тематические погрешности

Работа добавлена на сайт samzan.net:

12. Личные погрешности. Постоянные систематические погрешности. Переменные систематические погрешности.

Погрешность измерения — оценка отклонения измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой) точности измерения.

Личные погрешности — погрешности, обусловленные степенью внимательности, сосредоточенности, подготовленности и другими качествами оператора.

Систематические погрешности - есть величины постоянные или изменяющиеся по определенному закону. Появление этих погрешностей обусловлено действием вполне определенной величины, например:

I) ошибки, природа которых известна: влияние температуры, статистического давления, влияние приемника на характер излучаемого акустического поля, неточность расстояния до источника звука и т.д. Величина их может быть определена расчетом или при дополнительном эксперименте. Эти ошибки могут быть устранены введением соответствующих поправок в результаты измерений;

2) ошибки известного происхождения, но неизвестной величины и знака. К ним относятся погрешности измерительных индикаторных приборов, определяемые классом точности прибора;

3) систематические ошибки, существование которых неизвестно, следовательно, не учтено при постановке эксперимента. Выявить такого рода ошибки можно лишь путем проведения намерений искомой величины другим методом, другим измерительным трактом и при других условиях эксперимента. Несовпадение результатов покажет, что в одной из проведенных измерительных процедур допущена неучтенная систематическая ошибка. Совпадение результатов (в пределах учтенной точности) обычно свидетельствует об отсутствии подобие систематических погрешностей или о том, что они присутствуют обеих сериях экспериментов;

4) систематические ошибки, обусловленные свойствами измеряемого объекта. Такие ошибки легко можно перевести в разряд случайных ошибок путем усреднения по времени, по ряду измерительных точек некоторой области частот. Перевод систематической ошибки в случайную позволяет существенно увеличить точность получаемых результатов.

Постоянные систематические погрешности возникают, например, при неправильной установке начала отсчета, неправильной градуировке и юстировке средств измерения и остаются постоянными при всех повторных наблюдениях. Поэтому, если уж они возникли, их очень трудно обнаружить в результатах наблюдений.

Переменные систематические погрешности изменяются в процессе измерений.

Среди переменных систематических погрешностей принято выделять прогрессивные и периодические.

Прогрессивная погрешность возникает, например, при взвешивании, когда одно из коромысел весов находится ближе к источнику тепла, чем другое, поэтому быстрее нагревается и удлиняется. Это приводит к систематическому сдвигу начала отсчета и к монотонному изменению показаний весов.

Периодическая погрешность присуща измерительным приборам с круговой шкалой, если ось вращения указателя не совпадает с осью шкалы.

Все остальные виды систематических погрешностей принято называть погрешностями, изменяющимися по сложному закону.

В тех случаях, когда при создании средств измерений, необходимых для данной измерительной установки, не удается устранить влияние систематических погрешностей, приходится специально организовывать измерительный процесс и осуществлять математическую обработку результатов. Методы борьбы с систематическими погрешностями заключаются в их обнаружении и последующем исключении путем полной или частичной компенсации. Основные трудности, часто непреодолимые, состоят именно в обнаружении систематических погрешностей, поэтому иногда приходится довольствоваться приближенным их анализом.

Постоянные систематические погрешности не влияют на значения случайных отклонений результатов наблюдений от средних арифметических, поэтому никакая математическая обработка результатов наблюдений не может привести к их обнаружению. Анализ таких погрешностей возможен только на основании некоторых априорных знаний об этих погрешностях, получаемых, например, при поверке средств измерений. Измеряемая величина при поверке обычно воспроизводится образцовой мерой, действительное значение которой известно. Поэтому разность между средним арифметическим результатов наблюдения и значением меры с точностью, определяемой погрешностью аттестации меры и случайными погрешностями измерения, равна искомой систематической погрешности.

Для исправления результатов наблюдений их складывают с поправками, равными систематическим погрешностям по величине и обратными им по знаку. Поправку определяют экспериментально при поверке приборов или в результате специальных исследований, обыкновенно с некоторой ограниченной точностью.

Систематическая погрешность, остающаяся после введения поправок на ее наиболее существенные составляющие включает в себя ряд элементарных составляющих, называемых неисключенными остатками систематической погрешности. К их числу относятся:

погрешности определения поправок;
погрешности, зависящие от точности измерения влияющих величин, входящих в формулы для определения поправок;
погрешности, связанные с колебаниями влияющих величин (температуры окружающей среды, напряжения питания и т. д.).

