Đặc tính thống kê và độ ổn định của các hệ thống đo lường

Sự thay đổi của của một phần tử với thời gian - độ ổn định

• Nguyên nhân chính độ không ổn định của 0 là biến đổi ngẫu nhiên IM và II của môi trờng nếu KM và KI 0. Nh≠ nhiệt độ môi trờng ảnh hởng đến điện tử, điện áo nguồn -> bộ khuếch đại hoặc cần hàm mật độ xác suất của 0. Họ thực hiện kiểm đo R0 về độ chính xác đối với đối với mỗi phẩn tử đợc.

(tuy nhiên khi đo vẫn có một độ không chắc chắn của R0 do độ chính xác giới hạn của test kiểm chuẩn). Lúc đó: với loạt phần tử ta xác định đợc phân bố xác suất các thông số, ví dụ;.

Tổng quát

- Đặc điểm: Biến thiên T0 ảnh hởng cả IM và Ii; Điểm 0 và độ nhạy của yếu tố này đợc chuẩn xác. Song không thể chắc chắn bộ biến đổi dòng đợc lắp sẽ chuẩn -> điều này phản ánh với giá trị ≠ 0 của σ0.

Đo lờng thực nghiệm và đánh giá kết quả tính

- Khi đặc tuyến là tuyến tính, ta xác định đợc K và a từ đờng đặc tính lý tởng qua (Imin, Omin) và (Imax, Omax). O đối với IM, Ii tại I=const. -Trớc hết cần tìm ảnh hởng của môi trờng đến nhiễu +, tức là hệ số a.Tức là I giữ. không đổi bằng Imin. Tức là một biến môi trờng thay đổi một lợng đã biết, còn lại có giá trị tại chuẩn. Lập lại quy trình này với các điều kiện khác. Thành phần nhân xác định khi 1 min ax. Thực hiện ở điều kiện Im và Ii biến đổi ngẫu nhiên,giá trị I thờng ở giữa dảI. - Yêu cầu hàm phảI gần Gauss càng tốt. Khi đó độ ổn định chỉ có ảnh hởng của các nhân tố ngẫu nhiên & có độ tập trung cao. - Có khả năng giảm các biện pháp : Thiết kế , phơng pháp đo mới. 3) Độ chính xác của hệ thông đo trong trạng thái tĩnh. Một hệ n phần tử lý tởng: hoàn tòa tuyến tính& không chịu ảnh hởng điều kiện môI trờng. Nói chung sai số của một hệ đo bất kỳ tùy thuộc vào các đặc tính không lý tởng -độ phi tuyến (các ảnh hởng môI trờng & ngẫu nhiên)của mỗi hệ thống.

Trong phần 2.1 đã nói : Khi độ phi tuyến nhỏ, độ trễ &ảnh hởng môI trờng nhỏ,ảnh h- ởng chung đại diện bằng dảI sai số. Tín hiệu ra của mỗi phần tử đợc mô tả bằng một (hàm MĐXS) hình chữ nhật có độ rộng 2h mà tâm là giá trị của đờng lý tởng OLT =KI a+ với mỗiphần tử. Dùng kỹ thuật kiểm chuẩn (mục 2.4) ta có thể đánh giá các phần tử của hệ có đặc tính không lý tởng(lớn vợt trội).

*Một trong các phơng pháp phổ biến để hiệu chỉnh các phần tử phi tuyến là phơng pháp bù phẩn tử phi tuyến nh hình 3.4. Phần tử bù C(u) có đặct ính sao cho C[u(i)] bù u(i) gần thành tuyến tính (thẳng lý t- ởng) mà ở đây là cầu bù đặc tính phi tuyến của điện trở nhiệt. *Phơng pháp phổ bién dùng giảm ảnh hởng của môI trờng là cách ly chuyển đổi khỏi tác động moi trờng để IM &Ii =0.

