Выбор ИЗМеРИТеЛЬНОГО ПРИБОРА

Правильно выбрать измерительный прибор – значит применить такой прибор, основные характеристики которого соответствуют свойствам и параметрам исследуемого сигнала или цепи, а также требованиям решаемой задачи. Поскольку до проведения измерений сведения об объекте измерения и о свойствах сигнала весьма ограничены, то обычно опираются на принятую модель сигнала. Поэтому на практике прибор выбирают так, чтобы он должным образом соответствовал принятой модели. При этом учитывают все основные параметры сигнала, а не только тот, который подлежит измерению. Например, если объектом измерения (информативным параметром) служит максимальное значение напряжения прямоугольных импульсов периодической последовательности, то для выбора вольтметра важно знать и некоторые неинформативные параметры: длительность импульса, (она определяет ширину спектра сигнала и полосу пропускания выбираемого прибора), частоту следования импульсов или скважность.

Однако, руководствоваться только моделью при выборе прибора недостаточно, так как перед экспериментатором могут стоять различные задачи. Поэтому выбор прибора диктуется измерительной задачей, которая указывает параметр, подлежащий измерению. Предположим, что модель исследуемого сигнала представляет собой периодическую последовательность прямоугольных СВЧ радиоимпульсов. Если объектом измерения является частота следования импульсов, то выбирается сравнительно низкочастотный частотомер; если же нужно измерить несущую частоту, выбирают частотомер диапазона СВЧ.

В зависимости от характера решаемой задачи в одном случае требуются прямые измерения, в другом допустимы косвенные, а в третьем необходимо измерение полностью автоматизировать.

В некоторых ситуациях решающим фактором является продолжительность измерений, что и определяет требуемое быстродействие прибора. Иногда, выбирая измерительный прибор, во главу угла ставят габариты, массу, удобство эксплуатации, стоимость прибора.

Особо следует остановиться на выборе прибора, по классу точности. Встречаются люди, полагающие, что нужно стремиться применять приборы возможно более высокой точности и считающие, что чем выше точность измерений, тем лучше. Такой подход нерационален, он может повлечь неоправданно высокие стоимость и продолжительность измерений.

Допускаемая погрешность измерений определяется решаемой задачей. Не следует стремиться получить погрешность измерений, во много раз меньшую допускаемой. Например, если по условиям измерительной задачи требуется измерить напряжение постоянного тока с допускаемой погрешностью 5%, то не следует выбирать цифровой вольтметр, предназначенный для измерений с погрешностью менее 0,01%. В то же время, измерения, при которых возможная реальная погрешность выше допускаемой, неприемлемы. По результатам подобных измерений могут быть признаны годными бракованные изделия, сделаны неправильные выводы из экспериментов, пропущены признаки аварийных ситуаций (в том числе опасных для жизни человека).

Потребителя, знающего условия применения измерительного прибора, должны интересовать четыре составляющие погрешности прибора, обусловленные его свойствами: основная, дополнительная (функция влияния), динамическая (зависит как от инерционности измерительного прибора, так и от характеристик входного сигнала), энергетическая (зависит от соотношения между входным сопротивлением измерительного прибора и выходным сопротивлением объекта исследования). При оценке этих составляющих погрешности необходимо учитывать, что нормы, регламентируемые нормативно-технической документацией на измерительные приборы, отражают свойства не конкретного экземпляра прибора, а всей совокупности приборов данного типа. Следовательно, эти составляющие должны рассматриваться как случайные погрешности.

Соответственно допускаемой погрешности измерений выбирают класс точности прибора, который характеризует его свойства, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этого прибора. Могут существовать и другие причины, влияющие на общую погрешность измерений. Следует иметь в виду, что при использовании приборов, класс точности которых определяется допускаемой приведенной погрешностью, относительная погрешность показания зависит от выбора шкалы прибора по отношению к измеряемому значению. Следовательно, нужно выбирать прибор с таким пределом измерений, которое при ожидаемом значении измеряемой величины позволит наилучшим образом использовать класс точности прибора (условие близости измеряемой величины к конечному значению шкалы прибора).

Выбирая измерительный прибор, необходимо учитывать требования к форме фиксации результата измерения, т.е. можно применить приборы с аналоговыми или цифровыми индикаторами, приборы, снабженные регистрирующими устройствами (самописцы) или запоминающими устройствами, позволяющими хранить результаты измерений и вводить их в ЭВМ. Большинство микропроцессорных приборов удовлетворяет всей совокупности перечисленных требований.

Наконец, на решение о выборе прибора влияет предполагаемое его использование: будет ли он работать, как автономное средство измерения или включен в состав измерительной системы, организуемой с помощью интерфейса.