Перечисленные погрешности малы, и поправки на них не вводятся.

13. Прогрессивная погрешность. Периодическая погрешность. Способы обнаружения систематических погрешностей. Введение поправок.

Способы обнаружения систематических погрешностей.

Ценность полученных при поверке результатов определяется их постоянством в течение некоторого промежутка времени и независимостью от тех изменений внешних условий, которые допустимы при эксплуатации средств измерений с заданной точностью. Тогда полученные при поверке данные могут быть использованы для вычисления поправок, необходимых для исправления результатов наблюдений.

Одним из наиболее действенных способов обнаружения систематических погрешностей в ряде результатов наблюдений является построение графика последовательности неисправленных значений случайных отклонений результатов наблюдений от средних арифметических.

Рассматриваемый способ обнаружения постоянных систематических погрешностей можно сформулировать следующим образом: если неисправленные отклонения результатов наблюдений резко изменяются при изменении условий наблюдений, то данные результаты содержат постоянную систематическую погрешность, зависящую от условий наблюдений.

При прогрессивной систематической погрешности последовательность неисправленных отклонений результатов наблюдений обнаруживает тенденцию к возрастанию или убыванию.

Если же в ряде результатов наблюдений присутствует периодическая систематическая погрешность, то группы знаков плюс и минус в последовательности неисправленных отклонений результатов наблюдений могут периодически сменять друг друга, если, конечно, случайные погрешности не особенно велики.

(59)

где и – соответственно исправленный и неисправленный результаты наблюдений, – среднее арифметическое значение поправки, определяемые экспериментально.

Поправки могут задаваться также в виде формул, по которым они вычисляются для каждого конкретного случая. Например, при измерениях и поверках с помощью образцовых манометров следует вводить поправки к их показаниям на местное значение ускорения свободного падения

где – измеряемое давление.

Введением поправки устраняется влияние только одной вполне определенной систематической погрешности, поэтому в результаты измерения зачастую приходится вводить очень большое число поправок. При этом вследствие ограниченной точности определения поправок накапливаются случайные погрешности и дисперсия результата измерения увеличивается.

Поправку имеет смысл вводить до тех пор, пока она уменьшает доверительные границы погрешности.

14. Погрешности средств измерений. Метрологические характеристики средств измерений.

Нормирование метрологических характеристик средств измерений.

Метрологическими характеристиками, согласно ГОСТ 8.009-84, называются технические характеристики, описывающие эти свойства и оказывающие влияние на результаты и на погрешности измерений, предназначенные для оценки технического уровня и качества средства измерений, для определения результатов измерений и расчетной оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений.

Характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называются нормируемыми, а определяемые экспериментально — действительными.

Ниже приведена номенклатура метрологических характеристик:

Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (без введения поправок):

- Функция преобразования измерительного преобразователя, а также измерительного прибора с неименованной шкалой;
- Значение однозначной меры;
- Цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры;
- Вид выходного кода для цифровых средств измерений;

Характеристики погрешностей средств измерений;
Характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам;
Динамические погрешности средств измерений (переходная характеристика, АЧХ, АФХ и т.д.).

Под нормированием понимается установление границ на допустимые отклонения реальных метрологических характеристик средств измерений от их номинальных значений. Только посредством нормирования метрологических характеристик можно добиться их взаимозаменяемости и обеспечить единство измерений в государстве. Реальные значения метрологических характеристик определяют при изготовлении средств измерений и затем проверяют периодически во время эксплуатации. Если при этом хотя бы одна из метрологических характеристик выходит за установленные границы, то такое средство измерений либо подвергают регулировке, либо изымают из обращения [11].

Нормы на значения метрологических характеристик устанавливаются стандартами на отдельные виды средств измерения. При этом делается различие между нормальными и рабочими условиями применения средств измерения.

Нормальными считаются такие условия применения средств измерений, при которых влияющие на процесс измерения величины (температура, влажность, частота, напряжение питания, внешние магнитные поля и т.д.), а также неинформативные параметры входных и выходных сигналов находятся в нормальной для данных средств измерений области значений, т.е. в такой области, где их влиянием на метрологические характеристики можно пренебречь. Нормальные области значений влияющих величин указываются в стандартах или технических условиях на средства измерений данного вида в форме номиналов с нормированными отклонениями, например, температура должна составлять 20±2°С, напряжение питания – 220 В±10% или в форме интервалов значений (влажность 30 – 80 %).

