Фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів
У статті подано фізичну та математичну моделі вимірювального кола цифрових омметрів. На основі цих моделей встановлені вирази для визначення енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів із урахуванням як термодинамічних шумів, так і шумів виду 1/f. Запропоновано здійснювати оперативний метроло...
Saved in:
| Date: | 2005 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Центр математичного моделювання Інституту прикладних проблем механіки і математики ім. Я.С. Підстригача НАН України
2005
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20969 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів / В. Яцук // Фіз.-мат. моделювання та інформ. технології. — 2005. — Вип. 2. — С. 185-193. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859612957987569664 |
|---|---|
| author | Яцук, В. |
| author_facet | Яцук, В. |
| citation_txt | Фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів / В. Яцук // Фіз.-мат. моделювання та інформ. технології. — 2005. — Вип. 2. — С. 185-193. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| description | У статті подано фізичну та математичну моделі вимірювального кола цифрових омметрів. На основі цих моделей встановлені вирази для визначення енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів із урахуванням як термодинамічних шумів, так і шумів виду 1/f. Запропоновано здійснювати оперативний метрологічний контроль омметрів в експлуатаційних умовах з використанням переносних кодокерованих мір опору.
The physical and mathematical models for digital ohmmeters measuring circuit are suggested. In the frame of the models mathematical expressions for the quality energetic coefficients both for Nyquist and 1/f noises types were established. Operative metrological in situ checking of the ohmmeter using the portable code control resistive measures is also proposed.
В статье предложены физическая и математическая модели измерительной цепи цифровых омметров. На основании этих моделей установлены выражения для определения энергетического коеффициента качества цифрових омметров с учётом как термодинамических шумов, так и шумов вида 1/f. Предложено осуществлять оперативный метрологический контроль омметров в условиях эксплуатации с использованием переносных кодоуправляемых мер сопротивления.
|
| first_indexed | 2025-11-28T14:44:29Z |
| format | Article |
| fulltext |
Фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта
якості цифрових омметрів
Василь Яцук
д. т. н., доцент, Національний університет «Львівська політехніка», вул. С. Бандери, 12, Львів, 79013,
e-mail: vyatsuk@polynet.lviv.ua
У статті подано фізичну та математичну моделі вимірювального кола цифрових оммет-
рів. На основі цих моделей встановлені вирази для визначення енергетичного коефіцієнта
якості цифрових омметрів із урахуванням як термодинамічних шумів, так і шумів виду 1/f.
Запропоновано здійснювати оперативний метрологічний контроль омметрів в експлуата-
ційних умовах з використанням переносних кодокерованих мір опору.
Ключові слова: цифровий омметр, термодинамічні шуми, шуми виду 1/f,
енергетичний коефіцієнт якості, опір.
Вступ. З насиченням ринку мікроелектронних виробів доступними за ціною і
малогабаритними однокристальними мікро-ЕОМ з широкими функціональними
можливостями, якісно змінюється підхід до проектування і використання засобів
вимірювань. На сьогодні йдеться вже не стільки про необхідність інтелектуалі-
зації окремих приладів, а й про можливість побудови розпорошених вимірюваль-
них систем, склад яких і місце розташування окремих їх частин можуть гнучко
змінюватись (як у часі, так і в просторі) залежно від зміни структури і обсягів
виробництва. У таких приладах доцільно забезпечувати якомога ширший діапа-
зон вимірювань і задану точність у робочих умовах експлуатації. В сучасних
умовах на ринку пропонується велика кількість однотипних засобів електро-
вимірювальної техніки (ЗВТ) різноманітних виробників з подібними метрологіч-
ними, технічними, експлуатаційними та економічними показниками. З огляду на
це дуже своєчасним та актуальним є питання оцінювання якості ЗВТ. Щодо якос-
ті ЗВТ професор П. В. Новіцкий зазначав, що для знаходження числового зна-
чення якості слід використовувати поняття об’єму можливостей даного приладу
та необхідних для цього затрат [1]. Практика підтверджує справедливість припу-
щення, що найважчим є встановлення поняття об’єму можливостей даного при-
ладу, вибору шкали числових значень та одиниць для його вимірювання. На
даний час ці питання досі не вирішені. У роботі [2] запропоновано інформаційно-
енергетичний коефіцієнт корисної дії ηЗ, який функціонально пов’язує основні
метрологічні параметри ЗВТ та відображає їх взаємодію з об’єктом вимірювання
PtNWшЗ
24=η . (1)
УДК 53.08
185
Василь Яцук
Фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів
186
Тут Р — потужність, спожита ЗВТ від вимірюваного об’єкта; t — час вимі-
рювання; Wш — енергія термодинамічних шумів; N — кількість розрізнюваних
на вході ЗВТ градацій вимірюваної величини (інформаційна здатність ЗВТ).
