Основы метрологии: практикум по метрологии и измерениям - Пронкин Н.С.
ISBN 978-5-98704-267-4
Скачать (прямая ссылка):
0,8 0,6 -0,4 -0,2
-+-
-+-
0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20 Рис. 11.10. Функция ф(Х), Х = р/рв
50 100 X.
Таким образом, при температуре 40°С изменения амплитуды импульса напряжения на выходе ФЭУ составит Ас+ = -2,4 + (-2,0) + + 5,5= 1,1% и при температуре -400C и A0. = -30 + 6 + (-1,1) = -25,1%.
3. Для определения функции влияния изменения напряжения питания ФЭУ на дополнительную погрешность разложим показательную функцию в соотношении (2) в ряд Тейлора около точки 1/Ф0, представив относительное изменение коэффициента усиления ФЭУ в виде
341
= и(
0,693
100
5M =
1 +
ф
(4)
где A(Z0 = U0-U00, In 2 = 0,693. Подставляя исходные данные в выражение (4), получаем
5M= 1600 • 7 • 10"3(1 + 0,1 + 0,005 + 0,0016 +...) • 1% = 12,88 * 13%.
Таким образом, нестабильность напряжения питания ФЭУ ±1% приводит к изменению коэффициента усиления ФЭУ M на ±13%. Это обусловлено тем, что М« тп, где т (1/ф/п) — коэффициент усиления динода ФЭУ; п — число динодов ФЭУ, и небольшие изменения питания п динодов приводят к значительным изменениям Ми, соответственно, амплитуды сигнала на выходе ФЭУ.
4. Общая дополнительная погрешность с учетом нестабильности напряжения питания ФЭУ при консервативной оценке составит
Проведенная предельная оценка составляющих дополнительных погрешностей показывает, что использование данного индивидуального сцинтилляционного счетчика в качестве спектрометра в указанных рабочих условиях эксплуатации не представляется возможным из-за слишком высокой нестабильности выходной амплитуды. Необходимо предусмотреть дополнительные меры по обеспечению стабилизации режима и/или термостатирования блоков сцинтилляционного счетчика.
Примечание. Для сцинтилляционного счетчика данного типа (вида) температурные коэффициенты 6єсв, 6єфк, 6хв и зависимость М(1/ф) имеют определенный разброс. Например, 6єсв в диапазоне температур от 20 до 4O0C может равновероятно принимать значения от 0,11 до 0,13%/°С. При этом номинальная функция влияния для данного типа счетчика определяется как математическое ожидание 6VNCB+ = м[SV»+] = ^[§єсв] = [(-0,11 - 0,13)/2] • АГ = -0,12%/°С • АГ Аналогично для данного типа сцинтилляционного счетчика определяются и другие функции влияния, а также дополнительные погрешности. B данном примере для оценки составляющих дополнительных погрешностей использованы номинальные функции влияния.
Кроме того, для счетчика данного типа может быть произведена оценка дисперсии систематических составляющих погрешностей из-за разброса функций влияния, а также из-за вероятностного распределения влияющих величин. Дополнительные погрешности возникают также из-за влияния температуры и на-
^(400C) = 1,1 + 13 * 14%, AcHO0C) = -25,1 - 13 « -37%.
342
пряжения питания на уровень шумов сцинтилляционного счетчика. Однако в данном примере они не являются существенными. Эти факторы будут рассмотрены при работе сцинтилляционного счетчика в качестве первичного преобразователя в радиоизотопных приборах, где они оказывают заметное влияние на стабильность регистрируемой скорости счета.
Пример 11.3. Рассмотрим работу сцинтилляционного счетчика с автоматической системой стабилизации, позволяющей в дополнение к термостатированию счетчика значительно снизить дополнительную погрешность при регистрации амплитуды сигнала на входе АЦП.
Для стабилизации первичного преобразователя приборов, основанных на регистрации ИИ, используется радиоактивные или световые реперы. Принцип работы таких систем стабилизации поясняется с помощью схемы сцинтилляционного счетчика и дифференциального спектра на входе АЦП (рис. 11.11). Если площадь пика равна N9 то уровень дискриминируемых импульсов с помощью дискриминатора (Д) устанавливается таким образом, что он отсекает половину площади пика, т.е. на выходе дискриминатора скорость счета составляет Np/2. Эта скорость счета преобразуется интенсиметром (И) в сигнал напряжения, который сравнивается с опорным напряжением U0n. При смещении порога En, вызванного нестабильностью какого-либо параметра ПП, на выходе интенсиметра появляется сигнал, который с помощью преобразователя (Пр) изменяет напряжение питания ФЭУ и восстанавливает прежнее положение порога регистрации по шкале энергий.
Рассмотрим обобщенную модель (рис. 11.11,*) ПП с автоматической стабилизацией амплитуды сигнала, полагая, что отклонения от рабочих режимов блоков незначительны. Это позволит проводить анализ погрешностей в линейной области изменения характеристик блоков. Для упрощения и удобства анализа отклонения величин будем рассматривать в относительных единицах. Нестабильность тракта прямой передачи (нестабильность СД, ФЭУ, усилителя) отражена генератором ЪЕп/Еп, нестабильность обратной связи — генератором bU/Uon и влияние флуктуации числа импульсов репера — генератором 6Np/Np.
Записав уравнение для замкнутой цепи (рис. 11.11,*), после преобразования получим
5En 1 S^p K2K3 SU К, К ~ En E00 Np F00 U0nF00'
где F00=I-K1K2K3 — фактор обратной связи; K1, K2, K3 — коэффициенты преобразования блоков. Запишем эти коэффициенты [21].
