К средствам измерений, используемым для учета энергоресурсов, обычно предъявляется требование обеспечения максимальной точности в максимально возможном динамическом диапазоне измерений, стабильность и воспроизводимость показаний. Динамические же свойства измерительных преобразователей, крайне важные при их использовании в системах автоматического регулирования, для целей учета обычно не рассматриваются. Учет возможных динамических погрешностей при конструировании измерительных преобразователей, проектировании измерительных комплексов на их основе для учета энергоносителей и их испытаний на соответствие нормированным динамическим характеристикам позволит и повысить точность приборного учета и снизить возникающие неувязки по их балансам.
Коптев В.С., Сычев Г.И.
ТЕОРЕМА О СРЕДНЕМ
( О динамических погрешностях измерительных преобразователей)
«Средняя температура по больнице – 36,6°С»
Фольклор статистиков
К средствам измерений, используемым для учета энергоресурсов, обычно предъявляется требование обеспечения максимальной точности в максимально возможном динамическом диапазоне измерений, стабильность и воспроизводимость показаний. Динамические же свойства измерительных преобразователей, крайне важные при их использовании в системах автоматического регулирования, для целей учета обычно не рассматриваются [1]. Динамические свойства обычно интересуют изготовителей расходомеров, для которых это ограничивает область применения, в первую очередь тепловых расходомеров (калориметрических, термоанемометров и т.п.) Так для компенсации их инерционности применяют специальные методы адаптивной динамической коррекции, основанной на предсказании поведения системы по характеру изменения сигнала [2].
Динамическая погрешность средств измерений по Пиотровскому [3] определяется двояко: с одной стороны, как погрешность, вызванная динамическими свойствами средства измерений отличными от идеальных. Идеальные динамические свойства описывает ядро оператора Вольтерра в форме , либо в операторной форме преобразования Лапласа как передаточная функция , т.е. функция, не зависящая от аргумента . С другой стороны – это погрешность, обусловленная использованием статической процедуры градуировки средства измерений в тех случаях, когда естественной является динамическая процедура.
Рассмотрим особенности динамических свойств средств измерений для применения в целях учета энергоресурсов. Для взаиморасчетов между поставщиками и потребителями при отчуждении энергоресурсов используются информация об их средних расходах.
Среднее значение функции на интервале , как известно, определяется из теоремы о среднем интегрального исчисления:
При этом, для нашего случая, пределы определенного интеграла интерпретируются как время, подынтегральная функция как текущий расход, а интеграл — количество вещества.
Поскольку средства измерений, используемые при учете энергоресурсов, имеют ограниченное быстродействие, то при измерении параметров нестационарных процессов неизбежно возникает динамическая погрешность, т.е. разность между погрешностью средства измерений в динамическом режиме и статической погрешностью, соответствующей значению величины в данный момент времени (рис.1). Динамические погрешности связаны как с быстродействием измерительных преобразователей, так и с быстродействием каналов измерения вычислителей и корректоров. Чтобы оценить динамические свойства измерительного преобразователя необходимо провести исследования его отклика на гармонический сигнал (т.е. снять амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики) или на ступенчатое (импульсное) воздействие. Обычно передаточная функция измерительного преобразователя с достаточной точностью описывается апериодическим звеном (1), колебательным звеном (3) и транспортным запаздыванием (4) или их комбинацией (5 или 6). Только у тепловых расходомеров передаточная функция имеет более высокий порядок.
|