Визначальною властивістю інформаційно-енергетичного коефіцієнта ко-
рисної дії ЗВТ є те, що він пов’язує всі основні нормовані метрологічні парамет-
ри приладу, що й дозволяє взяти його за основу узагальненої функціональної
залежності для оцінювання якості ЗВТ комплексним методом. Слід, однак, зазна-
чити, що сучасне трактування його фізичного змісту із урахуванням можливос-
тей мікроелектронних та інформаційних технологій потребує подальшого роз-
витку. Тому, логічним буде визначення коефіцієнта якості ЗВТ у цілому, як
добутку основних — інформаційного та енергетичного — коефіцієнтів та всіх
інших одиничних коефіцієнтів якості, які характеризують ЗВТ, як технічний виріб.
У результаті, такий показник якості свідчитиме, яким техніко-економічним кош-
том отримується даним ЗВТ певний обсяг вимірювальної інформації. У літера-
турі не описані особливості визначення енергетичного коефіцієнта (як відношен-
ня енергії завад до енергії, спожитої від вимірюваного об’єкта) якості ЗВТ для
вимірювання пасивної фізичної величини — електричного опору.
1. Фізична модель вимірювального кола омметрів
На практиці значна частина вимірювань опору зосереджена власне у високоом-
ному (понад 100 Ом) діапазоні, причому багато з вимірюваних об’єктів, наприк-
лад напівпровідникові структури, не допускають проведення вимірювань при
значних напругах та потужностях і мають нелінійну вольт-амперну характери-
тику. Тому, із зростанням значень вимірюваних опорів, домінуючим стає неба-
жаний вплив опорів ізоляції та зворотних струмів елементів вимірювального
кола. В сучасних цифрових омметрах, очевидно завдяки простоті апаратної реа-
лізації, здебільшого використовуються прямі методи з проміжним перетворенням
у напругу або в проміжок часу. Відомо, що при вимірюванні пасивної фізичної
величини — електричного опору, слід враховувати такі особливості: забезпечу-
вати інваріантність результату вимірювання до впливу параметрів ліній зв’язку і
до значення вимірювального струму та його змін; проводити вимірювання при
мінімально можливій розсіюваній в опорі потужності; зменшувати методичну
похибку, зумовлену шунтуванням вимірювального опору вхідним опором омметра.
Обмеження значення розсіюваної в опорі потужності призводить до змен-
шення значення перетворюваного сигналу, а отже й до зростання впливу завад, у
тому числі внутрішніх шумів і використання усереднювальних завадостійких
алгоритмів перетворення. За умови використання чотирипровідної лінії зв’язку,
пара струмових дротів якої включена послідовно з високим вихідним опором ге-
нератора вимірювального струму, а пара потенціальних дротів — з високим вхід-
ним опором омметра, забезпечується інваріантність результату вимірювання опо-
ру до значення опорів з’єднувальної лінії. У місцях з’єднань дротів ліній зв’язку
можуть виникати контактні е. р. с., значення яких суттєво змінюється зі зміною
умов довкілля. Окрім цього, адитивна складова похибки (АСП), зумовлена
ISSN 1816-1545 Фізико-математичне моделювання та інформаційні технології
2005, вип. 2, 185-193
187
напругами зміщення та вхідними струмами операційних підсилювачів (ОП) ом-
метра, суттєво збільшуватиме похибку вимірювання опору.
Інваріантність до значення вимірювального струму забезпечується при ви-
користанні як опорної для АЦП спаду напруги на зразковому резисторі [3] або
при використанні джерела напруги одночасно для формування значення вимірю-
вального струму і для створення значення опорної для АЦП напруги [4].
