Добавочное сопротивление в тензометрических датчиках
Чт дек 01, 2005 19:58:33
Привет, ALL! 
Тензометрические мосты прекрасно зарекомендовали себя при измерениях, однако, существует проблема, заключающаяся в том, что использовать их можно по разному. В частности запитать один и тот же мост можно постоянным током или постоянным напряжением, непостоянным током и напряжением и т.д. Зарегистрировать также можно различные физические параметры (выходное напряжение, ток, сопротивление). Распространено задание характеристик первичного преобразователя в виде изменения относительного сопротивления.
Столкнулся с такой проблемой: Имеется оборудование и отлаженный механизм аттестации датчика при питании постоянным напряжением и регистрации выходного напряжения, но тот же самый датчик надо применить в дорогостоящей системе с питанием постоянным током и регистрацией относительного изменения сопротивления. (Сквозная тарировка невозможна, а выяснение тарировочной характеристики на одинаковой технике привело бы к закупке еще одного комплекта дорогого оборудования). Найти расчетные соотношения для "нормального" тензометрического моста, позволяющие пересчитать паспорт датчика из одних систем координат в другие оказалось не сложно, но тут и выяснилось, что внутри датчика имеется весьма ценное и нужное добавочное сопротивление для какой-то там компенсации, которое и испортило всю малину.
Добавочное сопротивление расположено внутри кожуха датчика. Его величина не нормирована и подстраивается в заводских условиях, чтобы обеспечить нормированное входное сопротивление питающей диагонали. Измерить его непосредственно невозможно, не разломав датчик. Сопротивление находится ву одной из питающих жил датчика.
При питании датчика постоянным напряжением на добавочном сопротивлении происходит падение напряжения. Если регистрация измерительного процесса производится также при питании постоянным напряжением проблемы не возникает: датчик аттестован в тех же условиях питания самого моста. Если питать датчик постоянным током, этот же ток весь придет и на мост, т.к. ток постоянен не зависимо от величины любого последовательно включенного сопротивления. Однако, если тарировочная характеристика получена при питании постоянным напряжением, необходимо внести поправку на добавочное сопротивление, которая, очевидно, будет:
k = (Rdat+Ra)/Rdat
где Rdat - сопротивление моста датчика по питающей диагонали
Ra - добавочное сопротивление.
Теперь вроде проблема свелась к нахождению неизвестного Ra в схеме из моста (4 резистора) и Ra в одной из питающих жил.
Если имеются 4 выхода датчика (два питающих и два измерительных), я, например, могу измерить сопротивления между любыми из выводов, составить, скажем, 6 уравнений с 5 неизвестными и выразить Ra. Я не смог решить эту задачу. По всей видимости, не хватает опыта рассчета подобных цепей. Применяемые методы приводят к слишком сложным для разрешения выражениям.
Затем я столкнулся с другим явлением:
Компенсация в немецких датчиках выполнена гораздо сложнее, чем в отечественных. Схемы разные. Первой идеей было привести все, что находится в питающей цепи в схеме датчика к единому эквивалентному сопротивлению (Ra) и пытаться рассчитать его подобным же способом. Глядя на схемы не могу не заметить, что некоторые из резисторов, находящихся в питающей диагонали, являются тензорезисторами, т.е. изменяют сопротивление при нагружении. Для некоторых типов датчиков вообще схемы не оказалось. И тут, после долгих экспериментов с разными датччиками, я нашел разновидность прецезионных датчиков, которые не имеют пролем с пересчетом тарировочной характеристики под питание постоянным током, т.е. пересчет осуществляется так, как будто компенсационной схемы вообще не существует. В этом типе датчика в цепи питания расположены два добавочных тензорезистора (изменяют сопротивление при деформации), соответственно в первой и второй питающей жиле, но возле самого разъема есть еще одно постонное сопротивление, соединяющее питающие жилы. Таким образом, зародилась идея, применив некий хитрый шунт, изменить свойства имеющихся датчиков так, чтобы они имели метод пересчета тарировочной характеристики, не зависящий от типа питания. Или скажем добиться того, чтоб сам мост питался все таки постоянным напряжением (или током), независимо от того, что подано на питание (постоянный ток или напряжение).
Итак, повторим вопросы:
1. Можно ли рассчитать добавочное сопротивление Ra по данным измерений сопротивлений между выходными жилами датчика для описанной отечественной схемы.
2. Можно ли модифицировать датчики, добавив скажем сопротивление между питающими жилами, так, чтобы метод пересчета тарировочной характеристики при питании постоянным током и напряжением не зависил от компенсационной схемы. Как это сделать.
Прошу прощения, что не могу привести картинок. По всей видимости с vpn при отсутсвии прямоо ип это не возможно.
Заранее всех благодарю, кто даст ценные советы.[/i][/b]
Тензометрические мосты прекрасно зарекомендовали себя при измерениях, однако, существует проблема, заключающаяся в том, что использовать их можно по разному. В частности запитать один и тот же мост можно постоянным током или постоянным напряжением, непостоянным током и напряжением и т.д. Зарегистрировать также можно различные физические параметры (выходное напряжение, ток, сопротивление). Распространено задание характеристик первичного преобразователя в виде изменения относительного сопротивления.
Столкнулся с такой проблемой: Имеется оборудование и отлаженный механизм аттестации датчика при питании постоянным напряжением и регистрации выходного напряжения, но тот же самый датчик надо применить в дорогостоящей системе с питанием постоянным током и регистрацией относительного изменения сопротивления. (Сквозная тарировка невозможна, а выяснение тарировочной характеристики на одинаковой технике привело бы к закупке еще одного комплекта дорогого оборудования). Найти расчетные соотношения для "нормального" тензометрического моста, позволяющие пересчитать паспорт датчика из одних систем координат в другие оказалось не сложно, но тут и выяснилось, что внутри датчика имеется весьма ценное и нужное добавочное сопротивление для какой-то там компенсации, которое и испортило всю малину.
