единства измерений и (или) оказывающие услуги по обеспечению единства измерений структурное
подразделение центрального аппарата федерального органа исполнительной власти и (или) его
|
|
|
территориального органа, юридическое лицо или структурное подразделение юридического лица либо
объединения юридических лиц, работники юридического лица, индивидуальный предприниматель;
13) метрологическая экспертиза - анализ и оценка правильности установления и соблюдения
метрологических требований применительно к объекту, подвергаемому экспертизе. Метрологическая
экспертиза проводится в обязательном (обязательная метрологическая экспертиза) или добровольном
порядке;
14) метрологические требования - требования к влияющим на результат и показатели
точности измерений характеристикам (параметрам) измерений, эталонов единиц величин, стандартных
образцов, средств измерений, а также к условиям, при которых эти характеристики (параметры) должны
быть обеспечены;
15) обязательные метрологические требования - метрологические требования,
установленные нормативными правовыми актами Российской Федерации и обязательные для
соблюдения на территории Российской Федерации;
16) передача единицы величины - приведение единицы величины, хранимой средством
измерений, к единице величины, воспроизводимой эталоном данной единицы величины или
стандартным образцом;
17) поверка средств измерений (далее также - поверка) - совокупность операций,
выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям;
18) прослеживаемость - свойство эталона единицы величины или средства измерений,
заключающееся в документально подтвержденном установлении их связи с государственным
первичным эталоном соответствующей единицы величины посредством сличения эталонов единиц
величин, поверки, калибровки средств измерений;
19) прямое измерение - измерение, при котором искомое значение величины получают
непосредственно от средства измерений;
20) сличение эталонов единиц величин - совокупность операций, устанавливающих
соотношение между единицами величин, воспроизводимых эталонами единиц величин одного уровня
точности и в одинаковых условиях;
21) средство измерений - техническое средство, предназначенное для измерений;
22) стандартный образец - образец вещества (материала) с установленными по результатам
испытаний значениями одной и более величин, характеризующих состав или свойство этого вещества
(материала);
23) технические системы и устройства с измерительными функциями - технические
системы и устройства, которые наряду с их основными функциями выполняют измерительные функции;
24) технические требования к средствам измерений - требования, которые определяют
|
|
|
особенности конструкции средств измерений (без ограничения их технического совершенствования) в
целях сохранения их метрологических характеристик в процессе эксплуатации средств измерений,
достижения достоверности результата измерений, предотвращения несанкционированных настройки и
вмешательства, а также требования, обеспечивающие безопасность и электромагнитную совместимость
средств измерений;
25) тип средств измерений - совокупность средств измерений, предназначенных для
измерений одних и тех же величин, выраженных в одних и тех же единицах величин, основанных на
одном и том же принципе действия, имеющих одинаковую конструкцию и изготовленных по одной и той
же технической документации;
26) тип стандартных образцов - совокупность стандартных образцов одного и того же
назначения, изготавливаемых из одного и того же вещества (материала) по одной и той же технической
документации;
27) утверждение типа стандартных образцов или типа средств измерений - документально
оформленное в установленном порядке решение о признании соответствия типа стандартных образцов
или типа средств измерений метрологическим и техническим требованиям (характеристикам) на
основании результатов испытаний стандартных образцов или средств измерений в целях утверждения
типа;
28) фасованные товары в упаковках - товары, которые упаковываются в отсутствие
покупателя, при этом содержимое упаковки не может быть изменено без ее вскрытия или
деформирования, а масса, объем, длина, площадь или иные величины, определяющие количество
содержащегося в упаковке товара, должны быть обозначены на упаковке;
29) эталон единицы величины - техническое средство, предназначенное для
воспроизведения, хранения и передачи единицы величины.
Статья 5. Требования к измерениям
1. Измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования обеспечения единства
измерений, должны выполняться по аттестованным методикам (методам) измерений, за исключением
методик (методов) измерений, предназначенных для выполнения прямых измерений, с применением
средств измерений утвержденного типа, прошедших поверку. Результаты измерений должны быть
выражены в единицах величин, допущенных к применению в Российской Федерации.