Рабочая область значений влияющих величин шире нормальной области значений. В ее пределах метрологические характеристики существенно зависят от влияющих величин, однако их изменения нормируются стандартами на средства измерений в форме функций влияния или наибольших допустимых изменений. За пределами рабочей области метрологические характеристики принимают неопределенные значения.

Для нормальных условий эксплуатации средств измерений должны нормироваться характеристики суммарной погрешности и ее систематической и случайной составляющих. Суммарная погрешность средств измерений в нормальных условиях эксплуатации называется основной погрешностью и нормируется заданием предела допускаемого значения , т.е. того наибольшего значения, при котором средство измерений еще может быть признано годным к применению.

Перечисленные выше метрологические характеристики следует нормировать не только для нормальной, но и для всей рабочей области эксплуатации средств измерений, если их колебания, вызванные изменениями внешних влияющих величин и неинформативных параметров входного сигнала в пределах рабочей области, существенно меньше номинальных значений. В противном случае эти характеристики нормируются только для нормальной области, а в рабочей области нормируются дополнительные погрешности путем задания функций влияния или наибольших допустимых изменений раздельно для каждого влияющего фактора; в случае необходимости – и для совместного изменения нескольких факторов. Функции влияния нормируются формулой, числом, таблицей или задаются в виде номинальной функции влияния и предела допускаемых отклонений от нее.

Для используемых по отдельности средств измерений, точность которых заведомо превышает требуемую точность измерений, нормируются только пределы допускаемого значения суммарной погрешности и наибольшие допустимые изменения метрологических характеристик. Если же точность средств измерений соизмерима с требуемой точностью измерений, то необходимо нормировать раздельно характеристики систематической и случайной погрешности и функции влияния. Только с их помощью можно найти суммарную погрешность в рабочих условиях применения средств измерений.

Динамические характеристики нормируются путем задания номинального дифференциального уравнения или передаточной, переходной, импульсной весовой функции. Одновременно нормируются наибольшие допустимые отклонения динамических характеристик от номинальных.

15. Классы точности средств измерений. Регулировка и градуировка средств измерений. Калибровка средств измерений.

Под классом точности средств измерений понимают их обобщённые характеристики, определяемые пределами допускаемых основной и дополнительной погрешности, а также другими свойствами средств измерений, влияющими на их точность, значения которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерений.
Средствам измерений с двумя или более диапазонами измерений одной и той же физической величины допускается присваивать два или более класса точности. Например, электроизмерительному прибору, предназначенному для измерения силы постоянного тока в диапазонах 0-10; 0-20; 0-50 А, могут быть для отдельных диапазонов присвоены различные классы точности.
Средствам измерений, предназначенным для измерений двух или более физических величин, допускается присваивать различные классы точности для каждой измеряемой величины. Например, электроизмерительному прибору, предназначенному для измерений электрического напряжения и сопротивления, могут быть присвоены два класса точности: один как вольтметру, другой - как омметру.
Средства измерений должны удовлетворять требованиям к метрологическим характеристикам, установленным для присвоения класса точности как при выпуске их из производства, так и в ходе эксплуатации.
Средствам измерений при их разработке присваивают классы точности с учётом результатов государственных приемочных испытаний. Если в стандарте или технических условиях установлено несколько классов точности, то допускается присваивать класс точности при выпуске из производства, а также понижать класс точности по результатам поверки. Например, класс точности для концевых мер длины может быть присвоен при выпуске мер из производства или изменен в процессе эксплуатации, если в ходе её отклонение длины меры от номинального значения превысило предел допускаемых отклонений для класса точности, присвоенного ранее.
Обозначения классов точности наносится на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений, приводятся в нормативных и технических документах. Обозначения могут иметь форму заглавных букв латинского алфавита или римских цифр (I, II, III, IV и т.д.) с добавлением условных знаков. Смысл этих обозначений раскрывается в нормативной и технической документации. Если класс точности обозначается арабскими цифрами с добавлением условного знака, то эти цифры непосредственно устанавливают оценку снизу точности показаний средства измерений.
Единые правила установления пределов допускаемых погрешностей по классам точности измерений регламентирует ГОСТ 8.401 – 80.

