BADANIE STOPNIA ZGODNOŚCI POPRAWEK SKALI UZYSKIWANYCH Z KOMPARACJI TERENOWYCH I POMIARÓW CZĘSTOTLIWOŚCI

Podobne dokumenty
1. Przeznaczenie testera.

Ćwiczenie: "Pomiary rezystancji przy prądzie stałym"

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

Anna Szabłowska. Łódź, r

Problem testowania/wzorcowania instrumentów geodezyjnych

Temat: Zastosowanie multimetrów cyfrowych do pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Sposób wykorzystywania świadectw wzorcowania do ustalania okresów między wzorcowaniami

CECHOWANIE TERMOELEMENTU Fe-Mo I WYZNACZANIE PUNKTU INWERSJI

ZASADA DZIAŁANIA miernika V-640

Zajęcia wprowadzające W-1 termin I temat: Sposób zapisu wyników pomiarów

Sprawdzenie narzędzi pomiarowych i wyznaczenie niepewności rozszerzonej typu A w pomiarach pośrednich

Realizacja projektu modernizacji podstawowej osnowy grawimetrycznej kraju

POMIAR CZĘSTOTLIWOŚCI I INTERWAŁU CZASU

I. Pomiary charakterystyk głośników

Błędy i komparacja dalmierzy elektromagnetycznych

E107. Bezpromieniste sprzężenie obwodów RLC

Ćwiczenie 2: pomiar charakterystyk i częstotliwości granicznych wzmacniacza napięcia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Wzorcowanie mierników temperatur Błędy pomiaru temperatury

KONDENSATOR WZORCOWY 10 nf, Z DIELEKTRYKIEM CERAMICZNYM

Badanie oleju izolacyjnego

Wydział Chemii Uniwersytet Łódzki ul. Tamka 12, Łódź

SPEKTROMETRIA IRMS. (Isotope Ratio Mass Spectrometry) Pomiar stosunków izotopowych (R) pierwiastków lekkich (H, C, O, N, S)

Ćw. 18: Pomiary wielkości nieelektrycznych II

WYRÓWNANIE WYNIKÓW POMIARÓW NOWEJ PODSTAWOWEJ OSNOWY GRAWIMETRYCZNEJ KRAJU (POGK97)

Źródła zasilania i parametry przebiegu zmiennego

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia III. Pomiar natężenia przepływu za pomocą sondy poboru ciśnienia

ĆWICZENIE 6 POMIARY REZYSTANCJI

WZORCOWANIE URZĄDZEŃ DO SPRAWDZANIA LICZNIKÓW ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDU PRZEMIENNEGO

WZAJEMNE ODDZIAŁYWANIE URZ

Ćw. nr 1. Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego


Sprawozdanie z ćwiczenia na temat. Badanie dokładności multimetru cyfrowego dla funkcji pomiaru napięcia zmiennego

ĆWICZENIE 5. POMIARY NAPIĘĆ I PRĄDÓW STAŁYCH Opracowała: E. Dziuban. I. Cel ćwiczenia

3. WYNIKI POMIARÓW Z WYKORZYSTANIEM ULTRADŹWIĘKÓW.

INSTRUKCJA LABORATORIUM Metrologia techniczna i systemy pomiarowe.

2. Pomiar drgań maszyny

U 2 B 1 C 1 =10nF. C 2 =10nF

PRACE INSTYTUTU GEODEZJI I KARTOGRAFII 2000, tom XLVII, zeszyt 100 OCENA JAKOŚCI DALMIERZY ELEKTROOPTYCZNYCH W ŚWIETLE WYNIKÓW ICH KOMPARACJI

Ćwiczenie 4 WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ

Ćwiczenie nr 05 1 Oscylatory RF Podstawy teoretyczne Aβ(s) 1 Generator w układzie Colpittsa gmr Aβ(S) =1 gmrc1/c2=1 lub gmr=c2/c1 gmr C2/C1

Pomiar podstawowych parametrów liniowych układów scalonych

Przekrój 1 [mm] Przekrój 2 [mm] Przekrój 3 [mm]

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektryczny Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych

AUTOMATYKA I STEROWANIE W CHŁODNICTWIE, KLIMATYZACJI I OGRZEWNICTWIE L2 STEROWANIE INWERTEROWYM URZĄDZENIEM CHŁODNICZYM W TRYBIE P

Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu

Ćw. 32. Wyznaczanie stałej sprężystości sprężyny

Ćw. nr 31. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie drgań - w.2

Ćw. 8: POMIARY Z WYKORZYSTANIE OSCYLOSKOPU Ocena: Podpis prowadzącego: Uwagi:

Generatory przebiegów niesinusoidalnych

NIEPEWNOŚĆ POMIARÓW POZIOMU MOCY AKUSTYCZNEJ WEDŁUG ZNOWELIZOWANEJ SERII NORM PN-EN ISO 3740

R X 1 R X 1 δr X 1 R X 2 R X 2 δr X 2 R X 3 R X 3 δr X 3 R X 4 R X 4 δr X 4 R X 5 R X 5 δr X 5

1. Sporządzić tabele z wynikami pomiarów oraz wyznaczonymi błędami pomiarów dotyczących pomiaru prędkości obrotowej zgodnie z poniższym przykładem.

Rys Szkic sieci kątowo-liniowej. Nr X [m] Y [m]

Doświadczenia w eksploatacji gazomierzy ultradźwiękowych

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Tranzystor bipolarny LABORATORIUM 5 i 6

ĆWICZENIE NR 1 TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza z tranzystorem unipolarnym

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

Fizyka (Biotechnologia)

BŁĘDY W POMIARACH BEZPOŚREDNICH

Dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8

LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI POMIAR PRZESUNIĘCIA FAZOWEGO

ZASADY DOKUMENTACJI procesu pomiarowego

Metrologia Techniczna

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

WSKAZÓWKI DO WYKONANIA SPRAWOZDANIA Z WYRÓWNAWCZYCH ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH

Temat: SZACOWANIE NIEPEWNOŚCI POMIAROWYCH

MATEMATYCZNY MODEL PĘTLI HISTEREZY MAGNETYCZNEJ

Metodę poprawnie mierzonego prądu powinno się stosować do pomiaru dużych rezystancji, tzn. wielokrotnie większych od rezystancji amperomierza: (4)

Filtry aktywne filtr środkowoprzepustowy

LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie: "Mierniki cyfrowe"

2. Metoda impulsowa pomiaru wilgotności mas formierskich.

Laboratorium techniki laserowej Ćwiczenie 2. Badanie profilu wiązki laserowej

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego

POMIARY WZDŁUś OSI POZIOMEJ

Geodezja i Kartografia I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

Ćwiczenie 7 POMIARY CZĘSTOTLIWOŚCI I INTERWAŁU CZASU Opracowała: A. Szlachta

Zespół Placówek Kształcenia Zawodowego w Nowym Sączu

METODA POMIARU DOKŁADNOŚCI KINEMATYCZNEJ PRZEKŁADNI ŚLIMAKOWYCH

MG-02L SYSTEM LASEROWEGO POMIARU GRUBOŚCI POLON-IZOT

4. Schemat układu pomiarowego do badania przetwornika

PRZEWODNOŚĆ ROZTWORÓW ELEKTROLITÓW

Ocena i wykorzystanie informacji podanych w świadectwach wzorcowania i świadectwach materiałów odniesienia

Ćw. 18: Pomiary wielkości nieelektrycznych II

WZMACNIACZ OPERACYJNY

ĆWICZENIE NR 3 BADANIE PRZEKAŹNIKÓW JEDNOWEJŚCIOWYCH - NADPRĄDOWYCH I PODNAPIĘCIOWYCH

W polskim prawodawstwie i obowiązujących normach nie istnieją jasno sprecyzowane wymagania dotyczące pomiarów źródeł oświetlenia typu LED.

