Студопедия


Авиадвигателестроения Административное право Административное право Беларусии Алгебра Архитектура Безопасность жизнедеятельности Введение в профессию «психолог» Введение в экономику культуры Высшая математика Геология Геоморфология Гидрология и гидрометрии Гидросистемы и гидромашины История Украины Культурология Культурология Логика Маркетинг Машиностроение Медицинская психология Менеджмент Металлы и сварка Методы и средства измерений электрических величин Мировая экономика Начертательная геометрия Основы экономической теории Охрана труда Пожарная тактика Процессы и структуры мышления Профессиональная психология Психология Психология менеджмента Современные фундаментальные и прикладные исследования в приборостроении Социальная психология Социально-философская проблематика Социология Статистика Теоретические основы информатики Теория автоматического регулирования Теория вероятности Транспортное право Туроператор Уголовное право Уголовный процесс Управление современным производством Физика Физические явления Философия Холодильные установки Экология Экономика История экономики Основы экономики Экономика предприятия Экономическая история Экономическая теория Экономический анализ Развитие экономики ЕС Чрезвычайные ситуации ВКонтакте Одноклассники Мой Мир Фейсбук LiveJournal Instagram

Основные характеристики средств измерений




Измерительные приборы

1.3.1. Диапазон измерения

Вольтметр с четырьмя поддиапазонами измерения.

Верхние пределы:

7,5; 15; 30 и 60 В

Нижние пределы:

1; 2; 4 и 8 В

Пределы ограничены жирными точками.

Поддиапазоны показаний:

0 – 7,75; 0 – 15,5;

0 – 31 и 0 – 62 В.

Характеристики гарантируются в пределах диапазона измерений.

У приборов с равномерной шкалой диапазоны измерений и показаний совпадают.

Существуют приборы с двусторонними шкалами, например:

– 5 мА ÷ 0 ÷ 5 мА, с безнулевыми шкалами, например: 49 ÷ 50 ÷ 51 Гц.

Верхний предел диапазона показаний может быть бесконечность:

Обратная, существенно неравномерная шкала.

1.3.2. Цена деления шкалы и значение единицы младшего разряда.

Цена деления шкалы – это у аналоговых приборов.

В нашем вольтметре на 1м поддиапазоне с1 = 7,5 / 150 = 0,05 В / дел, а на последнем с4 = 60 / 150 = 0,4 В / дел.

Зачем это нужно? Можно сделать отсчёт в делениях и для получения результата умножить на цену деления: U(В) = α (дел) × с (В/дел). Конечно, в таких простых случаях всё это можно проделывать в уме. Но вот ещё пример – ваттметр (обозначение на циферблате – W). У ваттметра две пары зажимов: для тока и для напряжения. В каждой паре один зажим помечен звёздочкой, а около другого указано номинальное значение тока и напряжения соответственно. При этих значениях стрелка отклониться «на всю шкалу».

Мы видим, что показание прибора в делениях α = 61 дел. Но сколько это ватт? В данном случае обязательно нужно определить цену деления. Шкала содержит 75 делений. Мощность, соответствующая отклонению стрелки «на всю шкалу» – это произведение номинальных значений тока I = 5 А и напряжения U = 150 В. Следовательно, цена деления с = (5×150)/75 = 10 Вт /дел и показание в ваттах Р = 61×10 = 610 Вт.

Значение единицы младшего разряда у цифровых измерительных приборов:

В лучших моделях цифровых вольтметров на первом (самом чувствительном) поддиапазоне значение единицы младшего разряда может быть 10 нВ.

1.3.3. Точность

Количественная характеристика точности – погрешность. Чем меньше погрешность, тем выше точность.

Прежде всего, существуют два понятия:

· погрешность измерения;

· погрешность измерительного прибора.

Это не одно и то же. Можно взять дорогой, очень точный прибор, но получить при неграмотном использовании очень плохой результат. Попробуйте сами привести пример такой ситуации.

Существует три формы выражения погрешностей:

· абсолютная Δ;

· относительная δ:

· приведённая γ.




Погрешность измерения может быть выражена в форме Δ или δ, а погрешность измерительного прибора – в любой из трёх форм.

Абсолютная погрешность измерительного прибора:

Δ = Х – Хист ≈ Х – Хд, (6)

где Х – показание прибора; Хист – истинное значение измеряемой величины;

Хд – её действительное значение.

Относительная погрешность измерительного прибора:

δ = δ (%) = 100 (7)

Приведённая погрешность измерительного прибора:

γ = γ (%) = 100· (8)

где Хн – нормирующее значение измеряемой величины.

Что значит «нормирующее значение? Покажу на примерах:

1) У вольтметра с диапазоном измерения от 0 до 15 В нормирующее значение

Хн = Uн = 15 В.

2) У миллиамперметра с двусторонней шкалой – 5 мА ÷ 0 ÷ 5 мА нормирующее значение

Хн = Iн = 5 мА (или 10 мА).

3) Частотомер с узким диапазоном измерения 49 Гц ÷ 50 Гц ÷ 51 Гц нормирующее значение

Хн = fн = 50 Гц.

Связь относительной погрешности с приведённой:

δ = γ·δ = γ при Х = Хн; δ > γ при Х <Хн!

Основная погрешность и дополнительные погрешности.