Добавочное сопротивление расположено внутри кожуха датчика. Его величина не нормирована и подстраивается в заводских условиях, чтобы обеспечить нормированное входное сопротивление питающей диагонали. Измерить его непосредственно невозможно, не разломав датчик. Сопротивление находится ву одной из питающих жил датчика.
При питании датчика постоянным напряжением на добавочном сопротивлении происходит падение напряжения. Если регистрация измерительного процесса производится также при питании постоянным напряжением проблемы не возникает: датчик аттестован в тех же условиях питания самого моста. Если питать датчик постоянным током, этот же ток весь придет и на мост, т.к. ток постоянен не зависимо от величины любого последовательно включенного сопротивления. Однако, если тарировочная характеристика получена при питании постоянным напряжением, необходимо внести поправку на добавочное сопротивление, которая, очевидно, будет:
k = (Rdat+Ra)/Rdat
где Rdat - сопротивление моста датчика по питающей диагонали
Ra - добавочное сопротивление.
Теперь вроде проблема свелась к нахождению неизвестного Ra в схеме из моста (4 резистора) и Ra в одной из питающих жил.
Если имеются 4 выхода датчика (два питающих и два измерительных), я, например, могу измерить сопротивления между любыми из выводов, составить, скажем, 6 уравнений с 5 неизвестными и выразить Ra. Я не смог решить эту задачу. По всей видимости, не хватает опыта рассчета подобных цепей. Применяемые методы приводят к слишком сложным для разрешения выражениям.
Затем я столкнулся с другим явлением:
Компенсация в немецких датчиках выполнена гораздо сложнее, чем в отечественных. Схемы разные. Первой идеей было привести все, что находится в питающей цепи в схеме датчика к единому эквивалентному сопротивлению (Ra) и пытаться рассчитать его подобным же способом. Глядя на схемы не могу не заметить, что некоторые из резисторов, находящихся в питающей диагонали, являются тензорезисторами, т.е. изменяют сопротивление при нагружении. Для некоторых типов датчиков вообще схемы не оказалось. И тут, после долгих экспериментов с разными датччиками, я нашел разновидность прецезионных датчиков, которые не имеют пролем с пересчетом тарировочной характеристики под питание постоянным током, т.е. пересчет осуществляется так, как будто компенсационной схемы вообще не существует. В этом типе датчика в цепи питания расположены два добавочных тензорезистора (изменяют сопротивление при деформации), соответственно в первой и второй питающей жиле, но возле самого разъема есть еще одно постонное сопротивление, соединяющее питающие жилы. Таким образом, зародилась идея, применив некий хитрый шунт, изменить свойства имеющихся датчиков так, чтобы они имели метод пересчета тарировочной характеристики, не зависящий от типа питания. Или скажем добиться того, чтоб сам мост питался все таки постоянным напряжением (или током), независимо от того, что подано на питание (постоянный ток или напряжение).
Итак, повторим вопросы:
1. Можно ли рассчитать добавочное сопротивление Ra по данным измерений сопротивлений между выходными жилами датчика для описанной отечественной схемы.
2. Можно ли модифицировать датчики, добавив скажем сопротивление между питающими жилами, так, чтобы метод пересчета тарировочной характеристики при питании постоянным током и напряжением не зависил от компенсационной схемы. Как это сделать.
Прошу прощения, что не могу привести картинок. По всей видимости с vpn при отсутсвии прямоо ип это не возможно.
Заранее всех благодарю, кто даст ценные советы.[/i][/b]
тензометрические датчики
Сб дек 03, 2005 07:54:29
Добавочное сопротивление в тензометрических датчиках
Уважаемый Лесник,
я общался только с тензометрическими датчиками давления(датчики силы-то же самое в другом оформлении),поэтому речь поведу о том,что знаю.
В датчиках давления используются симметричные равноплечие полупроводниковые тензорезисторы,производимые в Зеленограде.(схема 1). Все сопротивления одинаковые с точностью 1%(замер по реальному датчику).Это-некомпенсированная схема,реагирует на изменение температуры,как и всякий полупроводник.Для компенсации этого явления в цепь питания моста вводится сопротивление с ТКС,обратным температурному (схема 2). Процесс подбора сопротивления может занять несколько циклов нагрев-измерение,особенно при температурах выше +80 градусов,и цена подобных датчиков удваивается.
Если предположить,что все тензодатчики одинаковые, а компенсирующее сопротивление одно- то его величина определяется двумя замерами.Подаём напряжение в диагональ CD, измеряем потребляемый ток и
по закону Ома вычисляем сопротивление; т.к. тензорезисторы одинаковые и включены последовательно-параллельно, и получится усреднённое сопротивление R1. Далее подаём напряжение и измеряем ток в цепи АВ; вычисляем сумму искомого и уже определённого сопротивления R1;вычитаем R1 из суммы- цель достигнута!. Сложнее,если мост симметричен только по диагонали АВ. Измерим омметром сопротивления резисторов BC и BD, далее действуем накатанным методом. Ещё хуже,когда компенсирующие сопротивления и сверху, и снизу (схема 3). Проводим дополнительно замеры при подаче напряжения в точки AC,AD,CB,DB. Получаем шесть уравнений с шестью неизвестными,которое можно решить в среде МАТЛАБ или вручную через вычисление матрицы ,что долго и грустно при потере навыков.
_____ Теперь о скользящем среднем- мы пользуемся другим способом. Наши процессы- практически постояннотоковые, один замер в секунду ,не синхронизировано с частотой питающей сети-а надо бы синхронизировать.
.Пришлите, пожалуйста,образцы графиков с несколькими видами сглаживания и без оного.
Можно даже график (несглаженный) в текстовом формате,попробую «прогладить» по-своему;укажите частоту дискретизации.
С уважением, Сэр Мурр
Уважаемый Лесник,
я общался только с тензометрическими датчиками давления(датчики силы-то же самое в другом оформлении),поэтому речь поведу о том,что знаю.
