Литература по калибровке Опции

[haker_fox]

Добрый день, господа!

Есть ли в природе хорошие книги, описывающие подход к калибровке приборов? В целом вопросов нет. Но появляются вопросы в частности.

К примеру. Делаем вольтметр. Используем n-битный АЦП.

Каждое звено измерительного тракта вносит погрешности. По идее - зависимость выходного кода АЦП от входного напряжения - линейная (это не совсем так). Раз зависимость линейная, то можно калибровать прибор по двум точкам, например на 0 вольт, и на напряжение, соотвествующее максимальному на шкале.

Практика показывает, что такой подход не всегда даёт удовлетворительный результат, т.к. появляются всякого рода нелинейности (естественно не от одного АЦП, т.к. перед ним различные нормализаторы, фильтры и т.п.).

Вот и хотелось бы вычитать теорию, т.к. сказать общий подход к этому делу. Какие точки от диапазона брать для калибровки, сколько штук, по какому полиному аппроксимировать и т.д. и т.п.

Просьба к геометрии за начальные классы не отсылать Ибо я не хочу сам изобретать теорию. Хочу, наоборот, почитать, что мировой опыт может мне дать.

Есть книги по электрорадиозмерениям (Елизаров, Мейзда и т.п.). Но там методика измерений. Немного матстатистики. Про калибровку ни слова.

В общем нужна хорошая книга, от которой можно стартовать.

Спасибо!!!

[VNS]

Добрый день, господа!
... 1. Делаем вольтметр. Используем n-битный АЦП.
... 2. Каждое звено измерительного тракта вносит погрешности.
... 3. Вот и хотелось бы вычитать теорию, т.к. сказать общий подход к этому делу.
... 4. В общем нужна хорошая книга, от которой можно стартовать.
Спасибо!!!

1. Необходимо знать область применения вольтметра. Постоянного напряжения, переменного.и т.д. Все эти параметры должны быть записаны в Техническое задание, если собираетесь разрабатывать серъёзные конструкции, а не заниматься для собственного удовольствия. Для меня эталоном служил В7-34. Советую за основу взять техническое описание этого прибора. У него, например, вся измерительно-преобразовательная электроиника защищена от внешних помех импульсными трансформаторами. На рынке вольтметров аналогов пока нет. Предполагается, что они работают в идеальных условиях и про помехи и их влияние на результат измерения ничего не говорится. Рыночная экономика...
2. На вход кроме сигнала одновременно попадает помеха и вы должны поставить фильтр или аналитически определить её влияние на результат измерения.
3. Начать нужно с теории информации. Это общий подход. У вас есть какой-то физический процесс, параметры которого вы хотите описать с помощью своего прибора. На основании математической модели названного процесса вы сможете определить требования к прибору.
4. П.П.Орнатский Автоматические измерения и приборы, П.В. Новицкий. Электрические измерения неэлектрических величин.

[nicom]

... Для меня эталоном служил В7-34. Советую за основу взять техническое описание этого прибора. У него, например, вся измерительно-преобразовательная электроиника защищена от внешних помех импульсными трансформаторами. На рынке вольтметров аналогов пока нет...

Не претендуя на абсолютность...

Не соглашусь!

Мы имеем парк приборов В7-78/1 и В7-34, и 78 превосходит по техническим (точностным, диапазонам измерений...) (практически по всем) и эксплуатационным характеристикам 34. + удобство, + доп. обработка, +, + габарит/вес, +USB, + + + + +

Но ради объективности скажу, есть и минусы: попались несколько приборов с разными показаниями при измерении СКЗ переменного напряжения импульсных сигналов (похоже, что АЧХ разная) пришлось подобрать пару, и несколько приборов из первых ремонтировались на предмет плохих конденсаторов питания (примерно через 1 год). (но 34 бывали в ремонте уже несколько раз...)

PS "и в заключении выступления" несколько цифр...

Параметры достаточно близки, но например - 34 и 78 соотв:

по постоянном напряжении +/- 0,01% ......... +/- 0,004% (для диапазона 10В - самого "точного" диапазона)
переменное напряжение +/- 0,5% ......... +/- 0,09% на 50Гц(! почему то)...

единственно - надо сравнивать аккуратно и привести значения параметров погрешности к единой шкале, например, процентам... в РЭ погрешности на приборы указаны в разных единицах измерения (% и МЗР).
......... и т.д.

написано, что сделаны в Тайване, но внесены в Госреестр РФ, как СИ ...

..."справедливости для"- наши 34-е были собраны в 1988, что для своего времени было очень прилично... а новые -2007...

