2.3.6.3 Усовершенствованный метод градуировки с использованием бпф и переклю­чения

После проведения однократного измерения по описанной выше методике, второе измерение проводится по той же схеме, но с переключением кабелей, соединяющих граду­ируемый и образцовый преобразователи с соответству­ющими предусилителями. Это позволяет исключить пре­обладающую часть составляющих систематической по­грешности градуировки [9].

Обозначив соответствующие частотные характеристики H_u/r(f) и H_r/u(f), можно написать

(22*)

И при переключении

(23*)

Таким образом,

или (24*)

Погрешности для этого случая приводятся в таблице 6.

Таблица 6 – Погрешности градуировки методом сравнения с использованием БПФ и переключения (два эталонных акселерометра 8305 фирмы Брюль и Къер 160 Гц)

е1	Двухканальный анализатор 2032 (разрешение по амплитуде). Предельная погрешность	± 0,1 %
е2	Стандартный акселерометр 8305. Погрешность, связанная с вариацией температуры в диапазоне ±	± 0,1 %
е3	Стандартный акселерометр 8305. Погрешность, обусловленная поперечными компонентами вибрации (максимум 10%)	± 0,2 %
е4	Сигнал поверяемого акселерометра. Погрешность, обусловленная поперечными компонентами вибрации (максимум 10%)	± 0,2 %
e5	Сигнал поверяемого акселерометра. Погрешность, связанная с отличием температуры поверяемого акселерометра от комнатной (± )	± 0,1 %
е6	Погрешность, связанная с чувствительностью вспомогательного акселерометра к поперечным компонентам вибрации и вариацией поперечной компоненты (максимум 5%)	± 0,1 %
	Оценка стандартного отклонения по результатам 10 измерений	± 0,1 %

Предполагая, что поперечные составляющие вибрации и температура не изменяются между двумя измерениями, можно вычислить систематическую погрешность

U_s= (25*)

U_s= (26*)

Составляющие, равные ¹/2 e₁ связаны с двумя функциями Н в формуле (24*), а коэффициент ¹/2 связан с тем, что эти составляющие находятся под знаком корня, что следует из отнесенного к средним значениям х_i разложения вида

(27*)

Это с учетом случайной природы отдельных составляющих приводит к выражению

(28*)

где - является вариацией переменной х_i.

Аналогично, для случайной погрешности с учетом довери­тельного уровня 99% можно написать

U_r= (29*)

Отсюда погрешность сравнения составит

U_с (30*)

Следовательно, общая погрешность (при доверительном уровне 99%) равна

U_t= (31*)

2.3.6.4 Усовершенствованный метод градуировки с использованием бпф и замещения

Данный метод также основан на двух последовательных измерениях. Однако, один из преобразователей (эталон­ный акселерометр) остается прикрепленным к вибростенду, в то время как градуируемый и образцовый акселерометры градуируются по нему с использованием метода сравнения как это показано на рисунке 8.

Усилитель формирователь

сигнала 2626

Вспомогательный акселерометрS_х(f)

B

Двухканальный анализатор

сигналов 2032 или 2034

Вибростенд

Усилитель формирователь

сигнала 2626

A

Образцовый акселерометр

S_r(f)

Усилитель формирователь

сигнала 2626

Вспомогательный акселерометрS_х(f)

B

Двухканальный анализатор

сигналов 2032 или 2034

Вибростенд

Усилитель формирователь

сигнала 2626

A

Градуируемый акселерометрS_u(f)

– чувствительность по заряду градуируемого ак­селерометра

S_r(f) – чувствительность по заряду образ­цового акселерометра

S_х(f) – чувствительность по заряду вспомогательного акселерометра

– частотная характеристика градуируемого аксе­лерометра, отнесенная ко вспомогательному ак­селерометру

– частотная характеристика образцового акселе­рометра, отнесенная ко вспомогательному аксе­лерометру

– частотная характеристика усилителя-формирователя сигнала в канале А

– частотная характеристика усилителя-формирователя сигнала в канале B

Рисунок 8 – Иллюстрация принципа градуировки методом сравнения с использованием быстрого преобразования Фурье и заме­щения

Очевидно, что

или (32*)

Составляющие погрешности приведены в таблице 7

Таблица 7 – Погрешности градуировки методом сравнения с ис­пользованием БПФ и замещения (два эталонных аксе­лерометра 8305 фирмы Брюль и Къер на частоте 160 Гц)

е1	Двухканальный анализатор 2032 (разрешение по амплитуде). Предельная погрешность	± 0,1 %
е2	Стандартный акселерометр 8305. Погрешность коэффициента преобразования, связан­ная с изменением температуры в диапазоне 23 "С ±3°С	± 0,1 %
е3	Стандартный акселерометр 8305. Погрешность, обусловленная поперечными компонентами вибрации (максимум 10%)	± 0,2 %
е4	Стандартный акселерометр 8305. Погрешность, связанная с поперечной компонентой вибрации (максимум 10%)	± 0,2 %
e5	Сигнал поверяемого акселерометра. Погрешность, связанная с отличием температуры поверяемого акселерометра от комнатной (± )	± 0,1 %
	Оценка стандартного отклонения по результатам 10 измерений	± 0,1 %

Следуя указанным выше правилам при доверительном уровне 99% ,имеем

U_s= (33*)

U_r= (34*)

U_с (35*)

U_t (36*)

Таким образом, показано, что методы с авто коррекцией в сочетании с техникой современного аппаратурного анализа позволяют повысить точность градуировки современным методом сравнения так, что они становятся лучше или не уступают классическим методам сравнения [9]. Если градуировка стандартного образцового акселерометра вы­полняется в более широком частотном диапазоне и ис­пользуются прогрессивные типы вибростендов, крепеж­ных приспособлений и аппаратуры, то с использованием метода замещения можно реализовать точную и высокую производительную градуировку акселерометров в частотном диапазоне от 5 Гц до 5 КГц. При использовании вычи­слительной машины для управления системой и обработки информации может быть создана чрезвычайно мощная система поверки акселерометров.

Заключение

Анализ причин появления погрешностей измерений, выбор способов их обнаружения и уменьшения являются основными этапами процесса измерений. Так в данном курсовом проекте на тему повышение точности виброакустических измерений был сделан обзор измеряемых параметров. Рассмотрены наиболее применяемые методы и способы повышения точности измерений и соответственно теме курсового проекта определили наиболее приемлемые методы повышения точности для виброакустических измерений. Ними оказались: замена менее точного средства измерения более точным, ограничение условий применения средств измерений, более точное указание процесса измерения, автоматизация измерительных процедур, разработка или совершенствование методик выполнения измерений, индивидуальная градуировка.

Показаны примеры измерительных акселерометров и способы повышения точности измерения данных средств измерения. Рассмотрены характеристики и параметры измеряемые акселерометрами; тенденции в градуировке пьезоэлектрических акселерометров.