Тема: Погрешности измерительных приборов

Дать определение терминам:

1. Метрология

2. Измерение

3. Единство измерения

4. Погрешность измерения

5. Точность измерения

6. Средство измерения

7. Мера ( прибор)

8. Образцовая мера

9. Рабочая мера

10. Физическая величина

11. Значение физической величины

12. Единица физической величины

13. Эталон

14. Первичный эталон

15. Вторичный эталон

16. Специальные эталоны

17. Истинное (действительное) значение

18. Измеренное значение

19. Измерительный прибор

Тема: Системы измерительных приборов

По принципу действия электроизмерительных приборов выделяют следующие основные системы: магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая, ферродинамическая, индукционная, вибрационная, электростатическая, термоэлектрическая, электронная.

В таблице 1.1 и 1.2 приведены условные обозначения наиболее широко применяемых систем электроприборов и некоторые дополнительные обозначения обозначения, указываемые на приборах. Эти обозначения и другие важнейшие характеристики приборов указываются на лицевой панели электрических измерительных приборов (рисунок 1.1).

Таблица 1.1 – Системы электрических измерительных приборов и их условные обозначения

Система прибора	Обозначение
Биметаллический
Вибрационный
Индукционный
Магнитоиндукционный
Магнитоэлектрический с подвижной рамкой
Магнитоэлектрический с подвижным магнитом
Ферродинамический
Электродинамический
Электромагнитный
Электростатический
Тепловой

Таблица 1.2 – Дополнительные обозначения, указываемые на приборах

Наименование	Характеристика	Обозначение
Род тока	Постоянный
Переменный
Постоянный и переменный
Трехфазный
Трехфазный при неравномерной нагрузке фаз

Рисунок 1.1 лицевая панель электрического измерительного прибора

Таблица 1.3 – Достоинства, недостатки и область применения электроизмерительных приборов

Система	Достоинства	Недостатки	Область применения
Магнитоэлектрическая	Высокая чувствительность и точность. Относительно небольшое влияние внешних полей. Малое потребление электроэнергии. Малое влияние температуры.	Пригодны только для постоянного тока. Чувствительны к перегрузкам.	Измерение силы тока и напряжения в цепях постоянного тока
Электромагнитная	Могут изготовляться на большой ток для непосредственного включения, устойчивы при перегрузках. Пригодны для постоянного и переменного тока, просты по конструкции.	Низкая точность, зависимость показаний от внеш-них магнитных полей. Неравномерность шкалы.	Измерение силы тока и напряжения в цепях постоянного и переменного тока. Рекомендуется применять преимущественно для измерений в цепях переменного тока.
Система	Достоинства	Недостатки	Область применения
Электродинамическая	Высокая точность. Пригодны для постоянного и переменного тока.	Зависимость по-казаний от внеш-них магнитных полей и чувствительность к перегрузкам. Неравноменость шкалы.	Измерение тока, мощности, напряжения, частоты, угла сдвига фаз в цепях переменного тока, а также напряжения, тока и мощности в цепях постоянного тока.
Тепловая	Независимость показаний от частоты и формы кривой переменного тока и внешних магнитных полей. Пригодны для постоянного и переменного тока. Высокая чувствительность. Малое потребление электроэнергии.	Высокая чувствительность к перегрузкам.	Измерение силы тока в цепях переменного тока промышленной и высокой частоты.
Электростатическая	Малое потребление электроэнергии. Малая зависимость показаний от частоты, температуры и магнитных полей.	Зависимость от внешнего электрического поля и от влажности воздуха.	Измерение напряжения в цепях постоянного и переменного тока.
Вибрационная	Просты по конструкции и надежны в работе. Возможность включения прибора в цепи с разным напряжением.	Вибрация пластин от внешних толчков. Прерывистость шкалы.	Измерение частоты переменного тока.

Измерительный прибор необходимо защищать от ударов и сотрясений. С течением времени точность электроизмерительных приборов снижается, вследствие износа отдельных деталей и узлов, неправильного обращения с ними при измерениях. Поэтому для поддержания приборов в хорошем состоянии их необходимо регулярно осматривать, очищать от пыли, своевременно ремонтировать и периодически поверять.

Тема: Погрешности измерительных приборов

Важнейшими характеристиками средств измерения, отличающими их от других технических средств, являются метрологические характеристики, с помощью которых определяют значение измеряемой величины и аппаратную составляющую погрешности результата измерений.

К метрологическим характеристикам относятся погрешности средств измерения, чувствительность, цена деления и т. д.

Погрешность средства измерения – метрологическая характеристика, количественно выражающая отклонение номинального значения физической величины, измеряемое данным средством, от истинного значения.

Погрешности измерений можно подразделить на три группы: грубые (промахи), систематические и случайные.

Грубые погрешности иногда называют субъективными, т. к. они чаще всего возникают вследствие невнимательности человека или недостаточной его квалификации и опыта.

Случайными погрешностями называют погрешности, значение и знак которых не могут быть заранее указаны. Такие погрешности определяют путем многократного повторения измерений и применением статистических методов обработки результатов этих измерений. Систематические погрешности – это погрешности, абсолютное значение и знак которых либо известны, либо могут быть определены. К ним относятся: погрешности измерительного прибора, погрешности метода измерения и измерительного устройства, погрешности от пренебрежения малыми значениями величин, погрешности от влияния внешних факторов.

Систематические погрешности измерительного прибора подразделяются на аддитивные, пропорциональные и погрешности делений шкалы.

Типичная аддитивная погрешность возникает, когда стрелка измерительного прибора не находится, в отсутствие измерительного сигнала, на нулевой отметке.