Phơng pháp khác: là dùng yếu tố không nhạy cảm với môI trởng:KM =KI =0 , thanh lỡng kìm& điện tử có hệ số giãn nở nhiệt ≅0 →điều này rất khó khăn. Vậy Vout chỉ phụ thuộc KF mà không phụ thuộc K và KA(tức các ảnh hởng nhiễu nhận hoặc hiệu ứng phi tuyến đến Vout bỏ qua ). Khi đó cần KF không thay đổi do ảnh hởng môi trờng và độ phi tuyến tức công suất thấp,tuyến tính cao và không ảnh hởng của môi trờng.

Biểu thức trực tiếp : E phụ thuộc & T độc lập dùng để xác định sai số Biểu thức ngợc : T phụ thuộc & E độc lập dùng để giảm sai số. Dùng biểu thức ngợc trong máy tính để xác định giá trị đo đợc bởi xung tốt nhất trong 1 số của giai đoạn (a mumber of stage). Giá trị sai số này là do ảnh hởng các yếu tố ngẫu nhiên song cũng chứa thành phần hệ thống nhỏ mà nó cần đợc hiệu chỉnh.

Nếu tín hiệu vào I của một phần tử thay đổi đột biến từ một giá trị bất kì thì O không thay đổi đồng thời đến giá trị mới của nó. Vd: Cặp nhiệt điện và nhiệt điện trở : (không có ống bảo vệ) Xét khi đo nhiệt độ chất lỏng.

Sự tơng đồng động học của một phần tử

Để chuẩn hóa (tơng đồng) hàm truyền G(S) đối với từng phần tử, ngời ta dùng phơng pháp dùng tín hiệu chuẩn, thông dụng là bậc và sin.

Sai số động học của hệ thống đo

Nhận xét: nhớ rằng giá trị của G(jw) và arg(G(jw)|tại w=1 đợc xác định với hằng số thời gian là ws và các tính chất động học của các phần tử khác chỉ ảnh hởng đến tính hoàn thiện của hệ thống ở các tần số cao hơn. Sóng ra cùng tín hiệu sóng vào song có thay đổi biên độ và dịch pha. Trong thực tế: tín hiệu đo thờng chỉ là tín hiệu chu kỳ thờng gặp hơn là dạng sóng sin.

Một tín hiệu chu kỳ f(t) với chu kỳ T có thể khai triển là tổng các sóng sin và cos có tần số cơ bản w1=2π/T rad/s. Tín hiệu ra có dạng khác tín hiệu vào với sự thay đổi về biên độ và pha bị dịch. + ý tởng này cũng dùng để tính các sai số động học ngẫu nhiên khi coi nó là phổ tần số liên tục.

- Đối với một tín hiệu ngẫu nhiên có phổ tần số liên tục từ 0ữwmax. Các điều kiện này là lý tởng về mặt lý thuyết và rất khó thực hiện trong thực tế. * Trong thực tế ngời ta thờng dùng chỉ tiêu giới hạn sự thay đổi biên độ |G(jw)| khoảng vài phần trăm đối với các tần số trong tín hiệu.

Nếu một hệ thống hỏng về giới hạn sai số động học E(t) tức là hàm truyền không thỏa mãn điều kiện (4.61), khi đó bậc thứ nhất tơng tự trong hệ thống vợt quá trạng thái. Ví dụ hệ đo nhiệt độ phần trớc, sai số động học luôn trọn vẹn do hằng số thời gian 10s của cặp nhiệt. * Một ý tởng nữa là thiết kế về bản chất để đáp ứng động học đạt đợc.

Vấn đề chính của phơng pháp này là τ có thể thay đổi theo hệ số truyền nhiệt mỏng u => làm giảm hiệu quả. Gia tốc a đợc cân bằng bởi lực của nam châm vĩnh cửu đặt trên cuộn dây phản hồi. Sự mất cân bằng của phần tử lực đàn hồi đợc phát hiện bởi sensor dịch chuyển (chơng 5).