Так як при вимірюванні пасивної фізичної величини — електричного опо-
ру — слід зменшувати розсіювану в ньому потужність, то зменшуватиметься і
спад напруги на ньому, що, у кінцевому результаті, приводить до збільшення
впливу внутрішніх шумів. Оскільки, тільки при пропусканні певного значення
струму через вимірюваний опір створюється інформативний сигнал, який, у за-
гальному випадку, через довгі лінії зв’язку подається до вимірювача опору, то й
внутрішні шуми всього вимірювального тракту впливатимуть зовсім інакше, ніж
при вимірюванні напруги. У середньоомному (відносно низькоомному) піддіапа-
зоні тільки при використанні чотирипровідної лінії зв’язку можна забезпечити
інваріантність результату вимірювання до опорів цих ліній. При цьому живлення
вимірюваного опору доцільно здійснювати в режимі заданого струму, а спад на-
пруги на ньому перетворювати за допомогою потенціометричного вхідного кола.
З еквівалентної схеми вимірювання електричного опору визначимо вимірювальний
струм Іх (для випадку реалізації генератора струму (ГС) на основі сучасних ОП)
(рис. 1)
( ) шгсгсгсxншгсгсгсNNx rIrREI ∆+∆++=∆+∆++= 1)1( , (2)
де EN — напруга джерела опорної напруги генератора струму; RN — опір струмо-
задавального резистора;
гс
ОПN
N
гс
гс
гс
гс r
kRR
k
k
R
е
r
І
+
+
⋅
+
⋅+
+
=∆
1
1
11
— адитивна скла-
дова похибки АСП генератора струму; ОПгсгс RkеІ ,,, — вхідний струм, напруга
ГС
RХ
Rл3
RВ
ВП
еШХ
Рис. 1. Еквівалентна схема вхідного кола вимірювачів опору
ел3 ешл3
ешл1 ел1 Rл1
ел2 Rл2 ешл2
ел4 Rл4 ешл4
e0N RN
еш0N ЕN егс ешгс
ешв
Ішгс
Ішв
Василь Яцук
Фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів
188
зміщення, коефіцієнт передачі та вхідний опір операційного підсилювача генера-
тора струму відповідно; ( ) +
+
+
⋅
+
⋅+
+
+
+
+
=∆
гс
ОПN
N
шгс
гсN
шNNш
гс
шгс
шгс r
kRR
k
k
R
е
rR
ee
r
І
1
1
111
0
гс
гс
ллх
шлшлшх
r
r
RRR
еее
+
⋅
++
++
+
121
21 — еквівалентний шумовий струм генератора струму; eш0N,
eшN — шумові напруги джерела опорної напруги та струмозадавального резистора
генератора струму; шгсшгс еІ , — шумовий струм і шумова напруга операційного
підсилювача генератора струму; 21,, шлшлшх еее — шумові напруги вимірюваного
опору та опорів 21, лл RR ліній зв’язку відповідно; NNxн REI = — номінальне
значення вимірювального струму;
+⋅
+
++
=
ОП
N
N
ллх
гс R
R
kR
RRRr 1
)1(
21 , Rx — вимірю-
вальний опір.
Враховуючи, що коефіцієнт передачі сучасних ОП набагато більший від
одиниці (k>>1), то, за очевидної умови гсr >>1, подані вище співвідношення
можна спростити:
N
гс
гсгс R
еІ +=∆ ;
N
шNNшшгс
шгсшгс R
eeеІ ++
+=∆ 0 . Вираз для вхід-
ної напруги Uвх вимірювача опору запишемо у вигляді
шВВxixшгсгсxнвх RRIU ∆+∆+∆+⋅∆+∆+= )()( , (3)
де xiR∆ — зміна вимірюваного опору, зумовлена розсіюваною в ньому потуж-
ністю при протіканні вимірювального струму Іх; +++++=∆ 343 ( лxВВллВ RRІеее
)4лR+ — АСП вхідного кола вимірювача опору; ++++=∆ шВшлшлшхшВ ееее 43
)( 43 ллxшВ RRRІ +++ — шумова напруга вхідного кола вимірювача опору.
Як показує аналіз, у сучасних цифрових омметрах з метою забезпечення
інваріантності до значення вимірювального струму, як правило, для формування
значень вимірювального струму Іх і опорної ЕАЦП = kпаEN для АЦП напруги,
використовується єдине джерело опорної напруги EN, де kпа — коефіцієнт пере-
дачі формувача опорної для АЦП напруги. Тоді вираз коду Nx результату вимі-
рювання подамо так
шпапаNшNпа
вхмп
Ax ееeEk
UkkN
+++
=
)( 0
, (4)
де Ak — коефіцієнт перетворення АЦП; мпk — коефіцієнт передачі вхідного
масштабного перетворювача; пае — АСП формувача опорної для АЦП напруги;
шпае — шумова напруга формувача опорної для АЦП напруги.