PPS Хотя, опять таки, обоим приборам, по сравнению ...

http://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&am...bGE&cad=rjt

[VNS]

1 ... Мы имеем парк приборов В7-78/1 и В7-34, и 78 превосходит по техническим (точностным, диапазонам измерений...) (практически по всем) и эксплуатационным характеристикам 34. + удобство, + доп. обработка, +, + габарит/вес, +USB, + + + + +
2 ... Но ради объективности скажу, есть и минусы: попались несколько приборов с разными показаниями при измерении СКЗ переменного напряжения импульсных сигналов (похоже, что АЧХ разная) пришлось подобрать пару, и несколько приборов из первых ремонтировались на предмет плохих конденсаторов питания (примерно через 1 год). (но 34 бывали в ремонте уже несколько раз...)
3 ... по постоянном напряжении +/- 0,01% ......... +/- 0,004% (для диапазона 10В - самого "точного" диапазона)
4 ... переменное напряжение +/- 0,5% ......... +/- 0,09% на 50Гц(! почему то)...
5 ..."справедливости для"- наши 34-е были собраны в 1988,

1. Названное "превосходство" технических характеристик должно подтверждаться практически в Госстандарте при поверке. Если вы узнаете стоимость поверки прибора класса 0.004%, то ваше мнение об этих цифрах точности изменится. Моё мнение сформировалось после общения с инженером, который поверял мой вольтметр. Стоимость полной поверки В7-34 превышала стоимость прибора на рынке в 80-х годах, поэтому мы аттестовали его только в режиме вольтметра. Это для класса 0.01%. Для класса 0.004% стоимость поверки возрастает на порядок. Его, например нужно в течение нескольких часов выдерживать при постоянной температуре в одном помещении с поверочной установкой, если такая имеется в вашем райне.
2. Если сравнить инструкцию по эксплуатации у В7-34, то там приводится формула для вычисления погрешности результата измерения в полном объёме. У "новых" моделей приборов, в соответствие с рыночной стратегией, многие факторы погрешности, насколько я знаком с аналогами, описаны неясно или расплывчато.
3. Если в работаете в обычном, необорудованном специально, помещении, то реально вы можете проводить измерения с погрешностью 0.05% прибором класса 0.01. Для работы с прибором, который может проводить измерения с погрешностью 0.004%, у вас должно быть специально оборудованное помещение с отдельным кабелем питания и качественным заземлением. Названное помещение и мероприятия по питанию и заземлению обойдутся в приличную сумму, если это вообще возможно. Особенно в наше время, когда вышки сотовой связи расположени практически везде. Плюс раиотелефоны, СВЧ печки и т. д.
4. АЦП двойного интегрирования на определённой частоте имеет нулевую чувствительность к помехе. Она подавляется по анологу синхронного фильтра.
5. 34-е ещё долго будут работать. А новые...

ПРИНЦИПИАЛЬНО не соглашусь. в "0" не может быть достигнута такая погрешность!!!

понятие погрешности ((Ux - U эт)/Uэт)* 100 при Uэт=0 лишено практического смысла!

При 0 обычно указывают погрешность смещения.
Или пишут формулу погрешности. Но, обычно, при "0" формула опять таки не работает.
............

В технически цивиллизованном мире приборами занимаются специалисты, которые по запросу разработчика приносят прибор, собирают схему измерения и выдают формулу расчёта погрешности. Ему, разработчику, не разрешается изменять схему измерения.
У нас пока 4 в одном и за одну зарплату - разработчик, монтажник, метролог и экспериментатор.

Сообщение отредактировал VNS - May 17 2013, 04:33

[nicom]

На мой взгляд тема интересна и может быть полезна, по этому еще несколько комментариев...

1. Названное "превосходство" технических характеристик должно подтверждаться практически в Госстандарте при поверке. Если вы узнаете стоимость поверки прибора класса 0.004%, то ваше мнение об этих цифрах точности изменится. Моё мнение сформировалось после общения с инженером, который поверял мой вольтметр. Стоимость полной поверки В7-34 превышала стоимость прибора на рынке в 80-х годах, поэтому мы аттестовали его только в режиме вольтметра. Это для класса 0.01%. Для класса 0.004% стоимость поверки возрастает на порядок. Его, например нужно в течение нескольких часов выдерживать при постоянной температуре в одном помещении с поверочной установкой, если такая имеется в вашем райне.

Для нас ЗАПРЕЩЕНО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ неповеренных приборов при выпуске продукции. За этим следят строго.
Да, по этому приходится платить...
Методика поверки и собственно процедура для 34 описана... сложнее с 78, но мы ее самостоятельно не проводим - отдаём (в РосТест)...
Как происходит поверка у вольтметров - не скажу, но, при прохождении сертификации на ряд наших приборов и занесении в ГосРеестр СИ общался (многократно и со многими специалистами) - и не сочтите за рекламу - мне понравилсось с ними работать, специалисты очень грамотные и компетентныне. В свидетельствах, полученных из поверки указаны предельные диапазоны (те же 0.004% по пост.) и подтвержденная запись соответствия характеристик. Собственно протоколов с цифрами я не видел, да, в принципе, они не нужны, только интересны...
...может быть ошибаюсь, но нас поверяют каким то навороченным калибратором... (если не забуду - спрошу каким...)

