- •2.3 Измеряемые сигналы, измерительные преобразователи, средства отображения результатов
- •Аналоговый сигнал
- •Частота дискретизации аналогового сигнала
- •Управляющие сигналы
- •2 Модели средств Модель датчика.
- •Погрешности моделирования ПИП
- •3 Модель измерительного преобразователя
- •Аналого-цифровой ИП
- •Цифровой ИП
- •4 Модели отсчетных устройств и индикаторо
- •- Аналоговыеэто стрелочные отсчетные(угловые) устройстваустройствао шкалой,
- •Методическая погрешность отсчетного устройства
- •- устройство отображающееОсциллограффункциональные зависимости характеристик
- •Погрешности моделирования осциллографа
- •Погрешности ВСИ
- •Средства отображения результатов
2.3 Измеряемые сигналы, измерительные преобразователи, средства отображения результатов
1 Представление данных
Цифровые данные.
Данные с заданной разрядностью и диапазоном представления (обычно двоичное или двоично-десятичное) могут быть представлены в среде моделирования без дополнительных ошибок.
Аналоговый сигнал
Среда имеет возможность представления данных в виде действительных чисел (real) с разрядностью 64 бита, т.е. диапазон представления чисел: “-” 263 - “-”2-63 - 0 - “+”2-63 - “+”263.
Это обеспечивает формирование характеристик аналоговых сигналов в широком диапазоне т.к. функция изменения мгновенных значений сигнала может быть представлена любой детерминированной последовательностью чисел
(выборкой)
или выборкой с заданными статистическими характеристиками (математическое ожидание, дисперсия, корреляционная функция, спектральная плотность и др.),
Частота дискретизации аналогового сигнала
|
частота |
дискретизации |
моделирования |
определяется |
|
масштабным |
коэффициентом, который может измеряться в |
||
|
наносекундах, |
микросекундах |
и т.д., часах, |
|
|
|
|
||
|
|
|
годах и т.д. в зависимости от |
|
|
|
|
||
|
|
|
моделируемого |
процесса и |
|
|
|
требуемой точности. |
|
|
|
|
t1 ≠ |
t2 |
|
|
|
модель аналогового |
|
|
|
|
сигнала имеет |
|
x |
|
|
методические погрешности |
|
|
|
|
от воспроизведения его |
|
|
|
|
функциональных |
|
|
|
|
характеристик - |
|
|
|
|
погрешность |
|
|
|
|
неадекватности модели |
|
|
|
|
непрерывного физического |
|
|
t2 |
|
||
|
|
процесса - ас. |
|
t1
Управляющие сигналы
Данные заданные в виде аналоговых сигналов типа напряжение включено от двух или многопозиционных переключателей, кнопок или в виде управляющих кодов представляются либо в виде логических переменных, либо в виде числовых значений. При этом дополнительная погрешность от моделирования не вносится.
Управляющие сигналы:
- доступ закрыт
- доступ открыт
2 Модели средств Модель датчика.
Модель датчика представляет собой модель физического процесса - источника информации (математическая модель измеряемого параметра физического процесса) и модель измерительного датчика (первичного измерительного преобразователя (ПИП) - градуировочная характеристика ПИП.
Модель физического процесса - это модель аналогового сигнала (см. выше).
Она имеет погрешность неадекватности выбранной математической модели
ас
-
Модель ПИП имеет погрешность метода аппроксимации, так как |
|
реализует градуировочную характеристику в статическом |
|
режиме - |
МПИП |
|
Погрешности моделирования ПИП
Для моделирования динамических характеристик ПИП необходимо вводить коэффициенты относительного масштабирования времени реализации модели физического процесса и модели
ПИП с учетом динамических свойств Следует измеряемогоот тить, чтопараметрав известныхАЧХсистемахПИП. вопросы анализа
динамических характеристик реальных средств в такой постановке не ставятся. Вопрос решается на этапе выбора
дДатчика. должен удовлетворять требованиям по измерению параметра физической величины, т.е. быть выбран с такими
характеристиками, чтобы динамическиедф ДПИП |
свойства параметра не |
||||||
|
|
|
|
|
<< |
|
|
искажались - |
, где дф |
и ДПИП |
динамические |
||||
характеристики физического параметра и ПИП соответственно. |
|||||||
|
<< МПИП |
|
|
|
|
||
Шагдфдискретизации измеряемой величины должен удовлетворять |
|||||||
требованию |
|
|
|
|
|||
Таким |
|
Добразом |
погрешность |
моделирования |
датчика в |
||
|
|
= мф + МПИП |
определяется |
статической |
|||
существующих |
системах |
характеристикой или методической погрешностью модели
3 Модель измерительного преобразователя
Вторичный измерительный преобразователь (ИП) реализует измерительную функцию (процедуру) одним из возможных способов: аналоговое преобразование, аналого-цифровое преобразование, цифровое преобразование.
Аналоговый ИП
Методическая погрешность
-
МИП = МПИП
Инструментальная погрешность -ИИП
Динамическая погрешность -
ДИП
имеет туже природу что и у ПИП и при необходимости должна также учитываться (см. ПИП).
Аналого-цифровой ИП
Модель аналого-цифрового ИП в известных системах реализует идеальную функцию преобразования (градуировочную характеристику), т.е. не имеет
метрологического сопровождения.
Создание адекватной программной модели, соответствующей аппаратной реализации, требует введения ограничения разрядности представления цифровых данных, характеристик чувствительности и АЧХ аналогового
тракта устройства. |
= МПИП |
Методическая погрешность - МИП |
|
Инструментальная |
ИИП = кв |
погрешность - определяется погрешностью квантования при условии, что другие
составляющие погрешности от реализации значительно меньше
кв (такое условие должно обеспечиваться всеми модулями на |
|
этапе их проектирования и производства). |
|
Динамическая |
ДИП |
погрешность - |
|
|
определяется временем функционального преобразования, т.е. шагом дискретизации во времени.
Цифровой ИП
Цифровой ИП может иметь аппаратную или программную реализацию. Природа ошибок этих реализаций одна и та же.
Методическая погрешность -
МИП
зависит от выбранного метода измерения. Инструментальная погрешность -
ИИП
определяется выбранной разрядностью при реализации алгоритма пре Динамическая погрешность -
определяется ДИПвременем реализации измерительного преобразования, причем у аппаратной реализации эта величина как правило постоянная, а у программной может меняться в зависимости от условий реализации.
4 Модели отсчетных устройств и индикаторо
Устройства отображения измерительной информации можно объединить в три группы: аналоговые отсчетные устройства, цифровые индикаторы и осциллографы.
Цифровые индикаторы
- это цифровое отсчетное устройство точность представления результатов измерения которого определяется его разрядностью. Так как виртуальная модель является цифровой она адекватная и дополнительных погрешностей не вносит.