Із врахуванням співвідношень (2), (3), нехтуючи членами вищих порядків
малості та вважаючи вхідний масштабний перетворювач безінерційним, перетво-
римо вираз коду Nx результату вимірювання опору
ISSN 1816-1545 Фізико-математичне моделювання та інформаційні технології
2005, вип. 2, 185-193
189
( ) ( )[ ]шxВxВNшxгсxггxix
Nпа
мпA
x RR
Rk
kkN γ+γ+γ+γ+δ+⋅= 1 , (5)
де xxixi RR∆=δ — відносна похибка перегріву вимірюваного опору; +=γ
хн
гс
xгг І
І
Nпа
па
N
гс
Ek
е
E
е
−+ — зведена похибка вимірювального струму, зумовлена АСП трак-
ту перетворення;
Nпа
шпа
N
шNшгс
хн
шгс
шxгс Ek
е
E
ее
І
І
+
+
+=γ — зведена похибка значення
вимірювального струму, зумовлена шумами генератора струму та формувача
опорної для АЦП напруги; [ ] NллxВВллxВ ERRRІеее )( 4343 +++++=γ — зведена
АСП вхідного кола вимірювача опору; [ +++++=γ xшВшВшлшлшхшxВ RІееее (43
] Nлл ERR )43 ++ — зведена шумова напруга вхідного кола вимірювача опору.
З рівняння (5), шляхом поділу коду Nx на масштабний коефіцієнт
NпампA Rkkk перетворення опору в код, отримаємо зведену до входу функцію пе-
ретворення вимірювача опору
( ) шxВNxВNшxгсxхгсxixxxN RRRRRR γ+γ+γ+γ+δ+= . (6)
Зі співвідношення (6) визначимо еквівалентний шумовий опір, зведений до
значення вимірюваного сигналу
+
+++=γ+γ=
па
шпа
шNшгсNшгс
N
x
шxВNшxгсxшxN k
еееRІ
Е
RRRR
[ ])( 4343 ллxшВшВшлшлшх
N
N RRRІееее
Е
R
+++++++ . (7)
Аналіз рівняння (7) показує, що еквівалентний шумовий опір, зведений до
значення вимірюваного сигналу, містить мультиплікативну та адитивну складові,
перша з яких визначається шумами генератора струму та формувача опорної для
АЦП напруги, а друга — шумами вимірюваного опору, ліній зв’язку та вхідного
кола вимірювача опору. Для зменшення еквівалентного шумового опору слід
збільшувати значення вимірювального струму, але це призведе до суттєвого (за
квадратичною залежністю) зростання похибки від перегріву вимірюваного
опору, оскільки її значення пропорційне до розсіюваної у вимірюваному опорі
потужності. Визначимо дисперсію еквівалентного шумового опору, спектральну
густину SReш якого можна подати виразом
+
+
+
=
f
G
S
E
R
f
G
S
E
RS еBf
еB
N
Nегсf
егс
N
x
ш 0
2
0
2
Re . (8)
Василь Яцук
Фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів
190
Тут 2
0
00
2
00
па
па
NгсNгсIегс k
SSSRSS +++= — еквівалентна спектральна густина білих
шумів генератора вимірювального струму та формувача опорної для АЦП напру-
ги; 22
папапаfNNfгсгсfNгсIгсІfегсf kfSfSfSRfSG +++= — еквівалентна дисперсія
шумів виду 1/f генератора вимірювального струму та формувача опорної для
АЦП напруги на еквівалентній частоті спряження білих шумів і шумів виду 1/f;
)( 4300403000 ллxIВВллхeB RRRSSSSSS ++++++= — еквівалентна спектральна
густина білих шумів за напругою вимірюваного опору, потенціальних ліній
зв’язку, вхідних кіл ЗВТ та білих шумів за струмом вхідних кіл ЗВТ;
( )434433 ллxІВІВfВBfлfллfлххfeBf RRRfSfSfSfSfSG ++++++= — еквівалентна
дисперсія шумів виду 1/f вимірюваного опору, вхідного кола вимірювача опору
та потенціальних ліній зв’язку на еквівалентній частоті спряження їх білих шумів
і шумів виду 1/f; 0гсІS , 0IВS — спектральні густини струмових білих шумів
генератора вимірювального струму та вхідного кола вимірювача опору; гсІfS ,
ІВfS , гсІf , IВf — відповідно спектральні густини струмових шумів виду 1/f гене-
ратора вимірювального струму та вхідного кола вимірювача опору і частоти їх
спряження з білими шумами; 0гсS , 0ВS , 0NS , 0паS , 30лS , 40лS — спектральні гус-
тини білих шумів генератора вимірювального струму, вхідного кола вимірювача
опору, струмозадавального резистора, формувача опорної для АЦП напруги та
потенціальних ліній зв’язку відповідно; гсfS , ВfS , NfS , паfS , fлS 3 , fлS 4 —
спектральна густина шумів виду 1/f, відповідно, генератора вимірювального
струму, вхідного кола вимірювача опору, струмозадавального резистора, форму-
вача опорної для АЦП напруги та потенціальних ліній зв’язку відповідно; гсf ,
Вf , Nf , паf , 3лf , 4лf — частоти спряження з білими шумами шумів виду 1/f
генератора вимірювального струму, вхідного кола вимірювача опору, струмозада-
вального резистора, формувача опорної для АЦП напруги та потенціальних ліній
зв’язку відповідно.