В датчиках давления используются симметричные равноплечие полупроводниковые тензорезисторы,производимые в Зеленограде.(схема 1). Все сопротивления одинаковые с точностью 1%(замер по реальному датчику).Это-некомпенсированная схема,реагирует на изменение температуры,как и всякий полупроводник.Для компенсации этого явления в цепь питания моста вводится сопротивление с ТКС,обратным температурному (схема 2). Процесс подбора сопротивления может занять несколько циклов нагрев-измерение,особенно при температурах выше +80 градусов,и цена подобных датчиков удваивается.
Если предположить,что все тензодатчики одинаковые, а компенсирующее сопротивление одно- то его величина определяется двумя замерами.Подаём напряжение в диагональ CD, измеряем потребляемый ток и
по закону Ома вычисляем сопротивление; т.к. тензорезисторы одинаковые и включены последовательно-параллельно, и получится усреднённое сопротивление R1. Далее подаём напряжение и измеряем ток в цепи АВ; вычисляем сумму искомого и уже определённого сопротивления R1;вычитаем R1 из суммы- цель достигнута!. Сложнее,если мост симметричен только по диагонали АВ. Измерим омметром сопротивления резисторов BC и BD, далее действуем накатанным методом. Ещё хуже,когда компенсирующие сопротивления и сверху, и снизу (схема 3). Проводим дополнительно замеры при подаче напряжения в точки AC,AD,CB,DB. Получаем шесть уравнений с шестью неизвестными,которое можно решить в среде МАТЛАБ или вручную через вычисление матрицы ,что долго и грустно при потере навыков.
_____ Теперь о скользящем среднем- мы пользуемся другим способом. Наши процессы- практически постояннотоковые, один замер в секунду ,не синхронизировано с частотой питающей сети-а надо бы синхронизировать.
.Пришлите, пожалуйста,образцы графиков с несколькими видами сглаживания и без оного.
Можно даже график (несглаженный) в текстовом формате,попробую «прогладить» по-своему;укажите частоту дискретизации.
С уважением, Сэр Мурр
- Вложения
-
- рисунок.rar
- (9.57 KiB) Скачиваний: 1169
Расчет сопротивления
Сб дек 03, 2005 18:58:59
С Матлабом не работал года 3. А считать придется по данным замеров во всех точках A,B,C,D
В отечественных датчиках компенсирующее сопротивление одно и мост условно симметричен по всем диагоналям, однако, метод определения R5 путем вычитания из сопротивления питающей диагонали сопротивления измерительной диагонали себя не зарекомендовал: получается слишком большая погрешность. При учете поравки по R5, определенной таким образом, провожу измерения с систематической составляющей погрешности 0,7 - 1%, а надо уложиться в предельно допускаемую 0,2. При питании постоянным напряжением все отлично получается, хотя, по идее, при питании током характеристики датчика более линейны. Предполагаемая причина - различия в сопротивлениях моста, а следовательно, неточное знание R5. Нужна общая методика рассчета, т.к. датчики придется аттестовывать регулярно.
По поводу импортных датчиков все гораздо хуже. Схемы у них более замысловатые, чем приведенные на рисунках. Поэтому подумываю реорганизовать сами датчики так, чтобы изменить их питание: перейти, так сказать, от источника питания током к эквивалентному источнику питания напряжением. Проблема заключается в том, что в измерительной диагонали усложненная схема, с которой я пока не разбирался. Предположительно измеряется выходной ток, а чтобы измерительная диагональ не была накоротко замкнута, на ней держится постоянное напряжение. Хотя точно пока не уверен.
Хуже всего то, что один такой "универсальный" датчик уже имеется, но погрешности все равно оставляют желать лучщего. Хотя здесь могут быть другие схемные причины, или сама система такая кривая. Меня всегда веселит, когда приносят отчеты по аттестации, в которых погрешность системы определяется как среднее погрешностей в отдельных точках шкалы, особенно, когда сами погрешности в точках не попадают в построенный для них толерантный интервал.
В отечественных датчиках компенсирующее сопротивление одно и мост условно симметричен по всем диагоналям, однако, метод определения R5 путем вычитания из сопротивления питающей диагонали сопротивления измерительной диагонали себя не зарекомендовал: получается слишком большая погрешность. При учете поравки по R5, определенной таким образом, провожу измерения с систематической составляющей погрешности 0,7 - 1%, а надо уложиться в предельно допускаемую 0,2. При питании постоянным напряжением все отлично получается, хотя, по идее, при питании током характеристики датчика более линейны. Предполагаемая причина - различия в сопротивлениях моста, а следовательно, неточное знание R5. Нужна общая методика рассчета, т.к. датчики придется аттестовывать регулярно.
По поводу импортных датчиков все гораздо хуже. Схемы у них более замысловатые, чем приведенные на рисунках. Поэтому подумываю реорганизовать сами датчики так, чтобы изменить их питание: перейти, так сказать, от источника питания током к эквивалентному источнику питания напряжением. Проблема заключается в том, что в измерительной диагонали усложненная схема, с которой я пока не разбирался. Предположительно измеряется выходной ток, а чтобы измерительная диагональ не была накоротко замкнута, на ней держится постоянное напряжение. Хотя точно пока не уверен.
Хуже всего то, что один такой "универсальный" датчик уже имеется, но погрешности все равно оставляют желать лучщего. Хотя здесь могут быть другие схемные причины, или сама система такая кривая. Меня всегда веселит, когда приносят отчеты по аттестации, в которых погрешность системы определяется как среднее погрешностей в отдельных точках шкалы, особенно, когда сами погрешности в точках не попадают в построенный для них толерантный интервал.
тензометрические датчики
Пн дек 05, 2005 06:09:12
Согласен с Вами,при разбросе сопротивлений тензомоста 1% получить
точность вычисления добавочного сопротивления 0,2%-нереально.
А что,в схему измерения нельзя ввести добавочное преобразование ?
Если вопрос глупый,можете не отвечать
Если замер далее обрабатывается на компе?
точность вычисления добавочного сопротивления 0,2%-нереально.
А что,в схему измерения нельзя ввести добавочное преобразование ?
Если вопрос глупый,можете не отвечать
Если замер далее обрабатывается на компе?