Используя методы теории точности, всегда можно найти такие допуски на параметры элементов измерительного прибора, соблюдение которых гарантировало бы и без регулировки получение их с погрешностями, меньшими допустимых пределов. Однако во многих случаях эти допуски оказываются настолько малы, что изготовление прибора с заданными пределами допускаемых погрешностей становится технологически неосуществимым. Выйти из положения можно двумя путями: во-первых, расширить допуски на параметры некоторых элементов приборов и ввести в его конструкцию дополнительные регулировочные узлы, способные компенсировать влияние отклонений этих параметров от их номинальных значений, а во-вторых, осуществить специальную градуировку измерительного прибора.

В большинстве случаев в измерительном приборе можно найти или предусмотреть такие элементы, вариация параметров которых наиболее заметно сказывается на его систематической погрешности, главным образом погрешности схемы, аддитивной и мультипликативной погрешностях.

В общем случае в конструкции измерительного прибора должны быть предусмотрены два регулировочных узла: регулировка нуля и регулировка чувствительности. Регулировкой нуля уменьшают влияние аддитивной погрешности, постоянной для каждой точки шкалы, а регулировкой чувствительности уменьшают мультипликативные погрешности, меняющиеся линейно с изменением измеряемой величины. При правильной регулировке нуля и чувствительности уменьшается влияние погрешности схемы прибора. Кроме того, некоторые приборы снабжаются устройствами для регулировки погрешности схемы.

После регулировки нуля, т.е. устранения аддитивной погрешности, систематическая погрешность обращается в нуль на нижнем пределе измерения, а в диапазоне измерения принимает значения, являющиеся случайной функцией измеряемой величины.

Более высокими метрологическими характеристиками обладают измерительные приборы, имеющие узел регулировки чувствительности. Наличие такой регулировки позволяет поворачивать статическую характеристику, что открывает большие возможности для снижения погрешности схемы и, главным образом, мультипликативной погрешности. Так, одновременной регулировкой нуля и чувствительности можно свести систематическую погрешность к нулю сразу в нескольких точках шкалы прибора. От правильности выбора таких точек зависят значения оставшихся после регулировки систематических погрешностей в других точках шкалы.

Теория регулировки должна дать ответ на вопрос, какие точки шкалы следует выбрать в качестве точек регулировки. Однако общего решения этой задачи еще не найдено. Трудность решения усугубляется тем, что положение этих точек на шкале определяется не только схемой и конструкцией прибора, но и технологией изготовления его элементов и узлов.

На практике в качестве точек регулировки принимают начальное и конечное, среднее и конечное или начальное, среднее и конечное значения измеряемой величины в диапазоне измерения. При этом значения систематической погрешности близки к минимально возможным, поскольку в действительности точки регулировки часто располагаются близко к началу, середине или концу шкалы.

Таким образом, под регулировкой средств измерения понимается совокупность операций, имеющих целью уменьшить основную погрешность до значений, соответствующих пределам ее допускаемых значений путем компенсации систематической составляющей погрешности средств измерений, т.е. погрешности схемы, мультипликативной и аддитивной погрешностей.

Градуировкой называется процесс нанесения отметок на шкалы средств измерений, а также определение значений измеряемой величины, соответствующих уже нанесенным отметкам для составления градуировочных кривых или таблиц.

Различают следующие способы градуировки.

1. Использование типовых шкал. Для подавляющего большинства рабочих и многих образцовых приборов используют типовые шкалы, которые изготовляются заранее в соответствии с уравнением статической характеристики идеального прибора. Если статическая характеристика линейна, то шкала оказывается равномерной. При регулировке параметрам элементов прибора экспериментально придают такие значения, при которых погрешность в точках регулировки становится равной нулю.

2. Индивидуальная градуировка шкал. Индивидуальную градуировку шкал осуществляют в тех случаях, когда статическая характеристика прибора нелинейна или близка к линейной, но характер изменения систематической погрешности в диапазоне измерения случайным образом меняется от прибора к прибору данного типа (например, вследствие разброса нелинейности характеристик чувствительного элемента) так, что регулировка не позволяет уменьшить основную погрешность до пределов ее допускаемых значений.

Индивидуальную градуировку проводят в следующем порядке.

На предварительно отрегулированном приборе устанавливают циферблат с еще не нанесенными отметками. К измерительному прибору подводят последовательно измеряемые величины нескольких, наперед заданных или выбранных значений. На циферблате наносят отметки, соответствующие положениям указателя при этих значениях измеряемой величины, а расстояния между отметками делят на равные части.