Погрешность Δ зависит от влияющих величин ξ:

Δ = f(ξ1; ξ2;…ξn).

Влияющие величины – это:

а) внешние факторы – температура, напряжение питания (если оно есть у прибора) и др.;

б) неинформативные параметры входного сигнала.

Пример: u(t) = Umsinωt = Usin2πft

– вольтметром измеряют среднее квадратическое значение U синусоидального напряжения u(t); в этом случае частота fэтого напряжения – неинформативный параметр входного сигнала, т.е. такой параметр, который не несёт полезной информации о значении U, но влияет на результат измерения U;



– частотомером измеряют частоту f синусоидального напряжения u(t); в этом случае U– неинформативный параметр входного сигнала.

Нормальные условия применения прибора – это такие условия, когда все влияющие величины ξiлибо имеют нормальные значения [7]

ξi = ξi,норм,

либо находятся в пределах нормальных областей значений

ξi,норм,min ≤ ξi ≤ ξi,норм,max.

Примеры:

а) θ = 20 0С – нормальное значение температуры, принятое в нашей стране;

б) относительная влажность воздуха от 30 до 80 % – нормальная область значений.

Примечание. Обеспечить при испытаниях точно 20 0С невозможно, поэтому допускаются отклонения, например, в пределах (20 ± 2) 0С. Этот допуск зависит от точности испытуемого прибора; для самых точных он составляет ± 0,50С.

ОСНОВНАЯ погрешность Δоэто погрешность в нормальных условиях.

Рабочие условия применения прибора – это такие условия, когда влияющие величины ξiнаходятся в пределах рабочих областей значений

ξi,раб,min ≤ ξi ≤ ξi,раб,max.

Пример:

температура в пределах 10 0С ≤ θ ≤ 35 0С (2я группа средств измерений)

·

·

·

– 50 0С ≤ θ ≤60 0С (6я группа).

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ погрешность Δд – это изменение погрешности, вызванное отклонением одной из влияющих величин ξiот её нормального значения ξi,нормиливыходом за пределы нормальной области значений ξi,норм,min÷ ξi,норм,max.

Систематическая и случайнаяпогрешности.

СистематическаяпогрешностьΔсостаётся постоянной или закономерно изменяется в зависимости от времени (или другого аргумента).

Случайная погрешность изменяется случайным образом.

Пусть Х = const. Производятся повторные измерения Х. Если Х1; Х2;…Хnотличаются друг от друга – значит, проявляет себя случайная погрешность. Что при этом принять за результат измерения? Ответ известен: среднее значение:

. (9)

В вероятностном смысле Хср ближе к истинному значению Хист, чем любое Хi. Это объясняется тем, что одни Хi отличаются от Хср в одну сторону, другие – в другую. Чем больше n, тем меньше влияние случайной погрешности, но тем дольше процесс измерения.

Такое измерение с повторами и усреднением называют измерением с многократными наблюдениями: Хi – это наблюдения, а Хср – результат измерения.

Таким образом, простой приём – многократные наблюдения – позволяет обнаружить присутствие случайной погрешности, а их усреднение – снизить её влияние.

Заметим, что этот приём не обнаруживает систематическую погрешность и не снижает её.

Для нахождения Δс нужен более точный прибор, показание которого можно считать действительным значением Хд, и тогда

Δс = Х – Хд (10)

или

Δс = Хср – Хд, (11)

если выявлено присутствие случайной погрешности и произведены многократные наблюдения.

Если Δс найдена, её можно исключить, введя поправку:

η = – Δс. (12)

Тогда Х + η – это будет исправленный результатизмерения.

Получается, что если погрешность найдена – это уже не погрешность. Погрешность остаётся погрешностью лишь до тех пор, пока в ней есть неопределённость, случайность. После внесения поправки остаются не исключённые остаткиΔс, но они уже случайны.

Итак, погрешность – в принципе случайная величина.

Случайные величины можно изучать, у них есть определённые законы. Этим занимается одна из отраслей математики – теория вероятностей. Мы будем её использовать.

Мы рассмотрели случай, когда с помощью более точного прибора находят Δс и вводят поправку η. Может возникнуть вопрос: если у нас есть этот более точный прибор, почему бы им и не измерять? Дело в том, что поправка вносится в результаты многих измерений, а определяется редко. Для её нахождения используются эталонные средства измерения. Они служат не для измерений, а для поверки и аттестации рабочих средств измерения. Если бы эталонные средства использовались для измерений, они быстро бы перестали быть эталонными.

Но вообще внесение поправки – довольно редкий случай в практике измерений: это точные лабораторные измерения, научные исследования. Большей частью Δс есть, но её не выявляют для каждого данного экземпляра средств измерений. На множестве экземпляров данного типа средств измерений она проявляет себя, как случайная величина.

Таким образом, проявляет себя, как случайная величина на множестве многократных наблюдений, если таковые производятся, а Δс проявляет себя, как случайная величина даже при одном измерении – на множестве экземпляров приборов данного типа.





Дата добавления: 2014-02-18; просмотров: 664; Опубликованный материал нарушает авторские права? | Защита персональных данных | ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась - это был конец пары: "Что-то тут концом пахнет". 8301 - | 7924 - или читать все...

Читайте также:

 

3.226.243.130 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.


Генерация страницы за: 0.008 сек.