Не понял
Пн дек 05, 2005 20:48:41
Может глупый конечно вопрос 
Что ввести?
Что ввести?
добавочное сопротивление в тензодатчиках
Вт дек 06, 2005 06:46:44
Если возможна обработка после процесса измерения,то ввести добавочное преобразование параметра в процессе обработки 
Вт дек 06, 2005 17:15:56
Обработка и ведется программно. Поправку на предполагаемое добавочное сопротивление, рассчитанное из разности сопротивлений диагоналей датчика, при допущении симметричности моста, учитываю программно. Точность неудовлетворительная. Какие возможны преобразования?
Вывод
Ср дек 07, 2005 23:25:44
Выводы
Я для себя пришел к окончательному выводу, что это маразм.
Фирма решила сделать эксперимент, запитав тензометрический датчик не постоянным напряжением, а постоянным током.
Повод: при питании постоянным током характеристики датчика линейны (Если деформируется более одного плеча).
Результат:
1. Датчик невозможно аттестовать отдельно от системы, потому что так никто датчики не питает и нет соответствующего оборудования. Датчик невозможно аттестовать методом сквозного таража, потому что он находится в сборе с объектом измерения и из-за того, что на объекте измерения невозможно разместить огроменные прессы, даже если б можно было добраться до датчика.
2. Т.к. датчик не является просто мостом Уитсона, а содержит также другие элементы, в частности резисторы температурной компенсации, тарировочную характеристику, снятую при питании постоянным напряжением, невозможно пересчитать с достаточной точностью. Для типовых отечественных датчиков из-за того, что нельзя узнать точные значения сопротивлений всех резисторов внутри датчика. Для зарубежных датчиков - схема датчика настолько сложна, что от нее нельзя избавиться введением поправочного коэффициента.
3. Не имеет смысла применять датчики, выпускаемые отечественной и зарубежной промышленностью, т.к. они рассчитаны на питание постоянным напряжением. Стоимость их необоснованно велика из-за введения схем температурной компенсации, которую, как писал сэр Мурр, осуществит достаточно сложно. Однако эта температурная компенсация в данном случае (при питании постоянным током) никак не работает. Я не нашел датчиков, которые производятся для питания постоянным током. Датчики, схема которых представляет простой мост Уитсона, на прецизионность не тянут и для моих задач никогда не применялись.
4. При измерениях в условиях изменяющейся температуры погрешность, связанная с ТКС терморезисторов значительно превышает погрешности ничтожной нелинейности датчика при питании постоянным напряжением. В то же время, разработано (и мною применяются) методы учета такой нелинейности (От банального снятия градуировочных и калибровочных характеристик в нескольких точках до введения разного рода аппроксимаций - весьма точных и простых между прочем).
5. В целом подсчет показывает, что при приведении к максимуму измеряемого параметра, что и интересует реально заказчика, погрешность измерения (систематическая) составляет два (2!) процента!, при применении устаревшей и далеко не такой прецезионной техники я укладываюсь в погрешность 0,2% предельно допускаемую.
Вывод: Не надо покупать такие системы.
Обидно:
А альтернативы нет. Нужных мне систем не производят с 80 годов прошлого века, несмотря на бурное развитие техники.
В принципе, я это все предвидел с самого начала. Я уже так и предположил, когда только втягивался в эту работу. Меня уверяли, что новые системы гораздо лучше разваливающихся старых. Теперь, анализируя опыт измерений накопленный с 50 годов прошлого столетия нашими учеными и применявшийся моим предприятием, я прихожу к выводу, что современная измерительная техника находится в глубоком кризисе. Видно наш опыт слишком засекречен, чтобы остались люди, которые смогут теперь его применять.
Между тем шесть грузов на простых уравновешивающих весах можно померить грузы с погрешностью 6 сигма (если мерять по одному) и сигма, если мерять по 5 и выражать вес грузов из уравнений. Т.е. важна не только точность весов, но и методика измерений.
Современная проблема состоит в том, что пытаясь все упростить мы смотрим на процесс измерения по частям, не пытаясь обозреть всю технологию в целом.
Производители суперсовременных, суперпрецезионных, суперкрейтовых и мобильных систем, выполняя все эти якобы упрощения:
1. Специализацию под конкретные типы датчиков и диапазоны измерения (без разбора, существуют ли такие датчики в природе).
2. Отказ от системы калибровки, потому что шкала типа жестко линейна и не меняется, а чтобы калибровать надо подать эталонный сигнал гораздо более точный, чем сама система, что ведет к доп. расходам.
3. Отказ от несквозного таража, хотя в некоторых случаях сквозной тараж невозможен. В жестких же системах при несквозном тараже возникают погрешности воспроизведения условий функционирования: другое питание датчика, коэффициент усиления усилителя и др св-ва измерительного тракта.
4. Датчик при нагревании изменяет свои таражные свойства (НКП и РКП), при перегрузках изменяются таражные свойства датчика - и возникающие погрешности можно существенно скомпенсировать (для датчиков давления, тензометрия силы иметт другие проблемы, этому препятствующие) весьма простыми математическими методами (правдо не в реал тайме, а когда весь процесс известен).
совершенно игнорируют то, что имея АЦП, усилитель, вход по напряжению и корректно организованную систему калибрования и технологию регистрации возможно:
1. Зарегистрировать информацию от огромного кол-ва разных типов датчиков, в крайнем случае применив дополнительные унифицирующие устройства. (ну от струнных и всех таких с коих напряжение не снять нельзя зарегить, конечно)
2. Забыть напрочь об неоднозначности каналов и условий при несквозном тараже, потому что есть некий инвариант датчика, который не зависит от настроек усилителя, питания датчика и т.д. Сами знаете о чем говорю, если подумаете.
3. Система прецезионной калибровки не нужна, если рассматривать ее в контексте нужд измерения, а не как способ задания двух эталонных уровней напряжения - реперных точек шкалы. Классическая калибровка этим занимается? Нет, ее смысл в другом (ну и в этом тоже), и даже выполненная с той же точностью, что и сами измерения, она уничтожит большую часть моих проблем.