2. Дисперсія випадкової (шумової) похибки цифрового омметра
За умов, що корекція випадкової складової похибки здійснюється з частотою
ωкл=2πfкл, а граничне значення верхньої частоти смуги пропускання ωвч=2πfвч,
еквівалентну дисперсію вимірюваного опору, зумовлену впливом шумів вимірю-
вача опору, зведену до його входу, визначимо за співвідношенням
eB
N
N
гс
N
x D
E
RD
E
RD
22
Re
+
= , (9)
де ( ) клвчегсfклвчегсгс ffGffSD ln0 +−= — еквівалентна дисперсія вимірюваного
опору, зумовлена шумами генератора вимірювального струму та формувача
ISSN 1816-1545 Фізико-математичне моделювання та інформаційні технології
2005, вип. 2, 185-193
191
опорної для АЦП напруги; ( ) ( )клвчеBfклвчеBeB ffGffSD ln0 +−= — еквівалентна
дисперсія вимірюваного опору, зумовлена шумами вхідних кіл перетворення опору.
Аналіз співвідношення (9) показує, що вираз для еквівалентної дисперсії
вимірюваного опору, на відміну від дисперсії вимірюваної напруги, містить як
адитивну, так і мультиплікативну складові. Значення еквівалентної дисперсії ви-
мірюваного опору визначатиметься шумовими параметрами використаної еле-
ментної бази, смуги пропускання та частоти проведення калібрувань ЗВТ. На
рис. 2 позначено: дисперсія еквівалентного вимірюваного опору, зумовленого
шумами, з використанням ОП з мінімальним значенням спектральної густини
шумів напруги і максимальним значенням спектральної густини шумів струму,
відповідно, 11 — (S0V)min = 25·10-18 В2/Гц і (S0ІV)mах = 16·10-24 А2/Гц; середніми зна-
ченнями спектральної густини шумів напруги і шумів струму, відповідно, 21 —
VS0 = 25·10-17 B2/Гц і IVS0 = 10·10-25 А2/Гц; максимальним значенням спектраль-
ної густини шумів напруги і мінімальним значенням спектральної густини шумів
струму, відповідно, 31 — ( VS0 )mах = 25·10-16 B2/Гц і ( IVS0 )min = 25·10-30 А2/Гц; 12,
22, 32 — дисперсія білих шумів для тих самих параметрів ЗВТ). З аналізу рис. 2 та
рівняння (9) робимо висновок, що значення дисперсії DRe вимірюваного опору,
зведене до входу ЗВТ, в основному визначається спектральною густиною Sfe
шумів виду 1/f та частотою спряження ffe білого і 1/f шуму, особливо для малих
значень частоти fкл проведення калібрувань нульового рівня ЗВТ. Із зростанням
частоти fкл проведення калібрувань нульового рівня ЗВТ зменшуватиметься і
значення дисперсії DRe вимірюваного опору, зведене до входу ЗВТ.
