Метрологический анализ устройства

В данном разделе представлен анализ проектируемого устройства с точки зрения метрологии. Согласно ТЗ допускаемая приведенная погрешность измерения температуры по каждому каналу в рабочих условиях не должна превышать 1%.

Составляющие общей погрешности измерения:

) Погрешность датчика(γs),

) Погрешность дискретизации(расчета)( γд),

) Погрешность, возникающая в следствие отклонения частоты Fo опорного генератора от номинального значения(γq).

Тогда общая формула расчета приведенной погрешности проектируемого устройства имеет следующий вид:

γ= γs+ γд+ γq. (3)

Для оценки значения приведенной погрешности проектируемого устройства необходимо проанализировать каждую из составляющих представленных выше.

. Погрешность датчика:

На рисунке 4.1 представлен график зависимости погрешности (error) датчика от температуры.

Для работы СЦКТ напряжение питания составляет 5В. Из рисунка 4.1 видно, что максимальное значение отклонения температуры график принимает на границах диапазона измерения - 0ОС и 100ОС, по этому в дальнейшем анализ составляющих погрешности будет проводиться по граничным значения диапазона измерения. Тогда:

Δ 100= -0.25ОС при Tx=100ОС,

Δ 0= 0.15ОС при Tx=0ОС.

Рис.4.1 График зависимости погрешности датчика от температуры

Формула вычисления приведенной погрешности выглядит так:

γ=(|Δ|/Xш)*100%, (4)

где Xш - диапазон шкалы измерения(0-100 ОС).

Из формулы 4 видно, что приведенная погрешность измерения вносимая датчиком составляет:

γ s_100 = 0.25%,

γ s_0 = 0.15%.

. Погрешность дискретизации:

Под погрешностью дискретизации следует понимать погрешность счета. Она возникает из-за расчета значения температуры Tx для каждого из датчиков по формуле:

Tx=421-(751*(Th/Tl)), (5)

где Th - длительность информационного сигнала высокого уровня,

Tl - длительность сигнала низкого уровня.

Для количественной оценки данной составляющей погрешности необходимо вычислить частные производные d/dTh и d/dTl формулы 5.

Тогда:

|Δд| = 751(Δт/Tl + (Th/Tl2 )* Δт ), (6)

где Δт - аддитивная составляющая погрешности счета, которая возникает из-за ошибки счета Т/С0 и T/C1. Т.е. момент начала счет T/C может не совпадать с моментом изменения логического уровня на вывозе Р0.1. Максимально значение данной составляющей равно периоду опорного импульса частота Fo которого равна 6МГц. Значение Δт рассчитывается так:

Δт = To = 1/(Fo/12)=1/(6*106 )= 2 (мкс).

Делитель 12 в уравнении выше присутствует из-за того, что в МК присутствует делитель тактовой частоты от внешнего генератора. Значение этого делителя равно 12.

Упрощая выражение 6, получим:

|Δд|=(751* Δт )/Tl * (1+Th/Tl). (7)

Определим предельные значения для Tl и Th из ТО TMP06:

Для Tx=100 ОС : Tl = 84.1мс, Th = 36мс;

для Tx=0 ОС : Tl = 61.4 мс, Th = 33.6мс.

Подставив значения Th, Tl и Δт, получим:

Для Tx=100 ОС : ΔД_100 = 0.026 ОС;

Для Tx=0 ОС : ΔД_0 = 0.039 ОС;

Значения приведенной погрешности дискретизации вычисляются по формуле 4:

Для Tx=100 ОС : γ Д_100 = 0.026%;

Статья в тему

Трассовый обзорный радиолокатор
Радиолокация - это область науки и техники, объединяющая методы и средства обнаружения, измерения координат, а также определение свойств и характеристик различных объектов, основанных на использовании радиоволн. В процессе радиолокационного наблюдения мы получаем радиолокационную ...