4. Мне не нужно под датчик каждого номинала покупать отдельный модуль. Более того, я могу сделать такой диапазон системы, который оптимально соответсвует измеряемому процессу, и сделать погрешность системы погрешностью измеряемого процесса, а не работать на 1/10 шкалы как идиот.
5. С НКП и РКП эта методология также помогает, если ее соблюсти в плане технологии регистрации и дальнейшей обработки.
Как это не порадоксально, но мы выпускаем жалкую технику. Если она даже 0,1, процесс можно померить с 10%. Из-за того, что борятся за точность вольтметра, а не всего процесса регистрации. Опросности жалкие (на 125 Гц мерять вам стационарные процессы на теплостанциях). Частоты среза фильтров жалкие (иначе не можем, помехи возбуждаются
, а раньше делали до 10 кГц без помех). А можно сделать все проще, дешевле, с реальной прецезионностью, а не мифической. Но мы же считаем что все это туфта. Сами не верим в теорию, статистику! Вот и есть блеф. Пишут одно, а реальные абсолютные погрешности несопоставимы с сгнившей техникой, сделанной с помощью кувалды и такой-то матери.
Почему немцы делают нормальные системы и продают их за баснословные цены. Но я и те не могу использовать - слишком кабели до датчиков короткие. Не могу я систему на объект прицепить. И получается что выбора у меня никакого, кроме как заказывать индивидуально или самому делать.
Хватит врать! Когда это прекратиться? Немцы делают расчеты по теориям информации Шеннона и негэнтропии Бриллюэна. Я считаю они только и есть как-то достоверны. Почему наши вымершие предшественники тоже говорили, что так надо считать, а госты так и не изменены - все по статистике, хотя она ничего и не показывает на практике. Скажете нерешаемые уравнения на краях диапазона, типа токо численные методы? А кто вообще придумал мерять на краях. Меряйте с запасом. И если хотите аттестовывать технику по статистике, так читайте госты, а не мухлюйте с цифрами:
1. Если меряете погрешность в разных точках шкалы, а потом усредняете и выдаете среднее как погрешность системы, что это? Думаете типа погрешность неэргодический, но стационарный в большом случайный процесс? Смотрите лучше. В каждой точке диапазона своя погрешность. Ее нельзя усреднять. А то приносят: вверху +50, внизу -50, усредненная - 0.
2. Систематическая, случайная, предельно допускаемая - это разные погрешности. Если считаете по выборкам - работает не теорвер, а статистика и теория оценок, и вы получаете не сами матожидания и сигмы, а их оценки с точностями, зависящими от выборки.
3. Если вы строите доверительный интервал для систематической погрешности системы, систематические погрешности в отдельных точках должны лежать внутри этого интервала. Если для случайной - аналогично.
4. Если вы строите толерантный интервал погрешности системы, погрешности в точках систематические обязаны в нем лежать. Это абсурд: утверждают, что единичное измерение находится в интервале, и в том же документе - среднее ни в одной точке шкалы не лежит в интервале погрешности единичного измерения.
5. Если нагружаете вперед и назад, значит предполагаете вариацию. Если есть вариация - нормируйте ее, или учитывайте погрешность вариации при построении толерантного интервала (называют еще некоторые суммарной погрешностью). Если нет вариации - нехрена туда сюда нагружать. Читайте госты и определяйте, значимо ли у вас вариация, дрейфует ли среднее. Как сказано там, так и делайте. Брать среднее по ступеням на прямом и обратном ходе здесь нельзя, если хотите строить для него доверительный интервал. Процесс не эргодический и не стационарный в большом при вариации. Среднее у выборок свои.
6. Если испытуете систему в точках шкалы - испутуйте в тех, которые внутри ее диапазона, а не снаружи. По-моему, очевидно. Кому нет - в госте написано для дураков. Как так умудряются аттестовать, что вне диапазона нагрузка лежит, погрешность немерянная, а потом осреднили - на те класс точности 0,1.
7. Если я вижу цифровой выход и биение выходного кода 1-2 разряда, то не какое это не нормальное распределение. Это сугубо дискретное распределение. Проверяем по критериям согласия хошь омегов в квадрате, хошь в хи, хошь как - на несколько порядков получаем омеге большие, чем при нормальном распределении. Остается токо уповать, что по Шеннону нормально распределенная помеха имеет дезинформационное действие большее, чем у любой другой помехи той же мощности (т.е. дисперсии).
Поглядел я и понял, что либо меряй процессы с граничной чатотой 1 Гц при сквозном тараже и системе под один датчик (а ведь одни делают на делта R/R 4*10в-3, другие 6, 8, 10, для питания 5, 6 вольт - никаких стандартов общепринятых нет), либо забудь и ничего не меряй. Либо трать миллионы и покупай импорт и думай, как до него протянуть кабель и не потерять сигнал. А старая то техника сгнила, не выпускают ее больше, ни запчастей к ней.
На рынке одна халтура и мистификация. Заказчику вешают лапшу на уши и даже не скрывают. В бумаге показывают очевидный абсурд, и никто и нечитает. Говорят - точность 0,1%. Точность или погрешность. И если погрешность, то какая? И если в процентах, то от чего? В процентах стало здорово. А абсолютная величина промаха увеличилась в 10 раз. Долго это так будет держаться? Или развалится вся измерительная техника в конец у нас в стране скоро? Будем токо термометры выпускать для подмышек.
Полный Абзац.
Я для себя пришел к окончательному выводу, что это маразм.
Фирма решила сделать эксперимент, запитав тензометрический датчик не постоянным напряжением, а постоянным током.
Повод: при питании постоянным током характеристики датчика линейны (Если деформируется более одного плеча).
Результат:
1. Датчик невозможно аттестовать отдельно от системы, потому что так никто датчики не питает и нет соответствующего оборудования. Датчик невозможно аттестовать методом сквозного таража, потому что он находится в сборе с объектом измерения и из-за того, что на объекте измерения невозможно разместить огроменные прессы, даже если б можно было добраться до датчика.