При индивидуальной градуировке систематическая погрешность уменьшается во всем диапазоне измерения, а в точках, полученных при градуировке она достигает значения, равного погрешности обратного хода.

3. Градуировка условной шкалы. Условной называется шкала, снабженная некоторыми условными равномерно нанесенными делениями, например, через миллиметр или угловой градус. Градуировка шкалы состоит в определении при помощи образцовых мер или измерительных приборов значений измеряемой величины. В результате определяют зависимость числа делений шкалы, пройденных указателем от значений измеряемой величины. Эту зависимость представляют в виде таблицы или графика. Если необходимо избавиться и от погрешности обратного хода, градуировку осуществляют раздельно при прямом и обратном ходе.

Калибровка средств измерений - это совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и/или пригодности к применению средств измерений, не подлежащих государственному метрологическому контролю и надзору. Под пригодностью средства измерения подразумевается соответст-вие его метрологических характеристик ранее установленным техническим требованиям, которые могут содержаться в норма-тивном документе или определяться заказчиком. Вывод о пригодности делает калибровочная лаборатория.
Возможные варианты организации калибровочных работ :

	предприятие самостоятельно организует у себя проведе-ние калибровочных работ и не аккредитуется ни в какой системе;
	предприятие, заинтересованное в повышении конкурентоспособности продукции, аккредитуется в Российской системе калибровки (РСК) на право проведения калибровочных работ от имени аккредитовавшей его организации;
	предприятие аккредитуется в РСК с целью выполнения калибровочных работ на коммерческой основе;
	предприятия, аккредитовавшиеся на право поверки средств измерений, одновременно получают аттестат аккредитации на право проведения калибровочных работ по тем же видам (областям) измерений;
	метрологические институты и органы Государственной метрологической службы регистрируются в РСК одновременно как органы аккредитации и как калибровочные организации;
	аккредитация предприятия в качестве калибровочной лаборатории в зарубежной калибровочной службе открытого типа

Допускается применение четырех методов поверки(калибровки) средств измерений :
*непосредственное сличение с эталоном; сличение с помощью компаратора;

*прямые измерения величины; косвенные измерения величины.

Метод непосредственного сличения поверяемого (калиб-руемого) средства измерения с эталоном соответствующего раз-ряда широко применяется для различных средств измерений в таких областях, как электрические и магнитные измерения, для определения напряжения, частоты и силы тока. В основе метода лежит проведение одновременных измерений одной и той же физической величины поверяемым (калибруемым) и эталонным приборами. При этом определяют погрешность как разницу показаний поверяемого и эталонного средств измерений, принимая показания эталона за действительное значение величины. Достоинства этого метода в его простоте, наглядности, возможности применения автоматической поверки (калиб-ровки), отсутствии потребности в сложном оборудовании.

Для второго метода необходим компаратор - прибор сравнения, с помощью которого сличаются поверяемое (калибруемое) и эталонное средства измерения. Потребность в компараторе возникает при невозможности сравнения показаний приборов, измеряющих одну и ту же величину, например, двух вольтметров, один из которых пригоден для постоянного тока, а другой - переменного. В подобных ситуациях в схему поверки (калибровки) вводится промежуточное звено - компаратор. Для приведенного примера потребуется потенциометр, который и будет компаратором. На практике компаратором может служить любое средство измерения, если оно одинаково реагирует на сигналы как поверяемого (калибруемого), так и эталонного измерительного прибора. Достоинством данного метода специалисты считают последовательное во времени сравнение двух величин.

Метод прямых измерений применяется, когда имеется возможность сличить испытуемый прибор с эталонным в определенных пределах измерений. В целом принцип этого метода аналогичен методу непосредственного сличения, но методом прямых измерений производится сличение на всех числовых отметках каждого диапазона (и поддиапазонов, если они имеются в приборе). Метод прямых измерений применяют, например, для поверки или калибровки вольтметров постоянного электрического тока.

Метод косвенных измерений применяется, когда действительные значения измеряемых величин невозможно определить прямыми измерениями либо когда косвенные измерения оказываются более точными, чем прямые. Этим методом определяют вначале не искомую характеристику, а другие, связанные с ней определенной зависимостью. Искомая характеристика определяется расчетным путем. Например, при поверке (калибровке) вольтметра постоянного тока эталонным амперметром устанавливают силу тока, одновременно измеряя сопротивле-ние. Расчетное значение напряжения сравнивают с показателями калибруемого (поверяемого) вольтметра. Метод косвенных измерений обычно применяют в установках автоматизирован-ной поверки (калибровки).