Tadeusz Szczutko Robert Krzyżek ACTA SCIENTIFICA ACADEMIAE OSTROVIENSIS 67

POMIAR HAŁASU ZEWNĘTRZNEGO SAMOLOTÓW ŚMIGŁOWYCH WG PRZEPISÓW FAR 36 APPENDIX G I ROZDZ. 10 ZAŁ. 16 KONWENCJI ICAO

Laboratorium Komputerowe Systemy Pomiarowe

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Research & Development Ultrasonic Technology / Fingerprint recognition

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

Politechnika Białostocka

Pomiar rezystancji metodą techniczną

Ćwiczenie 14. Temat: Wzmacniacz w układzie wspólnego kolektora. Cel ćwiczenia

Transkrypt:

PRACE INSTYTUTU GEODEZJI I KARTOGRAFII 2, tom XLVII, zeszyt 1 JAN WIKTOR WASILEWSKI BADANIE STOPNIA ZGODNOŚCI POPRAWEK SKALI UZYSKIWANYCH Z KOMPARACJI TERENOWYCH I POMIARÓW CZĘSTOTLIWOŚCI Opracowano w ramach projektu badawczego Nr 9 T12E 4 1 dofinansowanego przez Komitet Badań Naukowych w latach 1997 1998 ZARYS TREŚCI: Przedstawiono wpływ poprawności działania generatora wzorcowego dalmierza na uzyskiwaną dokładność wyników pomiaru odległości błąd skali. Sercem każdego dalmierza elektromagnetycznego jest generator częstotliwości wzorcowej wytwarzający częstotliwości służące do pomiaru odległości. Podstawowym warunkiem poprawnego działania takiego generatora jest wysoki stopień stabilności częstotliwości wytwarzanych w nim drgań elektrycznych. Stopień ten wyrażony jest zwykle przez stosunek zmiany f W generowanej częstotliwości wzorcowej w rozpatrywanym okresie czasu do jej wartości nominalnej f W. fw δ f = (1) fw Generatory kwarcowe pozwalają na uzyskiwanie dużych stabilności w zakresie częstotliwości do 1 MHZ. Generator taki w zasadzie jest wzmacniaczem z układem rezonatora i pewnym sprzężeniem zwrotnym (rys. 1). Rys.1

86 Jan Wiktor Wasilewski Stabilność działania takiego układu zależy od jakości użytego kwarcu. Jakość i odporność na zmiany temperatury zależą od kąta cięcia kwarcu w stosunku do osi kryształu. W kwarcach stosowanych w dalmierzach stosuje się powszechnie cięcie AT cechuje się małym współczynnikiem temperaturowym. Stabilność generatorów kwarcowych stosowanych w dalmierzach rzędu 1-1 -6 jest uzyskiwana dzięki zastosowaniu kompensacji temperaturowej elementów generatora. W celu uzyskania wyższych stabilności generator umieszczano w komorach termostatycznych, co wymagało zwiększonego zużycia energii zasilania i dochodził jeszcze czas oczekiwania na gotowość do pomiaru. Najnowsze rozwiązania konstrukcyjne poszły w zupełnie innym kierunku. W dalmierzach o najwyższych dokładnościach pomiaru np. firmy Leica DI 2, DI 11, DI 22, DI 16 oraz w dalmierzu impulsowym DI jest stosowany system automatycznej korekcji częstotliwości generatora wzorcowego zależnie od zmian temperatury stale mierzonej przez wewnętrzny układ pomiaru temperatury w dalmierzu. Wynik pomiaru jest przekazywany do komputera dalmierza, który odpowiednio do zmian temperatury koryguje wartość częstotliwości w pełnym zakresie pracy dalmierza. W pamięci stałej tego komputera jest wpisana wartość wielomianu zmian częstotliwości w funkcji zmian temperatury. Dane te są indywidualnie mierzone i wpisywane do pamięci każdego dalmierza. Rys. 2 1. Wartość nominalna częstotliwości wzorcowej f nw 2. Częstotliwość wyświetlana poprzez INFO f INFO. Wartość rzeczywista częstotliwości użytej do pomiaru odległości f rzecz 4. Poprawka częstotliwości wzięta do obliczeń komputera dalmierza f nw f INFO 5. f = f f ppm INFO rzecz 1