1 .10 5 1 .10 4 1 .10 3 0.01 0.1 1 10 100
1 .10 14
1 .10 13
1 .10 12
1 .10 11
1 .10 10
1 .10 9
1 .10 8
1 .10 7
1 .10 6
1 .10 5
1 .10 4
1 .10 3
0.01
Рис. 2. Залежність дисперсії вимірюваного опору, зведеної до входу ЗВТ, зумовленої шумами,
від співвідношення між шумовими параметрами елементів і частотою проведення встановлень «нуля»
lgfкл
lgDRe
11
31
12
21
22 32
0,01
10–3
10–4
10–5
10–6
10–7
10–8
10–9
10–10
10–11
10–12
10–13
10–14
10–5 10–4 10–3 0,01 0,1 1 10 100
Василь Яцук
Фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів
192
3. Енергетичний коефіцієнт якості цифрових омметрів
При кількості омрxmвимвчe RRtfn == 2 статистично незалежних відліків вимірюва-
ного опору (Rxm, Rомр — відповідно максимальне значення вимірюваного опору та
значення вимірюваного опору, що відповідає одиниці молодшого розряду ЗВТ)
усереднене за час вимірювань максимальне значення середньоквадратичного від-
хилення σ0Rш = σ0R, зумовлене шумами, визначатиметься співвідношенням [5]:
eeRRш nDn Re00 =σ=σ . Ентропійне максимальне значення шумової напруги
∆Rеш для нормального закону розподілу цих флуктуацій перед наступним вста-
новленням нульових показів ЗВТ подамо виразом
V
N
N
гс
N
x
e
eш D
E
RD
E
R
n
ek
22
Re0Re 2
+
⋅
π
=σ=∆ . (10)
Зведена похибка, спричинена шумами, при амплітудній модуляції або ви-
мірюванні інтенсивності [2], наприклад, вимірюванні опору Rxm, із врахуванням
опорів джерела сигналу Rx та ліній зв’язку Rлз, визначиться так
2
2
2
2
Re
Re
1
2 N
V
хmN
гс
хm
x
exm
ш
ш E
D
RE
D
R
R
n
e
R
+
⋅
π
=
∆
=δ . (11)
З урахуванням співвідношень (10) та (11), корисну енергію Wкор, спожиту
від джерела вимірюваного сигналу, визначимо як вимRшeeкор tPnkW 4= , де
( )243
2
Re ллхвхвххнRш RRRRRIDР +++⋅= — потужність еквівалентного вхідного
шуму, Rвх — вхідний опір ЗВТ, Rx, Rл — опори джерела вимірюваного сигналу та
ліній зв’язку. Енергетичний коефіцієнт kReн якості ЗВТ при вимірюванні елект-
ричного опору із врахуванням тільки шуму (за гіпотетичної умови наявності
«ідеального» ЗВТ — без мультиплікативної та нелінійної складових похибки),
визначимо співвідношенням
+==== 2
2
2
2
2
Re
22
444
N
V
х
N
N
гс
ee
x
ee
вx
Rшee
вx
кор
Rен E
D
R
R
E
Dnk
R
Dnk
Р
Pnk
W
W
k , (12)
де
( ) вим
xвх
вхx
xнxвимвxвx t
RR
RRIRtРW 2
2
+
== — енергія, спожита від об’єкта за час вимі-
рювання tвим.
Висновки. Відмінністю виразу (12) для енергетичного коефіцієнта від запропо-
нованого у праці [5] є залежність визначеного енергетичного коефіцієнта kRен
якості ЗВТ від значень вимірюваного опору та струму, частоти fкл встановлення
нульових показів ЗВТ і опорів джерела вимірюваного сигналу та ліній зв’язку.
ISSN 1816-1545 Фізико-математичне моделювання та інформаційні технології
2005, вип. 2, 185-193
193
Із збільшенням частоти fкл встановлення нульових показів ЗВТ, значення енерге-
тичного коефіцієнта kRен якості ЗВТ наближуватиметься до визначеного в [2] зна-
чення, тобто визначатиметься тільки білим (термодинамічним) шумом.
У реальних умовах, будь-який ЗВТ для вимірювання опору має мультиплі-
кативну та нелінійну складові похибки, які суттєво зменшуватимуть кількість
розрізнюваних градацій N вимірюваної величини та його метрологічну надійність.
Література
[1] Новицкий П. В., Зегжда П. Д. Система основных понятий при анализе качества
измерительных средств // Измерительная техника. — 1971. — № 6. — С. 18-20.