2. Если сравнить инструкцию по эксплуатации у В7-34, то там приводится формула для вычисления погрешности результата измерения в полном объёме. У "новых" моделей приборов, в соответствие с рыночной стратегией, многие факторы погрешности, насколько я знаком с аналогами, описаны неясно или расплывчато.

Зато, например, в новых приборах используется достаточно мощный DSP процессор, на который возложена часть вычислительных функций, которые реализовать ранее было невозможно или лишено здравого смысла по другим показателям... Но, Вы абсолютно правы - алгоритмы не описаны...

3. Если в работаете в обычном, необорудованном специально, помещении, то реально вы можете проводить измерения с погрешностью 0.05% прибором класса 0.01. Для работы с прибором, который может проводить измерения с погрешностью 0.004%, у вас должно быть специально оборудованное помещение с отдельным кабелем питания и качественным заземлением. Названное помещение и мероприятия по питанию и заземлению обойдутся в приличную сумму, если это вообще возможно. Особенно в наше время, когда вышки сотовой связи расположени практически везде. Плюс раиотелефоны, СВЧ печки и т. д.

...так как может быть еще этот текст читают... добавл, что ОГРОМНЫЙ вклад вносят подключающие провода, кабели, способ их подключения к измеряемой цепи, и какой вклад вносят такие цепи... один только термоэлектрический эффект что стоит, да с "современными" низкокачественными соединителями... какие петли, свивка проводов, да и просто воздействие аккустического и вибро шума на кабели не имеюжие защиты от трибоэффектов....

4. АЦП двойного интегрирования на определённой частоте имеет нулевую чувствительность к помехе. Она подавляется по анологу синхронного фильтра.

...согласен, но бОльший вклад вносят погрешности опоры, качественного делитея, разводки плат, ... Да вообще всего...
кстати, опорники сейчас стали очень приличные...

...есть ссылка, (откуда то) может быть даже с нашего форума ... будет полезна...

http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=10&t=52829

...У нас пока 4 в одном и за одну зарплату - разработчик, монтажник, метролог и экспериментатор.

...там же подтверждение...

Да, и в продолжение разговора - для автора темы haker_fox, дополню, что погрешности на приборы обычно указывают только начиная с 1/10 от диапазона.

А если конкретно, то ГОСТ 14014-91...
раздел методов испытаний

...диапазон с наименьшей нормируемой погрешностью...

... рекомендуется проверять в точках:

X1=(0.1-0.15)Xк
X2=(0.2-0.3)Xк
X3=(0.4-0.6)Xк
X4=(0.7-0.8)Xк
X5=(0.9-1.1)Xк
где Хк - значение диапазона...

Прикрепленные файлы

 gost_14014_91.pdf ( 2.59 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 42

 

[VNS]

...используется достаточно мощный DSP процессор, на который возложена часть вычислительных функций, которые реализовать ранее было невозможно или лишено здравого смысла по другим показателям... Но, Вы абсолютно правы - алгоритмы не описаны...

Очень похоже на современные компьютеры с 2,4,6 и т.д. ядрами процессоров на материнской плате с 64-разрядной электроникой. Ещё не разработаны программы, для которых нужна такая вычислительная мощность с такой разрядностью информационных линий процессора.
Для разработки таких программ нужно, соответственно, разработать системы программирования и отладки, которые должны применяться программистами.
Уверен, что схема вольтметра с DSP- процессором имеется только у производителя и вам ремонт практически недоступен. В полном объёме этот навороченный прибор никогда не испытывался. Программные средства диагностики и ремонта тоже недоступны. Надеюсь, что слишком придирчив к новому, но имеющийся опыт показывает необходимость такого отношения к разработке.
Например, такой простой пример. Необходимо передать поток информации от одного источника с внутренним сопротивление R1 к приёмнику с внутренним сопротивлением R2. При каком значении Q=R1/R2 на вход приёмника попадёт максимальная мощность полезного информационного сигнала? Источником информации служит переменный резистор R1 (фоторезистор), через который проходит ток от источника ЭДС.
Типовой ответ - R1=R2. Неправильно. Если вы построите график передачи мощности информационного сигнала, то оно, оптимальное соотношение сопротивлений приёмника и передатчика, будет значительно отличаться от еденицы.
Для проверки такого утверждения нет надобности в ЭВМ. Достаточно простого калькулятора.

Сообщение отредактировал VNS - May 18 2013, 06:58