16. Метрологические требования к характеристикам измерительных преобразователей.

Измерительные преобразователи – приемники и излучатели звукового давления должны отвечать специальным требованиям: высокая стабильность их характеристик во времени и зависимости от внешних условий – температуры, статического давления, состава окружающей среды, широкому диапазону рабочих частот; монотонности частотной характеристики; малые нелинейные искажения; возможность создания звукового поля, соответствующего какому-либо конкретному виду измерений. Другие требования связаны с определенными видами измерений: эффективностью, частотным диапазоном, динамическим диапазоном, его габаритными размерами, весом и др.

Чувствительность электроакустических преобразователей в режиме излучения

где P – звуковое давление, создаваемое преобразователем на заданном расстоянии, Н/м2;

I - ток возбуждения преобразователя, А.

Чувствительность в режиме приема, (чувствительность по полю), мВ/Па

где U – напряжение на выходе преобразователя, мВ,

P – звуковое давление в месте размещения преобразователя, Н/м2.

Чувствительность по давлению.

где U – напряжение на выходе преобразователя, мВ,

PПР – звуковое давление действующее на преобразователь, Н/м2.

17. Характеристики акустических измерительных излучателей и приемников. Частотный диапазон. Динамический диапазон.

Чувствительность электроакустических преобразователей в режиме излучения

где P – звуковое давление, создаваемое преобразователем на заданном расстоянии, Н/м2;

I - ток возбуждения преобразователя, А.

Чувствительность в режиме приема, (чувствительность по полю), мВ/Па

где U – напряжение на выходе преобразователя, мВ,

P – звуковое давление в месте размещения преобразователя, Н/м2.

Чувствительность по давлению.

где U – напряжение на выходе преобразователя, мВ,

PПР – звуковое давление действующее на преобразователь, Н/м2.

Частотная характеристика – зависимость развиваемого звукового давления от частоты электрических колебаний при постоянной движущей силе для излучателя или зависимость чувствительности приемника звукового давления от частоты электрических колебаний при постоянном звуковом давлении.

Частотная характеристика чувствительности представляется в виде таблиц или графика

Рисунок 3.1 Частотная характеристика давления шума, создаваемого шариковом калибратором

Рисунок 3.2. Частотная характеристика чувствительности микрофона МД-38Ш

Диапазон рабочих частот – это диапазон частот, в котором преобразователь обеспечивает заданные параметры по чувствительности или звуковому давлению.

Неравномерность частотной характеристики чувствительности (звукового давления), дБ,

где E(P)MAX – максимальная чувствительность (давление) в рабочем диапазоне частот;

E(P)MIN – минимальная чувствительность (давление) в рабочем диапазоне частот.

Динамический диапазон, дБ

где PMAX – максимальное давление при заданном коэффициенте гармоник;

PMIN – минимальное развиваемое давление преобразователем.

18. Характеристики акустических измерительных излучателей и приемников. Чувствительность в режиме излучения. Чувствительность в режиме приема. Чувствительность по полю. Чувствительность по давлению.

Чувствительность электроакустических преобразователей в режиме излучения

где P – звуковое давление, создаваемое преобразователем на заданном расстоянии, Н/м2;

I - ток возбуждения преобразователя, А.

Чувствительность в режиме приема, (чувствительность по полю), мВ/Па

где U – напряжение на выходе преобразователя, мВ,

P – звуковое давление в месте размещения преобразователя, Н/м2.

Чувствительность по давлению.

где U – напряжение на выходе преобразователя, мВ,

PПР – звуковое давление действующее на преобразователь, Н/м2.

Чувствительность по полю– отношение электрического напряжения на выходе преобразователя к звуковому давлению в месте размещения преобразователя при его отсутствии.

Чувствительность по давлению – отношение того же напряжения к звуковому давлению, действующему на преобразователь. Отношение этих чувствительностей представляет собой величину, обратную дифракционной постоянной. На низких частотах эта дифракционная постоянная равна единице, а на высоких может достигать двух.

19. Явление дифракции звука и ее влияние на результаты измерений. Дифракционные поправки.