[2] Электрические измерения неэлектрических величин. 5-е изд., перераб. и доп. /
Туричин А. М., Новицкий П. В., Левшина Е. С. и др.; под ред. Новицкого П. В. —
Л.: Энергия, 1975. — 576 с.
[3] Шморгун Е. И., Огирко Р. Н., Яцук В. А. и др. Общепромышленные цифровые при-
боры для измерения температуры А566 // Приборы и системы управления. — 1987. —
№ 10. — С. 27-30.
[4] Огирко Р. Н., Шморгун Е. И. Аналого-цифровые преобразователи сопротивления
терморезистивных датчиков // Контрольно-измерительная техника. — 1988. —
Вып. 44. — С. 41-49.
[5] Орнатский П. П. Теоретические основы информационно-измерительной техники. —
2-е изд., перераб. и доп. — К.: Вища шк., 1983. — 455 с.
Physical and Mathematical Model
for Energetic Coefficient of Digital Ohmmeter Quality
Vasyl Yatsuk
The physical and mathematical models for digital ohmmeters measuring circuit are suggested. In
the frame of the models mathematical expressions for the quality energetic coefficients both for
Nyquist and 1/f noises types were established. Operative metrological in situ checking of the
ohmmeter using the portable code control resistive measures is also proposed.
Физико-математическая модель энергетического
коэффициента качества цифровых омметров
Васыль Яцук
В статье предложены физическая и математическая модели измерительной цепи цифро-
вых омметров. На основании этих моделей установлены выражения для определения энер-
гетического коеффициента качества цифрових омметров с учётом как термодинамических
шумов, так и шумов вида 1/f. Предложено осуществлять оперативный метрологический
контроль омметров в условиях эксплуатации с использованием переносных кодоуправляе-
мых мер сопротивления.
Отримано 01.11.2005
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-20969 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1816-1545 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-11-28T14:44:29Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Центр математичного моделювання Інституту прикладних проблем механіки і математики ім. Я.С. Підстригача НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Яцук, В. 2011-06-13T18:23:27Z 2011-06-13T18:23:27Z 2005 Фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів / В. Яцук // Фіз.-мат. моделювання та інформ. технології. — 2005. — Вип. 2. — С. 185-193. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 1816-1545 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20969 53.08 У статті подано фізичну та математичну моделі вимірювального кола цифрових омметрів. На основі цих моделей встановлені вирази для визначення енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів із урахуванням як термодинамічних шумів, так і шумів виду 1/f. Запропоновано здійснювати оперативний метрологічний контроль омметрів в експлуатаційних умовах з використанням переносних кодокерованих мір опору. The physical and mathematical models for digital ohmmeters measuring circuit are suggested. In the frame of the models mathematical expressions for the quality energetic coefficients both for Nyquist and 1/f noises types were established. Operative metrological in situ checking of the ohmmeter using the portable code control resistive measures is also proposed. В статье предложены физическая и математическая модели измерительной цепи цифровых омметров. На основании этих моделей установлены выражения для определения энергетического коеффициента качества цифрових омметров с учётом как термодинамических шумов, так и шумов вида 1/f. Предложено осуществлять оперативный метрологический контроль омметров в условиях эксплуатации с использованием переносных кодоуправляемых мер сопротивления. uk Центр математичного моделювання Інституту прикладних проблем механіки і математики ім. Я.С. Підстригача НАН України Фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів Physical and Mathematical Model for Energetic Coefficient of Digital Ohmmeter Quality Физико-математическая модель энергетического коэффициента качества цифровых омметров Article published earlier |
| spellingShingle | Фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів Яцук, В. |
| title | Фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів |
| title_alt | Physical and Mathematical Model for Energetic Coefficient of Digital Ohmmeter Quality Физико-математическая модель энергетического коэффициента качества цифровых омметров |
| title_full | Фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів |
| title_fullStr | Фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів |
| title_full_unstemmed | Фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів |
| title_short | Фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів |
| title_sort | фізико-математична модель енергетичного коефіцієнта якості цифрових омметрів |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20969 |
| work_keys_str_mv | AT âcukv fízikomatematičnamodelʹenergetičnogokoefícíêntaâkostícifrovihommetrív AT âcukv physicalandmathematicalmodelforenergeticcoefficientofdigitalohmmeterquality AT âcukv fizikomatematičeskaâmodelʹénergetičeskogokoéfficientakačestvacifrovyhommetrov |