Пропорциональные погрешности возникают в частности из-за отклонения от номинальных значений сопротивлений добавочных резисторов и шунтов показывающих приборов.

Погрешности делений шкалы устанавливаются и определяются путем поверки приборов с применением более точных образцовых приборов.

Систематические погрешности метода измерения и измерительного устройства возникают, например, когда ЭДС источника напряжения измеряют вольтметром с конечным внутренним сопротивлением.

Электроизмерительные приборы характеризуются чувствительностью, т. е. способностью реагировать на изменения входного сигнала. Чувствительность представляет собой отношение изменения сигнала Δy на выходе прибора к вызвавшему его изменению сигнала Δx на входе прибора: S = Δy/Δx. Чувствительность прибора имеет размерность, зависящую от характера измеряемой величины.

Величина, обратная чувствительности, называется ценой деления электроизмерительного прибора: С = 1/S. Она равна числу единиц измеряемой величины, приходящихся на одно деление шкалы. Если, например, S = 10 дел./А, то С = 0,1 А/дел.

В зависимости от условий применения средств измерения различают также основную и дополнительную погрешности.

Основная погрешность – погрешность средств измерения, используемых в нормальных условиях (при нормальном рабочем положении прибора, нормальной температуре окружающей среды, влажности, давлении, отсутствии внешних электрических и магнитных полей кроме земного магнетизма и т. п.).

Дополнительная погрешность – это погрешность средств измерения, возникающая в результате отклонения одной из влияющих величин от нормального значения.

Основная и дополнительная погрешности прибора, как и измерения, могут быть абсолютными и относительными.

Абсолютная погрешность прибора в данной точке диапазона измерения равна

Δ = x – х_i,

где x – показание прибора;

х_i – истинное значение измеряемой величины.

В связи с тем, что истинное значение чаще всего неизвестно, на практике вместо него используется действительное значение х_д, в качестве которого применяют либо среднее арифметическое значение ряда измерений, либо показания образцового прибора. По этой причине на практике значение погрешности можно оценить только приближенно.

Абсолютная погрешность может быть положительной и отрицательной. Она выражается в тех же единицах, что и измеряемая величина. Абсолютная погрешность с обратным знаком называется поправкой. Очевидно, что абсолютная погрешность прибора выражается в тех же единицах, что и измеряемая величина.

Абсолютная погрешность δ прибора не характеризует в полной мере точность измерения, поэтому при измерениях определяется также относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к истинному (действительному) значению измеряемой величины

(6.2)

Относительная приведенная погрешность γэлектрического измерительного прибора равна отношению абсолютной погрешности к нормирующему значению x_n,которое принимается видом шкалы (рисунок 6.1):

(6.3)

Относительная погрешность обычно существенно изменяется вдоль шкалы прибора и с уменьшением значений измеряемой величины увеличивается.

Точность электроизмерительного прибора является одним из важнейших показателей, характеризующих его качество. Она определяется величиной погрешности (наибольшей ошибки), которая может иметь место при измерении какой-либо величины.

Класс точности— основная метрологическая характеристика прибора, определяющая допустимые значения основных и дополнительных погрешностей, влияющих на точность измерения.

Класс точности записывается в виде числа, которое указывает максимально возможную погрешность прибора, выраженную в процентах от наибольшего значения величины, измеряемой в данном диапазоне работы прибора. Так, для вольтметра, работающего в диапазоне измерений 0 – 30 В, класс точности 1,0 предполагает, что указанная погрешность при положении стрелки в любом месте шкалы не превышает 0,3 В.

Согласно ГОСТ, приборам непосредственной оценки присваивают классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5 и 4,0.

В таблице 6.1 приведены классы точности, допустимые значения основной относительной погрешности и область применения соответствующих приборов.

Таблица 6.1 –Классы точности, допустимые значения основной относительной погрешности и область применения соответствующих приборов

Класс точности прибора	Допустимое значение величины основной погрешности, %	Класс точности вспомогательного устройства для расширения пределов измерения прибора	Характеристика и область применения прибора
0,05	+ 0,05	0,02	Образцовые приборы.
0,1	± 0,1	0,05	Применяются для особо точных измерений.
0,2 0,5	+ 0,2 ± 0,5	0,1 0,1	Точные лабораторные приборы. Применяются для изме-рений в лабораториях и т.п.
1,0 1,5	+ 1,0 ± 1,5	0,5 1,0	Точные технические щитовые приборы. Применяются для обычных измерений.
2,5	± 2,5	1,0	Щитовые приборы.
4,0	± 4,0	1,0	Грубые технические приборы.

Пример 6.1 Определить точность результата измерения напряжения сети 220 В с помощью двух вольтметров класса 2,5 каждый, если предел измерения одного вольтметра равен 250 В, второго – 500 В.

Решение. Абсолютные погрешности прибора со шкалой 250 В: (250/100) · (± 2,5) = ± 6,25 В, со шкалой 500 В: (500/100) · (+ 2,5) = = ±12,5 В.

Из примера видно, что погрешность измерения в первом случае будет меньше. Поэтому необходимо пользоваться тем прибором, предел измерения которого ближе к предполагаемому значению измеряемой величины.

Основные понятия: (дать определения)

1. Погрешность измерения

2. Основная погрешность

3. Дополнительная погрешность

4. Систематическая погрешность

5. Случайная погрешность

Погрешности прямых измерений: (Дать определение и записать формулу с пояснением)

1. Абсолютная погрешность

2. Действительная относительная погрешность

3. Приведённая относительная погрешность

4. Номинальная относительная погрешность

Дата добавления: 2023-01-08; просмотров: 147; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!