Дифракция звука - огибание волнами препятствия, когда его размеры сравнимы с длиной волны или меньше ее. Если намного больше длины волны, то звук отражается (угол отражения равен углу падения), а позади препятствий формируется зона акустической тени. Отражения звуковой волны, её рефракция и дифракция - вызывают многократное эхо (реверберацию), что оказывает значительное влияние на сл ышимость речи и музыки в помещении или за его пределами.

Дифракционная поправка. Оценивает искажения проявляющиеся в том, что создаваемое звуковое давление p отличается от давления точечного излучателя p0, а для приемника в изменении звукового давления на приемнике по сравнению со значением давления при его отсутствии

Дифракционные постоянные позволяют оценить возможность влияния дифракции на результаты измерений и выбрать такие преобразователи, которые обеспечивают минимальные искажения

20. Интерференции звука и ее влияние на приемник звука. Методы снижения влияния интерференции.

21. Принцип работы и область применения угольного микрофона. Достоинства, недостатки.

Угольный микрофон - микрофон, в котором для преобразования звуковых колебаний в электрические используется угольный порошок.

Угольный микрофон — необратимый электроакустический преобразователь. Действие угольного микрофона основано на свойстве угольного порошка изменять свое сопротивление под воздействием звукового давления. Под действием звуковых волн мембрана с закрепленным на ней подвижным электродом приходит в колебательное движение и изменяет плотность угольного порошка. При уплотнении порошка сопротивление между подвижным и неподвижным электродами уменьшается, а при разрыхлении увеличивается. Все перечисленные элементы вмонтированы в металлический корпус. Микрофон включается в цепь последовательно с батареей. Изменение сопротивления угольного порошка приводит к появлению пульсирующего тока. Постоянная составляющая этого тока является током питания микрофона в состоянии покоя, а его переменная составляющая представляет собой разговорный ток. Переменная составляющая создает на выходе на обмотке переменное падение напряжения, составляющая которой трансформируется в линию, поэтому угольный микрофон при действии на него звуковых волн является генератором переменного тока звуковой частоты. Так происходит преобразование звуковых колебаний в электрические, мощность которых значительно превышает мощность колебаний, воздействующих на мембрану микрофона. Следовательно, угольный микрофон не только преобразует звуковые колебания, но и является усилителем мощности в электрической цепи.

Угольные микрофоны обладают высокой чувствительностью, но по качеству работы они уступают электродинамическим микрофонам, имеющим сильный кольцевой постоянный магнит.

Применение

Угольный микрофон практически не требует усиления сигнала, сигнал с его выхода можно подавать непосредственно на высокоомный наушник или громкоговоритель. Из-за этого свойства угольные микрофоны использовались до недавнего времени в телефонных аппаратах, их использование освобождало телефонный аппарат от дорогостоящих и дефицитных в то время полупроводниковых деталей либо громоздких, хрупких и энергоёмких усилителей на радиолампах. Классический телефонный аппарат с дисковым номеронабирателем обычно содержал угольный микрофон (однако, в аппаратах более поздних лет выпуска часто применяются динамические или электретные микрофоны, часто объеди-ненные в единую конструкцию с усилителем, взаимозаменяемую с угольным микрофоном).

Однако угольный микрофон отличается плохой амплитудно-частотной характеристикой и узкой полосой пропускания (он нечувствителен к слишком низким и слишком высоким частотам), высоким уровнем шумов и искажений. Кроме того, в отличие от наиболее распространённого динамического микрофона, угольный требует питания постоянным током. Сейчас появились дешёвые и доступные полупроводниковые устройства, которые позволяют использовать микрофоны других типов. Поэтому в современных устройствах угольные микрофоны практически не применяются.

22. Принцип работы и область применения электромагнитного микрофона.

Электромагнитный микрофон — обратимый преобразователь с дифференциальной магнитной системой. Он состоит. из постоянного магнита, полюсной надставки, якоря, мембраны жестко скрепленной с якорем, и обмоток катушек. Магнитный поток Фо постоянного магнита разветвляется через полюсную надставку, воздушные зазоры и б и якорь. Под воздействием звуковых волн колеблется мембрана и якорь. При перемещении мембраны, а следовательно, и якоря вправо в верхней половине полюсной надставки магнитный поток возрастает, а в нижней — уменьшается и наоборот. Результирующий магнитный поток Ф~ в полюсной надставке изменяется в соответствии с колебаниями мембраны и наводит в ее обмотках переменную э. д. с, которая изменяется по закону звуковых колебаний. Такие микрофоны используют в качестве электромагнитных телефонов в аппаратах, работающих в условиях повышенных шумов. Они выполнены в виде капсюлей ДЭМК-и ДЭМК-Т, ДЭМШ и ДЭМШ-. Последние два типа микрофонов находят применение в аппаратуре громкоговорящей связи.