2. Методики (методы) измерений, предназначенные для выполнения прямых измерений,
вносятся в эксплуатационную документацию на средства измерений. Подтверждение соответствия этих
методик (методов) измерений обязательным метрологическим требованиям к измерениям
осуществляется в процессе утверждения типов данных средств измерений. В остальных случаях
подтверждение соответствия методик (методов) измерений обязательным метрологическим
требованиям к измерениям осуществляется путем аттестации методик (методов) измерений. Сведения
об аттестованных методиках (методах) измерений передаются в Федеральный информационный фонд
по обеспечению единства измерений проводящими аттестацию юридическими лицами и
индивидуальными предпринимателями.
3. Аттестацию методик (методов) измерений, относящихся к сфере государственного
регулирования обеспечения единства измерений, проводят аккредитованные в установленном порядке в
области обеспечения единства измерений юридические лица и индивидуальные предприниматели.
4. Порядок аттестации методик (методов) измерений и их применения устанавливается
федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке
государственной политики и нормативно-правовому регулированию в области обеспечения единства
измерений.
5. Федеральные органы исполнительной власти, осуществляющие нормативно-правовое
регулирование в областях деятельности, указанных в частях 3 и 4 статьи 1 настоящего Федерального
закона, по согласованию с федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по
выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в области обеспечения
единства измерений, определяют измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования
обеспечения единства измерений, и устанавливают к ним обязательные метрологические требования, в
том числе показатели точности измерений.
6. Федеральный орган исполнительной власти, осуществляющий функции по оказанию
государственных услуг и управлению государственным имуществом в области обеспечения единства
измерений, ведет единый перечень измерений, относящихся к сфере государственного регулирования
обеспечения единства измерений.
33. Статья 6. Требования к единицам величин. Статья 7. Требования к эталонам единиц величин.
Статья 6. Требования к единицам величин
1. В Российской Федерации применяются единицы величин Международной системы единиц,
принятые Генеральной конференцией по мерам и весам и рекомендованные к применению
Международной организацией законодательной метрологии. Правительством Российской Федерации
могут быть допущены к применению в Российской Федерации наравне с единицами величин
Международной системы единиц внесистемные единицы величин. Наименования единиц величин,
допускаемых к применению в Российской Федерации, их обозначения, правила написания, а также
правила их применения устанавливаются Правительством Российской Федерации.
2. Характеристики и параметры продукции, поставляемой на экспорт, в том числе средств
измерений, могут быть выражены в единицах величин, предусмотренных договором (контрактом),
заключенным с заказчиком.
3. Единицы величин передаются средствам измерений, техническим системам и устройствам с
измерительными функциями от эталонов единиц величин и стандартных образцов.
Статья 7. Требования к эталонам единиц величин
1. Государственные эталоны единиц величин образуют эталонную базу Российской Федерации.
2. Государственные первичные эталоны единиц величин не подлежат приватизации.
3. Сведения о государственных эталонах единиц величин вносятся федеральным органом
исполнительной власти, осуществляющим функции по оказанию государственных услуг и управлению
государственным имуществом в области обеспечения единства измерений, в Федеральный
информационный фонд по обеспечению единства измерений.
4. Государственные первичные эталоны единиц величин содержатся и применяются в
государственных научных метрологических институтах.
5. Государственные первичные эталоны единиц величин подлежат утверждению федеральным
органом исполнительной власти, осуществляющим функции по оказанию государственных услуг и
управлению государственным имуществом в области обеспечения единства измерений.
6. Государственные первичные эталоны единиц величин подлежат сличению с эталонами
единиц величин Международного бюро мер и весов и национальными эталонами единиц величин
иностранных государств. Ответственность за своевременное представление государственного
первичного эталона единицы величины на сличение несет государственный научный метрологический
институт, содержащий данный государственный первичный эталон единицы величины.
7. В Российской Федерации должны применяться эталоны единиц величин, прослеживаемые к
государственным первичным эталонам соответствующих единиц величин. В случае отсутствия
соответствующих государственных первичных эталонов единиц величин должна быть обеспечена
прослеживаемость средств измерений, применяемых в сфере государственного регулирования
обеспечения единства измерений, к национальным эталонам единиц величин иностранных государств.
8. Порядок утверждения, содержания, сличения и применения государственных первичных
эталонов единиц величин, порядок передачи единиц величин от государственных эталонов, порядок
установления обязательных требований к эталонам единиц величин, используемым для обеспечения
единства измерений в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений,
порядок оценки соответствия этим требованиям, а также порядок их применения устанавливается
Правительством Российской Федерации.
|
|
|
