Погрешности измерений и измерительных приборов

3.1 Метрологические характеристики

Все средства измерений, независимо от их конкретного исполнения, обладают рядом общих свойств, необходимых для выполнения ими их функционального назначения. Технические характеристики, описывающие эти свойства и оказывающие влияние на результаты и на погрешности измерений, называются метрологическими характеристиками. Перечень важнейших из них регламентируется ГОСТ “Нормируемые метрологические характеристики средств измерений”. Комплекс нормируемых метрологических характеристик устанавливается таким образом, чтобы с их помощью можно было оценить погрешность измерений, осуществляемых в известных рабочих условиях эксплуатации посредством отдельных средств измерений или совокупности средств измерений, например автоматических измерительных систем.

Одной из основных метрологических характеристик измерительных преобразователей является статическая характеристика преобразования (иначе называемая функцией преобразования или градуировочной характеристикой). Она устанавливает зависимость информативного параметра у выходного сигнала измерительного преобразователя от информативного параметра х входного сигнала.

Статическая характеристика нормируется путем задания в форме уравнения, графика или таблицы. Понятие статической характеристики применимо и к измерительным приборам, если под независимой переменной х понимать значение измеряемой величины или информативного параметра входного сигнала, а под зависимой величиной – показание прибора.

Если статическая характеристика преобразования линейна, т.е. , то коэффициент К называется чувствительностью измерительного прибора (преобразователя). В противном случае под чувствительностью следует понимать производную от статической характеристики.

Важной характеристикой шкальных измерительных приборов является цена деления, т.е. то изменение измеряемой величины, которому соответствует перемещение указателя на одно деление шкалы. Если чувствительность постоянна в каждой точке диапазона измерения, то шкала называется равномерной. При неравномерной шкале нормируется наименьшая цена деления шкалы измерительных приборов. У цифровых приборов шкалы в явном виде нет, и на них вместо цены деления указывается цена единицы младшего разряда числа в показании прибора.

Важнейшей метрологической характеристикой средств измерений является погрешность.

Под абсолютной погрешностью меры понимается алгебраическая разность между ее номинальным и действительным значениями:

, (3.1)

а под абсолютной погрешностью измерительного прибора – разность между его показанием и действительным значением измеряемой величины:

. (3.2)

Абсолютная погрешность измерительного преобразователя может быть выражена в единицах входной или выходной величины. В единицах входной величины абсолютная погрешность преобразователя определяется как разность между значением входной величины X, найденной по действительному значению выходной величины и номинальной статической характеристике преобразователя, и действительным значением входной величины:

Однако в большей степени точность средства измерений характеризует относительная погрешность, т.е. выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой или воспроизводимой данным средством измерений величины:

(3.3)

Обычно , поэтому в формулу (3.3) вместо действительного значения часто может быть подставлено номинальное значение меры или показание измерительного прибора.

Если диапазон измерения прибора охватывает и нулевое значение измеряемой величины, то относительная погрешность обращается в бесконечность в соответствующей ему точке шкалы. В этом случае пользуются понятием приведенной погрешности, равной отношению абсолютной погрешности измерительного прибора к некоторому нормирующему значению :

. (3.4)

В качестве нормирующего значения принимается значение, характерное для данного вида измерительного прибора. Это может быть, например, диапазон измерений, верхний предел измерений, длина шкалы и т.д.

Контрольные задания.

Контрольные вопросы:

1. Рассказать правила техники безопасности в лаборатории электротехники и электроники.

2. Описать общие требования к подготовке, проведению и оформлению результатов лабораторной работы.

3. Описать общие методические рекомендации при проведении лабораторных работ по электротехнике и электронике.

4. Описать правила включения электроизмерительных приборов для измерения тока, напряжения, электрического сопротивления в цепь.

5. Описать правила работы с универсальным прибором мультиметром.

6. Описать правила расчета цены деления приборов и погрешностей шкалы приборов.

Решить задачи:

	Задача 1	Задача 2
Вариант 1	Авометром со шкалой до 10 А надо измерить силу тока до 50 А. Определить сопротивление шунта, если сопротивление амперметра 0, 01 Ом.	Вольтметр, имеющий внутреннее сопротивление 1000 Ом, при включении в сеть постоянного напряжения последовательно с некоторым дополнительным сопротивлением показал . Если в эту же цепь последовательно включить еще одно такое же дополнительное сопротивление, то вольтметр покажет . Определить дополнительное сопротивление и напряжение сети.
Вариант 2	Амперметр, имеющий сопротивление 0, 18 Ом, показывает силу тока 6 А. Амперметр снабжен шунтом, сопротивление которого 0, 02 Ом. Определить силу тока в магистрали.	Внутреннее сопротивление вольтметра 300 Ом. При включении в цепь последовательно с ним присоединили дополнительное сопротивление 1200 Ом. Во сколько раз изменится цена деления шкалы вольтметра?
Вариант 3	Вольтметр со шкалой от 0 до 150 В должен быть использован для измерения напряжения от 0 до 250 В. Рассчитать добавочное сопротивление к вольтметру, если его сопротивление 600 Ом.	Предел измерения миллиамперметра с внутренним сопротивлением 250 Ом равен 20 мА. Какой длины надо взять проволоку из меди с диаметром 0, 05 мм в качестве дополнительного сопротивления, чтобы использовать прибор как вольтметр со шкалой от 0 до 50 В?
Вариант 4	Вольтметром, рассчитанным на максимальное напряжение 20 м при силе тока в нем 8 мА, необходимо измерить напряжение 100 В. Какое для этого потребуется дополнительное сопротивление?	Предел измерения миллиамперметра с внутренним сопротивлением 150 Ом равен 10 мА. Какой длины надо взять проволоку из манганина с диаметром 0, 1 мм в качестве дополнительного сопротивления, чтобы использовать прибор как вольтметр со шкалой от 0 до 10 В?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