23. Пьезоэлектрические микрофоны, устройство и принцип работы.

Для преобразования звуковых колебаний в электрические используется также пьезоэлектрический эффект, выражающийся в том, что при деформации некоторых кристаллов на их поверхности возникают электрические заряды, величина которых пропорциональна деформирующей силе. Наибольшим пьезоэффектом обладают кристаллы сегнетовой соли. Вырезанные особым образом пластинки из искусственно выращенных таких кристаллов и служат основным рабочим элементом пьезомпкро-фонов.

По своим электроакустическим и эксплуатационным свойствам пьезомикрофоны не могут обеспечить требований, предъявляемых к профессиональным студийным и трансляционным микрофонам. Однако такие их достоинства, как простота устройства, малый вес и габариты, а также небольшая стоимость, определили их применение в любительских устройствах и некоторых типах промышленной недорогой аппаратуры. Так, например, в слуховых аппаратах для тугоухих применялись газоэлектрические микрофоны с пластинками из кристаллов сегнетовой соли, отличающиеся простотой конструкции, малым габаритом и весом, дешевизной и относительно высокой чувствительностью. Эти качества долгое время обеспечивали почти исключительное применение их в слуховых аппаратах с усилителем на миниатюрных радиолампах.

К недостаткам пьезомикрофонов следует отнести высокое внутреннее сопротивление, имеющее емкостный характер, значительную неравномерность частотной характеристики, недостаточную эксплуатационную надежность (хрупкость, гигроскопичность) и зависимость параметров от температуры. На рис. показаны две примерные частотные характеристики пьезомикрофонов от слуховых аппаратов в сравнении с частотной характеристикой динамического микрофона МД-47. Как видно из этого рисунка, пьезомикрофоны имеют среднюю чувствительность от 50—60 до 80—100 мв ■ н~] ■ мг со значительным подъемом в области 2—4 кгц (собственный резонанс диафрагмы), где чувствительность доходит до 200 мв-н~!-м2, а в некоторых экземплярах и еще больше.

По форме частотной характеристики и значению чувствительности разные экземпляры пьезомикрофонов имеют значительный разброс. Для нормальной работы такие микрофоны должны подключаться на нагрузку не менее 3—5 Мом и размещаться в непосредственной близости к микрофонному (входному) каскаду усилителя.

Выпускаются два типа пьезомикрофонов: круглые (диаметром 35 и высотой 6 мм) от слухового аппарата «Звук» и прямоугольные (размерами 22,5 X 16 X 6 мм) от аппаратов «Слух» и «Кристалл». Вес таких микрофонов небольшой (порядка 10—15 г). Емкость пьезоэлементов порядка 500—1 500 пф. В круглом микрофоне внутри вмонтировано сопротивление в 5 Мом, подключенное к выводным контактам.

1. Агентство передовых исследовательских проектов в области обороны при Министерстве обороны США DOD это аген
2. Курсовая работа- Фридрих II Гогенцоллерн и Иосиф II Габсбург
3. Курсова робота ~~Цифрова схемотехніка~ Зміст Завдання для курсової робо
4. Организационные формы инновационной деятельности
5. Життя та творчість Олеся Гончар
6. Инвестиции как важнейший фактор устойчивого развития предприятия
7. Содержание, принципы и способы размещения государственных и муниципальных заказов
8. распространение Вашей печатной продукции флаеры визитки диски и т
9. Контрольная работа- Кризове явище функціонування та розвитку організації
10. Биология 1й год обучения 1й семестр 16 недель
11. Тема 8 Організаційноінституційні засади розвитку екскурсійної справи 8
12. Тайна усыновления1
13. Сенат Российской империи
14. Обгрунтування застосування інфузійних препаратів на основі сорбітолу та натрію лактату в комплексному лікуванні хворих із легеневою недостатністю та хронічним легеневим серцем
15. Елліністичний Єгипет
16. Русско-финская война
17. на тему- Основные тенденции развития Российской империи в начале ХХ века
18. Рецепты блюд из дикой птицы
19. Контрольная работа по дисциплине Теория организации Жизненный цикл организации как инструмент упр
20. мистецькі пам'ятки

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе