Тестовые методы повышения точности

Тестовые методы повышения точности измерений являются разновидностью структурных методов. Используя эти методы, можно строить высокоточные И У из простых и надежных элементов, не имеющих высокой точности. Эта возможность реализуется благодаря созданию структурной, временной или структурно-временной избыточности, позволяющей осуществлять дополнительные преобразования измерительного сигнала и учитывать их при формировании результата измерений.

Будем считать, что И У имеет функцию преобразования.

где Я_п ~ коэффициенты, зависящие от параметров ИУ и условий измерений (см. (4.53), (4.6) и (4.7)). При изменении условий эксплуатации и времени эти коэффициенты изменяются, что приводит к погрешности измерений.

При использовании тестовых методов процесс измерения величины х состоит из (и + 1) тактов. В первом (основном) такте преобразуется измеряемая величина х, а в п других (дополнительных) тактах — величины А_х(х)>А₂(х),…, А_п(.г), связанные с измеряемой величиной известными зависимостями, называемыми тестами.

Результаты основного и дополнительных тактов могут быть записаны в виде системы (п +1) уравнений.

Решая эту систему уравнений относительно х, определяют значение измеряемой величины в виде функции.

называемой тестовым алгоритмом. На практике применяют аддитивные тесты

где 0_; — постоянная, которая является однородной, независимой от х величиной, и мультипликативные тесты

где Kj — постоянный коэффициент. В этом случае величины 0, и K_t также входят в тестовый алгоритм (9.50), и их стабильность влияет на стабильность результата измерений.

Если ИУ имеет линейную функцию преобразования у = а + Ьх, то при использовании аддитивного и мультипликативного тестов система уравнений (9.49) имеет вид.

т.е.

В [3] рассмотрены различные модификации этого алгоритма, улучшающие качество ИУ.

В случае нелинейной функции преобразования, например, когда их

у = ——, вместо (9.53) и (9.54) получим 1 + ох

т.е.

Очевидно, что нелинейность функции преобразования И У приводит к усложнению тестового алгоритма (9.50). Для устранения этого недостатка используют кусочно-линейную аппроксимацию характеристики ИУ [5].

Если в качестве тестов использовать известные (образцовые) значения измеряемой величины х_1гх₂,…, х_п, то тестовый метод совпадает с методом

ох

образцовых сигналов. В случае у = ——, используя этот метод, получим.

1 + Ьх

т.е.

Достоинством рассмотренных методов является независимость (инвариантность) результатов измерений от стабильности параметров функции преобразования ИУ, недостатками — необходимость обеспечения высокой стабильности параметров тестовых и образцовых сигналов, а также требование постоянства измеряемой величины и коэффициентов q, q2>—jq_n за время измерения.