2. Т.к. датчик не является просто мостом Уитсона, а содержит также другие элементы, в частности резисторы температурной компенсации, тарировочную характеристику, снятую при питании постоянным напряжением, невозможно пересчитать с достаточной точностью. Для типовых отечественных датчиков из-за того, что нельзя узнать точные значения сопротивлений всех резисторов внутри датчика. Для зарубежных датчиков - схема датчика настолько сложна, что от нее нельзя избавиться введением поправочного коэффициента.
3. Не имеет смысла применять датчики, выпускаемые отечественной и зарубежной промышленностью, т.к. они рассчитаны на питание постоянным напряжением. Стоимость их необоснованно велика из-за введения схем температурной компенсации, которую, как писал сэр Мурр, осуществит достаточно сложно. Однако эта температурная компенсация в данном случае (при питании постоянным током) никак не работает. Я не нашел датчиков, которые производятся для питания постоянным током. Датчики, схема которых представляет простой мост Уитсона, на прецизионность не тянут и для моих задач никогда не применялись.
4. При измерениях в условиях изменяющейся температуры погрешность, связанная с ТКС терморезисторов значительно превышает погрешности ничтожной нелинейности датчика при питании постоянным напряжением. В то же время, разработано (и мною применяются) методы учета такой нелинейности (От банального снятия градуировочных и калибровочных характеристик в нескольких точках до введения разного рода аппроксимаций - весьма точных и простых между прочем).
5. В целом подсчет показывает, что при приведении к максимуму измеряемого параметра, что и интересует реально заказчика, погрешность измерения (систематическая) составляет два (2!) процента!, при применении устаревшей и далеко не такой прецезионной техники я укладываюсь в погрешность 0,2% предельно допускаемую.
Вывод: Не надо покупать такие системы.
Обидно:
А альтернативы нет. Нужных мне систем не производят с 80 годов прошлого века, несмотря на бурное развитие техники.
В принципе, я это все предвидел с самого начала. Я уже так и предположил, когда только втягивался в эту работу. Меня уверяли, что новые системы гораздо лучше разваливающихся старых. Теперь, анализируя опыт измерений накопленный с 50 годов прошлого столетия нашими учеными и применявшийся моим предприятием, я прихожу к выводу, что современная измерительная техника находится в глубоком кризисе. Видно наш опыт слишком засекречен, чтобы остались люди, которые смогут теперь его применять.
Между тем шесть грузов на простых уравновешивающих весах можно померить грузы с погрешностью 6 сигма (если мерять по одному) и сигма, если мерять по 5 и выражать вес грузов из уравнений. Т.е. важна не только точность весов, но и методика измерений.
Современная проблема состоит в том, что пытаясь все упростить мы смотрим на процесс измерения по частям, не пытаясь обозреть всю технологию в целом.
Производители суперсовременных, суперпрецезионных, суперкрейтовых и мобильных систем, выполняя все эти якобы упрощения:
1. Специализацию под конкретные типы датчиков и диапазоны измерения (без разбора, существуют ли такие датчики в природе).
2. Отказ от системы калибровки, потому что шкала типа жестко линейна и не меняется, а чтобы калибровать надо подать эталонный сигнал гораздо более точный, чем сама система, что ведет к доп. расходам.
3. Отказ от несквозного таража, хотя в некоторых случаях сквозной тараж невозможен. В жестких же системах при несквозном тараже возникают погрешности воспроизведения условий функционирования: другое питание датчика, коэффициент усиления усилителя и др св-ва измерительного тракта.
4. Датчик при нагревании изменяет свои таражные свойства (НКП и РКП), при перегрузках изменяются таражные свойства датчика - и возникающие погрешности можно существенно скомпенсировать (для датчиков давления, тензометрия силы иметт другие проблемы, этому препятствующие) весьма простыми математическими методами (правдо не в реал тайме, а когда весь процесс известен).
совершенно игнорируют то, что имея АЦП, усилитель, вход по напряжению и корректно организованную систему калибрования и технологию регистрации возможно:
1. Зарегистрировать информацию от огромного кол-ва разных типов датчиков, в крайнем случае применив дополнительные унифицирующие устройства. (ну от струнных и всех таких с коих напряжение не снять нельзя зарегить, конечно)
2. Забыть напрочь об неоднозначности каналов и условий при несквозном тараже, потому что есть некий инвариант датчика, который не зависит от настроек усилителя, питания датчика и т.д. Сами знаете о чем говорю, если подумаете.
3. Система прецезионной калибровки не нужна, если рассматривать ее в контексте нужд измерения, а не как способ задания двух эталонных уровней напряжения - реперных точек шкалы. Классическая калибровка этим занимается? Нет, ее смысл в другом (ну и в этом тоже), и даже выполненная с той же точностью, что и сами измерения, она уничтожит большую часть моих проблем.
4. Мне не нужно под датчик каждого номинала покупать отдельный модуль. Более того, я могу сделать такой диапазон системы, который оптимально соответсвует измеряемому процессу, и сделать погрешность системы погрешностью измеряемого процесса, а не работать на 1/10 шкалы как идиот.
5. С НКП и РКП эта методология также помогает, если ее соблюсти в плане технологии регистрации и дальнейшей обработки.
Как это не порадоксально, но мы выпускаем жалкую технику. Если она даже 0,1, процесс можно померить с 10%. Из-за того, что борятся за точность вольтметра, а не всего процесса регистрации. Опросности жалкие (на 125 Гц мерять вам стационарные процессы на теплостанциях). Частоты среза фильтров жалкие (иначе не можем, помехи возбуждаются
, а раньше делали до 10 кГц без помех). А можно сделать все проще, дешевле, с реальной прецезионностью, а не мифической. Но мы же считаем что все это туфта. Сами не верим в теорию, статистику! Вот и есть блеф. Пишут одно, а реальные абсолютные погрешности несопоставимы с сгнившей техникой, сделанной с помощью кувалды и такой-то матери.
Почему немцы делают нормальные системы и продают их за баснословные цены. Но я и те не могу использовать - слишком кабели до датчиков короткие. Не могу я систему на объект прицепить. И получается что выбора у меня никакого, кроме как заказывать индивидуально или самому делать.
Хватит врать! Когда это прекратиться? Немцы делают расчеты по теориям информации Шеннона и негэнтропии Бриллюэна. Я считаю они только и есть как-то достоверны. Почему наши вымершие предшественники тоже говорили, что так надо считать, а госты так и не изменены - все по статистике, хотя она ничего и не показывает на практике. Скажете нерешаемые уравнения на краях диапазона, типа токо численные методы? А кто вообще придумал мерять на краях. Меряйте с запасом. И если хотите аттестовывать технику по статистике, так читайте госты, а не мухлюйте с цифрами:
1. Если меряете погрешность в разных точках шкалы, а потом усредняете и выдаете среднее как погрешность системы, что это? Думаете типа погрешность неэргодический, но стационарный в большом случайный процесс? Смотрите лучше. В каждой точке диапазона своя погрешность. Ее нельзя усреднять. А то приносят: вверху +50, внизу -50, усредненная - 0.
2. Систематическая, случайная, предельно допускаемая - это разные погрешности. Если считаете по выборкам - работает не теорвер, а статистика и теория оценок, и вы получаете не сами матожидания и сигмы, а их оценки с точностями, зависящими от выборки.
3. Если вы строите доверительный интервал для систематической погрешности системы, систематические погрешности в отдельных точках должны лежать внутри этого интервала. Если для случайной - аналогично.
4. Если вы строите толерантный интервал погрешности системы, погрешности в точках систематические обязаны в нем лежать. Это абсурд: утверждают, что единичное измерение находится в интервале, и в том же документе - среднее ни в одной точке шкалы не лежит в интервале погрешности единичного измерения.
5. Если нагружаете вперед и назад, значит предполагаете вариацию. Если есть вариация - нормируйте ее, или учитывайте погрешность вариации при построении толерантного интервала (называют еще некоторые суммарной погрешностью). Если нет вариации - нехрена туда сюда нагружать. Читайте госты и определяйте, значимо ли у вас вариация, дрейфует ли среднее. Как сказано там, так и делайте. Брать среднее по ступеням на прямом и обратном ходе здесь нельзя, если хотите строить для него доверительный интервал. Процесс не эргодический и не стационарный в большом при вариации. Среднее у выборок свои.
6. Если испытуете систему в точках шкалы - испутуйте в тех, которые внутри ее диапазона, а не снаружи. По-моему, очевидно. Кому нет - в госте написано для дураков. Как так умудряются аттестовать, что вне диапазона нагрузка лежит, погрешность немерянная, а потом осреднили - на те класс точности 0,1.
7. Если я вижу цифровой выход и биение выходного кода 1-2 разряда, то не какое это не нормальное распределение. Это сугубо дискретное распределение. Проверяем по критериям согласия хошь омегов в квадрате, хошь в хи, хошь как - на несколько порядков получаем омеге большие, чем при нормальном распределении. Остается токо уповать, что по Шеннону нормально распределенная помеха имеет дезинформационное действие большее, чем у любой другой помехи той же мощности (т.е. дисперсии).
Поглядел я и понял, что либо меряй процессы с граничной чатотой 1 Гц при сквозном тараже и системе под один датчик (а ведь одни делают на делта R/R 4*10в-3, другие 6, 8, 10, для питания 5, 6 вольт - никаких стандартов общепринятых нет), либо забудь и ничего не меряй. Либо трать миллионы и покупай импорт и думай, как до него протянуть кабель и не потерять сигнал. А старая то техника сгнила, не выпускают ее больше, ни запчастей к ней.
На рынке одна халтура и мистификация. Заказчику вешают лапшу на уши и даже не скрывают. В бумаге показывают очевидный абсурд, и никто и нечитает. Говорят - точность 0,1%. Точность или погрешность. И если погрешность, то какая? И если в процентах, то от чего? В процентах стало здорово. А абсолютная величина промаха увеличилась в 10 раз. Долго это так будет держаться? Или развалится вся измерительная техника в конец у нас в стране скоро? Будем токо термометры выпускать для подмышек.
Полный Абзац.
Ср ноя 22, 2006 13:18:54
Я пока мельком эту тему посмотрел. Так, что только сразу могу сказать - точность и погрешность в западном (не говоря о торговом) понимании вещь довольно хитрая. Из разговора с одним немцем, стало понятно что вкладывается в понятие "точность" - он сказал так: "я беру датчик, и (грубо) опускаю его в одну и ту же контролируемую среду. Так я делаю несколько раз. Разница между измеренными величинами и будет точность." Т.е. в нашем понимании (РМГ 29-99) речь идёт о сходимости (повторяемости) результата измерений.
Сейчас я столкнулся и с другой вещью: "Допуск номинала сопротивления" - у нас это точность, с какой изготовлен резистор на заводе, а вот у западных (или восточных) а проще говоря, неизвестных производителей, в это понятие закладывается огромный ТКС, т.е. в рабочем диапазоне температур, сопротивление резистора не выйдет за пределы "допуска". Этот "допуск" они и указывают в обозначении резистора.
Уважаемый Лесник! Всё-таки, как с вами связаться?
Сейчас я столкнулся и с другой вещью: "Допуск номинала сопротивления" - у нас это точность, с какой изготовлен резистор на заводе, а вот у западных (или восточных) а проще говоря, неизвестных производителей, в это понятие закладывается огромный ТКС, т.е. в рабочем диапазоне температур, сопротивление резистора не выйдет за пределы "допуска". Этот "допуск" они и указывают в обозначении резистора.
Уважаемый Лесник! Всё-таки, как с вами связаться?
Последний раз редактировалось Мышонок Чт ноя 23, 2006 07:50:49, всего редактировалось 1 раз.
Ср ноя 22, 2006 15:11:52
Уважаемый Лесник! Вопросы в Ваших темах весьма серьёзные, надо обдумать.
Кстати при переходе с аналоговых на цифровые приборы многие недостатки именно цифровых описывались в наших учебниках. Хотя бы такое обстоятельство, что старые аналоговые приборы уже по сути являлись ФНЧ, т.е. были довольно помехоустойчивыми.
Были приборы и "для диссертаций", это тоже нельзя отрицать. Я недавно один такой зарубил - его хотели воскресить (70-80 год), но как выяснилось, он измерял не нужный параметр, а температуру. Почему-то при разработке упустили из виду, что температура в ходе технологического процесса изменяется (немного, на 11°, всего) и считали её постоянной. Контролируемый параметр в ходе процесса очень сложно зависел от разных факторов. В основе метода лежал метод измерения, зависящий от температуры контролируемой среды.
И получилось, что показывая якобы ход процесса, прибор показывал изменение температуры. Как потом выяснилось, технологи вели процесс по времени и другим параметрам, а прибор служил в основном для демонстрации начальству - уж больно красивые картинки на диаграммке рисовал.
Кстати при переходе с аналоговых на цифровые приборы многие недостатки именно цифровых описывались в наших учебниках. Хотя бы такое обстоятельство, что старые аналоговые приборы уже по сути являлись ФНЧ, т.е. были довольно помехоустойчивыми.
Были приборы и "для диссертаций", это тоже нельзя отрицать. Я недавно один такой зарубил - его хотели воскресить (70-80 год), но как выяснилось, он измерял не нужный параметр, а температуру. Почему-то при разработке упустили из виду, что температура в ходе технологического процесса изменяется (немного, на 11°, всего) и считали её постоянной. Контролируемый параметр в ходе процесса очень сложно зависел от разных факторов. В основе метода лежал метод измерения, зависящий от температуры контролируемой среды.
И получилось, что показывая якобы ход процесса, прибор показывал изменение температуры. Как потом выяснилось, технологи вели процесс по времени и другим параметрам, а прибор служил в основном для демонстрации начальству - уж больно красивые картинки на диаграммке рисовал.
ТЕНЗО
Чт ноя 23, 2006 01:42:24
Если у Вас есть выбор, то попробуйте использовать фольговые датчики, если они ещё существуют. Они выпускались и полумостовые и мостовые и с различной ориентацией тензорезисторов. И с температурной компенсацией там намного проще.
Питать датчик лучше током, если провода длинные. А в каких-то случаях оказывается, что снимать сигнал лучше с помощью преобразователя ток-напряжение (при входном сопротивлении стремящемся к нулю).
Питать датчик лучше током, если провода длинные. А в каких-то случаях оказывается, что снимать сигнал лучше с помощью преобразователя ток-напряжение (при входном сопротивлении стремящемся к нулю).
Re: ТЕНЗО
Чт ноя 23, 2006 07:53:25
Есть то они может и есть, но у нас сейчас сложилась тенденция, когда что-то требуется буквально в единичных экземплярах. Для изготовителей это абсолютно нерентабельно, а торговлю практически не интересуют изделия промышленного назначения.Боб писал(а):Если у Вас есть выбор, то попробуйте использовать фольговые датчики, если они ещё существуют. Они выпускались и полумостовые и мостовые и с различной ориентацией тензорезисторов. И с температурной компенсацией там намного проще.
Питать датчик лучше током, если провода длинные. А в каких-то случаях оказывается, что снимать сигнал лучше с помощью преобразователя ток-напряжение (при входном сопротивлении стремящемся к нулю).
Пт ноя 24, 2006 07:56:54
В продолжение: сейчас очень сильна "магия цифр" - приборов с цифровой индикацией. К сожалению, её влиянию подвержены и некоторые главные специалисты. Для примера приведу случай, от нашего прибора отказались по причине того, что в третьем знаке содержится ошибка. Купили забугорный - красивый вид, красивый проспект, на индикаторе 6 знаков. Читаю подробно проспект, буржуи честно пишут: погрешность измерения такая-то, в пересчёте она даёт точность измерения с 2 (Двумя!) знаками. Далее: дрейф нуля составляет 2 погрешности за 1 час, и это никак не компенсируется!Лесник писал(а):На рынке одна халтура и мистификация. Заказчику вешают лапшу на уши и даже не скрывают. В бумаге показывают очевидный абсурд, и никто и нечитает. Говорят - точность 0,1%. Точность или погрешность. И если погрешность, то какая? И если в процентах, то от чего? В процентах стало здорово. А абсолютная величина промаха увеличилась в 10 раз. Долго это так будет держаться? Или развалится вся измерительная техника в конец у нас в стране скоро?
Я задаю вопрос главному метрологу: вы это смотрели - он нет, у него же 6 знаков! Мол, чего тут смотреть. Второй вопрос: у вас сколько длится ТП, на который вы ставите эти приборы? Ответ (я и без него знал) 12-15 часов! Добиваю его: и что вы им измеряете???
Про точность измерений - старая поговорка метрологов: прибор с бесконечной точностью измерений в конечном счёте ничего не измеряет. Пример - измерить толщину лезвия микрометром, а потом попытаться измерить её же под микроскопом.
И вывод про цифровую индикацию - 4,5,6 и даже 8 разрядов в большинстве приборов только для рекламы. Реально нужно 2-3-4 разряда без ошибки, что в принципе эти приборы и дают. (скажем 8-ми разрядный прибор с ошибкой в 3-ем знаке.)
Не надо также забывать про микропроцессорную обработку - разрядность МП тоже определяет точность.
Пт ноя 24, 2006 20:21:01
Аесли к этому добавить и пресловутый ИСО9001, и требования обязательной сертификации всего используемого оборудования и парка измерительных приборов- можно вообще здравого смысла лишиться!
Сб фев 17, 2007 17:31:05
мышонок писал(а):
Уважаемый Лесник! Всё-таки, как с вами связаться?
Ближайшие полтора месяца буду в России. Вряд ли за это время смогу быть полезен.
Вс фев 18, 2007 12:46:38
Для Лесника.
Всегда буду рад видеть Вас на форуме.
Всегда буду рад видеть Вас на форуме.