8 / 10
При измерении малых концентраций
η
— малая величина, соизмери-
мая с помехой
ξ
Σ
, и использование выражения (5) неправомерно, так
как измерение по одной паре выборочных значений
x
i
и
y
i
в условиях
помехи, соизмеримой с полезным сигналом, будет давать непредска-
зуемо ложный результат.
При разработке алгоритма обработки сигналов в МК возникает
пять взаимосвязанных задач, без решения которых невозможно утвер-
ждать о качестве измерений.
1. При малых концентрациях исследуемого компонента средние
значения напряжений
U
и
U
0
и соответствующих им случайных вели-
чин
X
и
Y
будут близки. В выражении (4) предполагается, что при
ненулевой измеряемой концентрации
ˉ
x <
ˉ
y
возникает вопрос о досто-
верности этого предположения.
2. Очевидно, что для получения приемлемой точности результата
необходимо провести значительное число отсчетов. Каким образом
определять размер необходимой выборки для величин
X
и
Y
?
3. В отсутствие исследуемого компонента результат измерения дол-
жен равняться нулю. Как это обеспечить в условиях измерения слу-
чайных, неоднозначных в каждом отсчете величин?
4. Какова будет погрешность измерения и возможна ли ее априор-
ная оценка на основании измеряемых параметров?
5. Как минимизировать систематические погрешности газоанали-
затора, обусловленные температурной зависимостью потоков излуче-
ния, участвующих в формировании сигналов
U
и
U
0
?
Заключение.
При наличии детерминированных сигналов диффе-
ренциальная обработка позволяет на порядок повысить точность из-
мерения газоанализатора.
При низкой оптической плотности анализируемой среды, когда ма-
лы длина пути, преодолеваемого излучением в анализируемой среде,
и концентрация исследуемого вещества, становится малой и разность
сравниваемых лучистых потоков, определяющая результат измерения.
Это требует увеличения усиления электронного тракта и приводит к
тому, что обрабатываемые сигналы становятся нецентрированными
случайными величинами. При выделении рабочих участков спектра с
помощью ИФ, имеющих рабочую ширину, превышающую полосу по-
глощения исследуемого компонента, необходимость в значительном
усилении сигналов возрастает.
В этих условиях алгоритм обработки сигналов должен носить ве-
роятностный характер и решать перечисленные выше задачи. Иссле-
дованию случайных и систематических погрешностей абсорбционно-
го газоанализатора, выделяющего рабочие спектральные диапазоны с
помощью ИФ, будут посвящены последующие статьи.
10 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2015. № 1