Badanie stopnia zgodności poprawek skali... 87 Na rysunku 2 przedstawiono przebieg zmian częstotliwości wzorcowej dalmierza precyzyjnego w funkcji zmian temperatury. Obserwuje się tu pewną rozbieżność pomiędzy wartościami częstotliwości korygowanymi automatycznie, a wartościami rzeczywistymi częstotliwości wzorcowej. W celu wyeliminowania tych rozbieżności w naszych pracach, np. w pomiarach bazowych czy w precyzyjnych pomiarach długości, wykonujemy dodatkowo pomiar częstotliwości wzorcowej metodą bezinwazyjną podczas pomiaru w terenie. Pomiar ten daje nam wartość rzeczywistą częstotliwości wzorcowej dalmierza i, co jest bardzo ważne wartość uzyskaną w warunkach atmosferycznych takich jak podczas pomiaru odległości, co umożliwia wprowadzenie poprawki do zmierzonej odległości wg rysunku 2 (wart. 4). D popr.. ( f = Dpomierz 1 + ) ( 2 ) f Mimo stałych ulepszeń konstrukcyjnych każdy generator wzorcowy wraz z upływem czasu zmienia swoją częstotliwość w stosunku do wartości nominalnej. Zmiany te są wynikiem tzw. efektu starzenia się kwarcu i elementów elektronicznych generatora. Dryft częstotliwości z reguły występuje w kierunku podwyższenia jej wartości, w początkowym okresie szybszy, następnie w ciągu kilku lat zmniejsza się, ale stale występuje. Zmiany częstotliwości wzorcowej dalmierza objawiają się podczas wykonywania pomiarów wystąpieniem tzw. błędu skali. Jest to błąd wyniku pomiaru proporcjonalny do mierzonej odległości wyrażający się zależnością: INFO kf = f f nw 6 mm 1 km ( ) gdzie: f nw wartość nominalna częstotliwości wzorcowej, f = f nw f rzecz, f rzecz wartość rzeczywista częstotliwości wzorcowej, wynik pomiaru sondą częstotliwości. Zależność ta służy do wyznaczenia błędu skali dalmierza metodą laboratoryjną. Częstotliwość wzorcowa dalmierza jest mierzona za pomocą sondy częstotliwości zbudowanej w IGiK [1]. Jeżeli nie dysponuje się tym urządzeniem, błąd skali dalmierza można wyznaczyć metodą pomiarów terenowych np. w trakcie badań i pomiarów komparacyjnych. Wykonuje się wtedy wiele pomiarów długości odcinków wzorcowych o różnych długościach. Analiza wyników pomiaru w porównaniu z długościami wzorcowymi daje wielkość błędu skali. Wyznaczenie błędu skali i następnie uwzględnienie go podczas pomiaru gwarantuje poprawne wyniki.

88 Jan Wiktor Wasilewski W niektórych typach dalmierzy, np., DI, można wartość tego błędu wprowadzić do pamięci stałej dalmierza. Wtedy dalmierz koryguje swoje wyniki automatycznie. W tabeli 1 zestawiono dla przykładu kilka wyników badań dalmierzy DI2 i DI1. Jak widać, istnieje duża zgodność pomiędzy wartościami poprawek skali wyznaczonymi metodami terenowymi i metodą laboratoryjną. Należy przy tym stwierdzić, że wyznaczanie błędu skali metodą terenową jest mniej pewne niż wyznaczanie metodą laboratoryjną, gdyż pomiary terenowe są obarczone jeszcze błędami określenia warunków atmosferycznych. Zaistnienie błędu skali wpływa na zwiększenie wartości drugiego członu błędu standardowego, co wiąże się z obniżeniem klasy dokładności dalmierza. Istnieje możliwość podtrzymywania tej samej klasy dokładności instrumentu, gdy przestrzega się zasady okresowej kontroli komparacyjnej podczas której jest równocześnie określany błąd skali; gdy jego wielkość jest znacząca, jest on podawany w dokumencie komparacji lub gdy to jest możliwe wprowadzany do pamięci stałej instrumentu. Tab. 1 Wyniki badań częstotliwości wzorcowych dalmierzy DI i Lp. Dalmierz Nr fabr. Wartość nominalna częstotliwości wzorcowej dalmierza [Hz] Wartość rzeczywista częstotliwości pomiarowej [Hz] Błąd skali wyznaczony laboratoryjnie [ppm] Błąd skali wyznaczony podczas komparacji [ppm] Uwagi 1 2 4 5 6 7 8 9 1 11 12 1 14 15 16 17 18 19 2 21 Dior 2 71658 72681 7972 7777 62 7778 72716 6156 666 7178 727 6459 611 7271 7778 722 71988 72242 72695 7424 687 1585 14999926 7492715 7492628 749279 7492755 7492715 7492698 7492697 7492618 7492699 7492661 7492725 749267 749278 7492691 749267 7492655 7492722 749276 7492684 11-2 1-5 -7-2 11 5-4 1 4 6-2 12 8 - -6 8-2 -2 do pamięci stałej instrumentu wprowadzono poprawki kompensujące błąd skali wyznaczony laboratoryjnie

