Аналіз похибки. 
Розробка блоку інформаційно-вимірювальної системи, призначеної для вимірювання частоти і середнього значення напруги

Похибки вимірювань в ланцюгах технічної частоти. В якості приладів для курсового проектування використовуються прилади з цифровою обробкою сигналів, призначені для роботи в цілях технічної частоти (50 Гц). Похибки властиві проектованим приладів:

• 1. Похибка квантування за рівнем;
• 2. Похибка дискретизації;
• 3. Динамічна похибка;
• 4. Похибка від впливу завад.

a) Похибка квантування.

Похибка квантування виникає при квантуванні за рівнями через те, що вимірювана величина містить не ціле число щаблі квантування.

b) Похибка дискретизації й апроксимації.

Похибка дискретизації викликають дві причини:

• — неціле число щаблі дискретизації за час вимірювання;
• — заміна подальшої кривої ступінчастою функцією.

Рисунок 2.5- Графіки похибки

Графіки похибки від заміни трикутного напруги і синусоїди ступінчастою функцією, показані на рисунку 2.5, з якого видно, що для трикутної форми напруги позитивна похибка Д, показана штрихуванням, дорівнює негативній, таким чином, сумарна похибка дорівнює нулю. Для синусоїди похибка також не велика, тому в подальшому цією похибкою можна знехтувати.

Як видно з рис. 1, форма ступінчастої функції відрізняється від вихідної кривої. Точність передачі форми кривої оцінюється похибкою апроксимації, яка визначається як середньоквадратичне значення похибок у кожному кроці квантування. Погрішність апроксимації для наведених графіків буде відмінна від нуля.

Надалі похибкою від заміни досліджуваної кривої ступінчастою функцією будемо нехтувати на увазі її малої величини, а також через складність її розрахунків через сильну залежність від форми кривої вимірюваної напруги.

• с) Динамічна похибка виникає від дії таких чинників:
  • — запізнення сигналу у вхідних ланцюгах вимірювальних пристроїв викликають похибки першого роду;
  • — кінцевий час перетворення АЦП призводять до появам похибок другого роду.

Наприклад, у схемі рисунку 2.6, призначеної для вимірювання струмів і напруг, показані блоки, в яких виникають похибки першого та другого роду:

Рисунок 2.6- Схема, призначена для вимірювання струмів і напруг.

d) Похибка від впливу перешкод і сумарна похибка.

Похибка від впливу перешкод залежить від умов впливу перешкод і їх інтенсивності. Сумарна похибка визначається рівнянням:

де — похибка квантування = 0,9%;

— похибка дискретизації = 0,2%;

— динамічна похибка = 0,2%;

— похибка впливу перешкод = 0,2%.

е) Метод суперпозиції при дослідженні похибок.

При дослідженні похибок використовується метод суперпозиції, який полягає в тому, що результуюча похибка визначається як сума окремих складових, при чому кожна складова обчислюється при введенні умови, що інші похибки відсутні, тобто, дорівнюють нулю.

Основні параметри вимірювальної схеми визначаються на основі обчислених величин складових сумарної похибки.