Косвенная оценка погрешности канала давления поверочной установки измерителей артериального давления и частоты пульса
|
|
Скачать 68.79 Kb.
|
|
Содержание
Рисунок 1. Установка для комплектной поверки ИАДРисунок 2. Структурная схема измерительного канала давления Р0 – начальное давление, задаваемое с блока управления; Р |
|
НП «СИБИРСКАЯ АССОЦИАЦИЯ КОНСУЛЬТАНТОВ» http://sibac.info КОСВЕННАЯ ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ КАНАЛА ДАВЛЕНИЯ ПОВЕРОЧНОЙ УСТАНОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ И ЧАСТОТЫ ПУЛЬСА Сойко Алексей Игорьевич к.т.н., доцент КНИТУ-КАИ, г. Казань E-mail: alexsoiko@rambler.ru Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента РФ для поддержки молодых ученых № МК-6303.2010.8. Качество измерения артериального давления во многом определяется характеристиками широко используемых в повседневном быту простейших цифровых измерительных приборов артериального давления (ИАД) [4, с. 18]. Для оценки точности их измерений была разработана поверочная установка на базе гидравлического имитатора давления и частоты пульса, позволяющего одновременно и взаимосвязано осуществлять передачу размера единиц давления и частоты пульса цифровым измерительным приборам артериального давления, а также проводить комплектную поверку таких приборов как с плечевыми, так и с запястными манжетами. Схема установки приведена на рисунке 1. Гидравлический имитатор давления и частоты пульса состоит из двух измерительных модулей 1 и 2, выполненных в виде цилиндров, в которых размещены эластичные трубки 3 и 4, имитирующие соответственно плечевую артерию и артерию на запястье руки человека. Измерительный модуль 1 используется для поверки цифровых ИАД 10 с манжетами на плечо 9, измерительный модуль 2 – для поверки цифровых ИАД 12 с манжетами на запястье 11. Измерительные модули 1 и 2 разделены между собой непроницаемой перегородкой 8, в которой установлен соединительный запорно-регулирующий элемент 7, выполняющий функцию гидравлического объединения двух модулей, выравнивая соответствующие давления в них для более точной передачи пульсаций рабочей жидкости на компрессионные манжеты поверяемых средств измерений. Блоком управления 17 задаются требуемые значения давления и частоты. Сформированный сигнал поступает на вход насоса 15 и генератора переменного расхода 16 [1], с помощью которых в эластичную трубку 3 первого измерительного модуля нагнетается рабочая жидкость с заданными давлением и частотой пульсаций. Регулирование расхода рабочей жидкости в трубке 3 осуществляется запорно-регулирующим элементом 5, а в трубке 4 – запорно-регулирующим элементом 6. ^ с гидравлическим имитатором давления и частоты пульса [2]  Контроль давления в измерительных модулях 1 и 2 осуществляется рабочими эталонами давления и частоты 13 и 14, представляющими собой датчик избыточного давления МИДА с верхним пределом измерений 40 кПа и погрешностью 0,15% и частотомер Ч3-63/1 с погрешностью ±5∙10-7. Поддержание стабильных параметров давления в измерительных модулях 1 и 2 осуществляются регуляторами давления 5, 6 и 7 соответственно. Данная установка позволяет за одну операцию поверки сличить в точке показания поверяемого ИАД с манжетой на плечо (  ) и/или ИАД с манжетой на запястье ( ) с эталонными значениями ( ) и ( ), воспроизводимыми рабочими эталонами давления и частоты 13 и 14 соответственно.Целью настоящей работы является теоретический анализ точности поверочной установки с гидравлическим имитатором давления и частоты пульса для одновременной и взаимосвязанной передачи размера единиц давления измерительным приборам с плечевыми и запястными манжетами. Теоретическая оценка точности и анализ погрешности измерительных каналов поверочных установок представлены с позиции рассмотрения статических характеристик гидравлически связанных звеньев, входящих в ее состав (рисунок 2). ^ поверочной установки измерителей артериального давления с манжетами на плечо и запястье  На рис. 2 введены следующие обозначения: РО1, РО2 – регулирующие органы для изменения расхода жидкости; ^ 1, Р2, Р3, Р4, Р5, Р6 – выходные параметры давления рассматриваемых звеньев; Рзад – заданное значение регулируемой переменной, которое должно поддерживаться регулятором; Δ1, Δ2, Δ3, Δ4, Δ5, Δ6 – погрешности звеньев, приведенных к их выходу, при этом Δ3 и Δ5 – сигналы рассогласования (ошибки) первого и второго измерительного модуля, определяемые как:  .