Система единства измерений при испытаниях летательных аппаратов. Расчет погрешностей измерений потенциометрическими датчиками давления

1. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ И ИХ КОНТРОЛЬ

1.1. Общие положения.
1.1.1. К нормируемым метрологическим характеристикам относятся:
• градуировочная характеристика датчика;
• погрешность датчика в рабочих условиях;
• постоянная времени датчика;
• дополнительная погрешность датчика.
1.1.2. Дополнительная погрешность нормируется, если ее величина составля­ет не менее половины погрешности датчика при одновременном воздействии всех возможных влияющих величин (в том числе и величины, вызывающей дополнитель­ную погрешность). В этом случае погрешность датчика в рабочих условиях не должна включать в себя дополнительную погрешность.
1.1.3. Определения некоторых основных терминов, используемых в стандарте, приведены в справочном приложении 1 к настоящему стандарту.
1.2. Нормирование и формы представления метрологических характеристик.
1.2.1. Нормируемые метрологические характеристики датчика должны быть в пределах норм, установленных для датчиков конкретного типа.
Для экспериментального подтверждения нормирующих величин могут быть использованы методы расчета, представленные в рекомендуемом приложении 2 к настоящему стандарту.
1.2.2. Метрологические характеристики нормируются для всего диапазона измерения параметров датчика или для отдельных поддиапазонов.
1.2.3. Градуировочная характеристика датчика должна соответствовать рабочим условиям и быть представлена одним из двух способов:
• типовой градуировочной характеристикой;
• индивидуальной градуировочной характеристикой.
1.2.4. Типовая градуировочная характеристика должна быть представлена в паспорте (формуляре) датчика в виде уравнения, отражающего зависимость давле­ния от относительного сопротивления.
Индивидуальная градуировочная характеристика должна быть представ­лена в паспорте (формуляре) датчика в виде таблицы. В таблице каждому значе­нию давления должно соответствовать одно значение (полученное осреднением) относительного сопротивления Rj
.
1.2.5.
Допускается в паспорте (формуляре) приводить несколько градуировочных характеристик с указанием для каждой интервала температур.
1.2.6. Индивидуальная градуировочная характеристика должна нормироваться пределом допускаемых значений нелинейности градуировочной характеристики h. Кроме этого, в паспорте (формуляре) датчика должна быть указана степень поли­нома, которым следует аппроксимировать табличные значения градуировочной харак­теристики в целях автоматизированной обработки измерений.
1.2.7. Погрешность датчика в рабочих условиях должна нормироваться преде­лом допускаемых значений среднеквадратического отклонения .
1.2.8. Среднеквадратическое отклонение & должно характеризовать следую­щие составляющие погрешности датчика в рабочих условиях:
• погрешность датчика, вызванную изменением влияющих величин, значения которых находятся в интервале рабочих условий;
• погрешность от нестабильности градуировочной характеристики во времени (периодичность повторных градуировок должна указываться в паспорте или форму­ляре на каждый экземпляр датчика) или от смещения градуировочной характеристики после воздействия на датчик влияющих величин, значения которых находятся в ин­тервале рабочих условий;
• погрешность градуировочной характеристики, представленной в виде таблицы;
• погрешность от вариации выходного сигнала датчика;
• случайную Погрешность.
Примечания: 1. Все перечисленные (кроме последней) составляющие по­грешности датчика в рабочих условиях, являются система­тическими погрешностями.
2. В отдельности составляющие погрешности не нормируются, так как выделение каждой составляющей из погрешности потенциометрического датчика требует значительного увеличения экспериментальных и расчетных работ. Послед­нее вызвано ступенчатым характером изменения выходного сигнала при плавном изменении измеряемого давления, причем значение б-f соизмеримо с одной или двумя сту­пенями выходного сигнала.
1.2.9. Дополнительная погрешность датчика должна нормироваться пределом допускаемых значений среднеквадратического отклонения •
1.2.10. Постоянная времени датчика должна нормироваться минимальным пределом Т и максимальным пределом і допускаемых значений.
1.2.11. Градуировочная характеристика и постоянная времени должны выражать­ся именованными числами.
Погрешность в рабочих условиях, дополнительная погрешность и нелинейность индивидуальной градуировочной характеристики датчика должны выражаться в про­центах к диапазону измерения датчика.

1.3. Контроль метрологических характеристик.
1.3.1. Контроль метрологических характеристик на соответствие нормирующим величинам должен производиться при поверке датчика.
1.3.2. Рекомендуется при поверке датчика, бывшего в эксплуатации или хранившегося на складе, имитировать ожидаемые условия эксплуатации (причем условия эксплуатации должны соответствовать диапазону рабочих условий датчика).
Учитывая гарантии завода-изготовителя по качеству датчиков, допускается поверку датчика, бывшего в эксплуатации или хранившегося на складе, произво­дить в лабораторных условиях без имитации рабочих условий. При таком допущении поверка датчика обеспечит выявление грубых изменений метрологических характе­ристик.
1.3.3. Относительное сопротивление датчика должно измеряться в процессе поверки при фиксированных значениях давлений, указываемых в паспорте (форму­ляре) датчика. Установление этих значений давлений на поверочной установке должно осуществляться последовательно (без возвращения к наименьшему давле­нию) сначала со стороны меньших значений, а потом со стороны больших.
1.3.4. Контроль нелинейности индивидуальной градуировочной характеристики датчика.
Рассчитывается величина:
Л г 1 / Л \
h - так / - { R. - R. / j L 2 \ J. • / /

ствуюшее давлению Р-
J-

выполняется условие: где 82 ~ рассчитывается по нормирующей
$2 : 2 } 5 <52 •
1.3.7. Контроль постоянной времени датчика должен осуществляться косвен­ным методом - по величине объема приемной полости датчика в соответствии с нормалью 836АТ.

2. РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ. АППРОКСИМАЦИЯ

ГРАДУИРОВОЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

2.3. Общие положения.
2.1.1. Методика расчета погрешностей составлена с учетом специфики по­тенциометрических датчиков давления, которая явилась предпосылкой нормирования погрешности датчика в рабочих условиях одной величиной без разделения на сис­тематические и случайную составляющие.
Способ нормирования погрешности датчика не позволяет рассчитать уменьшение погрешности при осреднении значений измеряемого параметра н
а
2.1.2. установившемся режиме. Поэтому погрешности осредненного и неосредненного по времени результатов измерения оцениваются одним и тем же значением.
2.1.3. Форма представления погрешностей результата измерения - в процен­тах относительно значения результата измерения.
2.1.4. Аппроксимация градуировочной характеристики производится для обес­печения автоматизированной обработки результатов измерений. Табличные значения градуировочной характеристики.из паспорта (формуляра) датчика аппроксимируются полиномом. Степень полинома указывается в паспорте (формуляре).
2.2. Расчет погрешности результата измерения.
2.2.1. Погрешность результата измерения должна рассчитываться по величине, нормирующей погрешность датчика в рабочих условиях ($ , и по величинам, нор- 7
мирующим погрешности отдельных элементов измерительной системы , ПО которой передается и регистрируется выходной сигнал датчика. Значения должны быть выражены в процентах к диапазону датчика давления:
△ = і Кб ,
гпе △ - предел допускаемой погрешности результата измерения для доверитель­ной вероятности р =0,99;
К - коэффициент (квантиль), соответствующий доверительной вероятности р =0,99. Значения коэффициента К указаны в рекомендуемом приложении 3 к настоящему стандарту;
О' - среднеквадратическое отклонение погрешности результата измерения; d = £ - коэффициент использования диапазона датчика при измерении;
Р - минимальное ожидаемое значение результатов измерения, для которых рассчитывается погрешность;
D - диапазон измерения (по входу) датчика.
2.2.2. Если для конкретного типа датчика нормируется дополнительная погреш­ность посредством величины (^2 > то среднеквадратическое отклонение погрешности результата измерения должно рассчитываться:
в2'.
at' г-1
2.2.3. Погрешность среднего результата по двум датчикам, измеряющим один параметр летательного аппарата (если погрешности измерительной системы неза­висимы), должна рассчитываться:
а 16")2^
И
- среднеквадратические отклонения погрешностей результата изме­
рения при измерении первым и вторым датчиками. / //
2.2.4. При 0^0 среднее значение (Р) результата измерения по двум датчи­кам рассчитывается с учетом "весов" измерений:
і /і
Р . Р S )2 (б")2
1 + 1 7 (б')г (б'")2
J
где Р и Р - результаты измерения при измерении первым и вторым датчиками.
2.2.5. Интервал, в котором находится действительное значение амплитуды квазигармонического процесса, определяется в следующей последовательности. Коэффициенты гашения пульсаций § и О - определяются по 836АТ. Эти коэффициен- ты соответствуют минимальному пределу г и максимальному пределу L допускаемых значений постоянной времени и частоте пульсации квазигармонического процесса:

ДР . А ‘ ДР

-gT * bPS-jr, где - действительное значение амплитуды;
ДР - измеренное значение амплитуды.
2.3. Аппроксимация градуировочной характеристики.
2.3.1. Коэффициенты полинома {a-g^d^a-Q, степень которого - 4 ,
рассчитывается по П парам значений } R^ из паспорта (формуляра) датчика. Методы и таблицы математической статистики, применяемые для аппроксимации градуировочной характеристики, приведены в справочном приложении 4 к настоящему стандарту.
Градуировочная характеристика в виде полинома имеет вид: при b - і р zdg * а'у R у при 1-2 Р -а!0^а2 R2, при L =5 Р - а."' + а''' Я * а-„щР:2 + а R3 . Q 7 £,

Справочное

НЕКОТОРЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1. Нормирование метрологической характеристики - установление нормирую­щей величины с целью контроля метрологической характеристики и использования нормирующей величины при ра