Badanie stopnia zgodności poprawek skali... 89 W tabeli 2 zestawiono wyniki badań częstotliwości pomiarowych dalmierzy DI 2 oraz TC 22 LEICA będących własnością Zakładu Geodezji IGiK i służących do pomiaru i następnie do okresowych kontroli wzorców długości: Krajowej Bazy Długości w Warszawie i wszystkich regionalnych baz długości położonych na terenie całego kraju. Kontrole częstotliwości wzorcowych są wykonywane przed pomiarem w laboratorium i w terenie podczas pomiaru tych baz, każdorazowo na podstawie Krajowego Wzorca Częstotliwości. Wyniki badań częstotliwości wzorcowych dalmierzy bazowych DI 2, TC 22 potwierdzają teorię efektu starzenia się układów generacyjnych. Na rysunku przedstawiono to w formie graficznej. Widać tu początkowy silny wzrost odchyłki częstotliwości w pierwszym okresie eksploatacji, następnie zmiany te maleją. Chcąc jednak stale utrzymywać pełną dokładność pomiarową tych instrumentów bazowych, musimy stale pamiętać o okresowych kontrolach częstotliwości, oraz kontroli stanu technicznego całego instrumentu. Rys.

9 Jan Wiktor Wasilewski Tab. 2 Wyniki badań zmienności w czasie częstotliwości wzorcowych dalmierzy bazowych IGiK Lp. Data pomiaru Typ instrumentu Różnica częstotliwości wzorcowej w stosunku do jej wartości nominalnej [ppm] Uwagi 1 2 4 5 6 7 8 9 8.4.1991 9.9.1991 1..1992 4,5.199 21.8.1994 1.1.1994 2..1995 27.6.1995.8.1998 DI 2,944 1,19 1,146 1,21 1,294 1,26 1,48 1,416 1,466 wyniki pomiarów Krajowej Bazy Długości oraz Regionalnych Baz Długości były każdorazowo na bieżąco korygowane zgodnie z aktualną różnicą częstotliwości 1 11 12 1 14 15 16 17 18 19 16.7.1996 16.9.1996 17.9.1996 2.5.1997 1.6.1997 2.1.1997 24.1.1997 17.4.1998 12.5.1998.8.1998 TC 22,64,668,66,75,725,794,785,89,796,866 wyniki pomiarów Krajowej Bazy Długości oraz Regionalnych Baz Długości były każdorazowo na bieżąco korygowane zgodnie z aktualną różnicą częstotliwości LITERATURA: [1] Wasilewski J.W.: Sonda częstotliwości. Geodezja i Kartografia 1996 T. 45, z. 2 s. 75 9.

Badanie stopnia zgodności poprawek skali... 91 JAN WIKTOR WASILEWSKI EXAMINATION OF COMPATIBILITY OF SCALE CORRECTIONS OBTAINED FROM FIELD CALIBRATIONS AND FREQUENCY MEASUREMENTS S u m m a r y Author presents impact of changes of frequency standard of electronic distance meter on results of distance measurements. Methods of elimination of so-called scale error from measurement results are presented, as well as recommendations, how to keep class of accuracy of instrument, are given in the article. Translation: Zbigniew Bochenek ЯН ВИКТОР ВАСИЛЕВСКИ ИССЛЕДОВАНИЕ СТЕПЕНИ СООТВЕТСТВИЯ ПОПРАВОК ШКАЛЫ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ПОЛЕВОГО КОМПАРИРОВАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЙ ЧАСТОТЫ Р е з ю м е Предметом работы является представление влияния изменений эталонной частоты дальномера на результаты измерения расстояния. Представлены методы исключения из результатов измерений, так называемой, ошибки шкалы, даны также рекомендации, как сохранить класс точности инструмента. Перевод: Роза Толстикова