Реализация спектрального метода определения динамических характеристик средств измерений
Another Title
Implementation of the Spectral Method for Determining of Measuring Instruments Dynamic Characteristics
Bibliographic entry
Сабитов, А. Ф. Реализация спектрального метода определения динамических характеристик средств измерений = Implementation of the Spectral Method for Determining of Measuring Instruments Dynamic Characteristics / А. Ф. Сабитов, И. А. Сафина // Приборы и методы измерений : научно-технический журнал. – 2020. – Т. 11, № 2. – С. 155-162.
Abstract
Основным требованием спектрального метода определения динамических характеристик средств измерений (СИ) является установление амплитудного спектра сигнала в его информативной части, включающей значение амплитудного спектра на нулевой частоте. Существующие низкочастотные анализаторы спектра имеют рабочий диапазон частот, лежащий выше нулевой частоты, что приводит к погрешности определения динамических характеристик СИ спектральным методом. Целью данной работы являлась разработка программы вычисления амплитудного спектра сигналов, начиная от нулевой частоты, для реализации спектрального метода определения динамических характеристик СИ на компьютерах, оснащённых математическим пакетом MatLab. Для реализации спектрального метода определения динамических характеристик средств измерений разработана программа в среде MatLab 2013b, позволяющая определять амплитудный спектр сигнала от нуля герц. В программе заложено считывание исходных данных из таблиц в формате Excel и представление вычисленного амплитудного спектра в виде диаграммы и таблицы отчётов. Показано, что разработанная программа вычисляет амплитудный спектр сигналов со средним квадратическим отклонением не более 3,4 % на интервале частот от 0 до 10 рад/с. Вычисленный амплитудный спектр позволяет определять постоянную времени апериодических средств измерений первого порядка с погрешностью не более 0,166 % при любом уровне помех, если их частоты находятся за пределами информационной части спектра. На примере высокочастотной помехи в переходной характеристике некоторых средств измерений продемонстрировано заявляемое преимущество спектрального метода определения динамических характеристик с использованием разработанной программы.
Abstract in another language
The spectral method for establishing dynamic response of measuring instruments basically requires determining the amplitude spectrum of the signal in its informative part that includes the amplitude spectrum at zero frequency. The operating frequency range of existing low-frequency spectrum analyzers is above zero frequency that leads to an uncertainty in dynamic response of measuring instruments determined by the spectral method. The purpose of this paper is to develop a program for calculating the signal amplitude spectrum, starting from zero frequency, to implement a spectral method for determining the dynamic response of measuring instruments on computers equipped with the MatLab package. To implement the spectral method for determining the dynamic response of measuring instruments, we developed a program in the MatLab 2013b environment that determines the signal amplitude spectrum from zero Hertz. The program reads the source data from Excel tables and presents the calculated amplitude spectrum as a chart and a report table. It is shown that the developed program calculates the signal amplitude spectrum with a standard deviation of not more than 3.4 % in the frequency range of 0 to 10 rad/s. The calculated amplitude spectrum allows determining the time constant of first-order aperiodic measuring instruments with an uncertainty of not more than 0.166 % at any noise level, if their frequencies are outside the information part of the spectrum. We demonstrated the claimed advantage of the spectral method for determining dynamic response using the developed program by the example of a high-frequency noise in the transient response of some measuring instruments.
View/
Collections
- Т. 11, № 2[8]