Выходная величина каждого отдельно взятого звена может быть представлена в виде:  , (1)где  – часть выходного сигнала, определяемого входной величиной и номинальной функцией преобразования; – абсолютная погрешность на выходе отдельного преобразователя.Давление, создаваемое насосом, можно представить в виде:  , (2)где  – коэффициент преобразования звена; – погрешность, определяемая характеристиками насоса.Учитывая, что погрешность предыдущего звена учитывается на погрешности последующих звеньев, можно получить выражения для расчета выходного давления каждого последующего звена, входящего в состав поверочной установки [3, c. 28]. Так, результат измерения давления на выходе генератора расхода можно определить как:  , (3)где  – коэффициент преобразования генератора расхода; – погрешность на выходе генератора расхода.По аналогии запишем результат измерения давления на выходе первого измерительного модуля для поверки ИАД с манжетами на плечо, при этом учитываем, что к последовательному соединению измерительного модуля и рабочего эталона давления параллельно включен регулятор давления. Получим:  , (4)где  – коэффициент преобразования первого измерительного модуля; – коэффициент преобразования первого рабочего эталона давления; – коэффициент преобразования регулятора расхода, который обеспечивает стабильное поддержание давления в измерительном модуле 1; – погрешность первого рабочего эталона давления,где γ1 – класс точности рабочего эталона давления; РN – нормирующее значение рабочего эталона давления. Давление на выходе второго рабочего эталона давления Р6 измерительного модуля для поверки ИАД с манжетой на запястье запишется в виде:  , (5)где  – коэффициент преобразования второго измерительного модуля; – коэффициент преобразования второго рабочего эталона давления; – коэффициент преобразования регулятора расхода второго измерительного модуля. – погрешность второго рабочего эталона давления; – класс точности второго рабочего эталона давления.Таким образом, из (5) выразим номинальное давление на выходе измерительного канала давления гидравлического имитатора для поверки ИАД с манжетами на плечо и запястье:  . (6)Погрешность измерительного канала давления при последовательном соединении измерительных модулей 1 и 2 (рис. 2) запишется в виде:  (7)Таким образом, выражения (6) – (7) позволяют определить номинальное давление, а также произвести оценку погрешности измерительного канала давления поверочной установки на базе гидравлического имитатора давления и частоты с последовательным расположением измерительных модулей для поверки ИАД с плечевыми и запястными манжетами. Поскольку регуляторы давления обеспечивают поддержание регулируемой переменной на заданном уровне при колебаниях возмущающих воздействий в определённых пределах, регулирование давления в измерительных модулях осуществляется до практически полного устранения ошибки, полагаем  и  .Переходя к относительной форме записи формулы (7), получим формулу для определения погрешности канала давления в виде:  , (8)где  – относительная погрешность используемого эталона давления (при  ).Для учета всех перечисленных составляющих погрешности канала давления (без учета их знака) запишем его относительную погрешность (8) в следующем виде:  (9)Формула (9) дает максимально возможную оценку погрешности канала давления установки для поверки ИАД с манжетами на плечо и на запястье. Наибольший вклад в погрешность  вносит последнее слагаемое, обусловленное инструментальной составляющей погрешностью измерения артериального давления. Влияние первых двух составляющих мало в виду компенсации давления в измерительных модулях 1 и 2. Данная погрешность в вероятностном смысле ограничена сверху предельным значением  , регламентирована требованиями нормативных документов для поверки ИАД и включает в себя, во-первых, допускаемую погрешность применяемых эталонов давления, во-вторых, суммирование погрешностей измерительных модулей на плечо и на запястье при последовательном их расположении.Список литературы:
Материалы международной заочной научно-практической конференции «НАУКА И ТЕХНИКА В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ» 05 ОКТЯБРЯ 2011 Г. |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям