Погрешности измерений.
Основные понятия измерения. Погрешности измерений. Классификация электроизмерительных приборов.
Измерение — это определение физической величины ФВ опытным путем с помощью измерительных приборов.
Средства, позволяющие проводить измерения, называются средствами измерения.
Измерения в зависимости от способа получения результата подразделяются на прямые и косвенные.
ИЗМЕРЕНИЯ |
ПРЯМЫЕ |
КОСВЕННЫЕ |
Прямыми называют такие измерения, при которых искомое значение находится непосредственно по показанию приборов (измерение тока амперметром, напряжения — вольтметром, электроэнергии — счетчиком).
При косвенных измерениях результат определяют по формуле, включающей в себя величины, значения которых найдены с помощью прямых измерений (измерение электрического сопротивления с помощью вольтметра и амперметра — сначала измеряют напряжение и ток, а затем по закону Ома вычисляют сопротивление).
Существуют два основных метода электрических измерений: непосредственной оценки и сравнения.
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ |
НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ |
СРАВНЕНИЯ |
При методе непосредственной оценки измеряемая величина определяется по показанию прибора.
Шкала прибора градуируется в соответствующих единицах измеряемой величины по эталонному прибору на заводе при изготовлении прибора.
Измерения вольтметром, амперметром, фазометром, ваттметром и т.д. Основными преимуществами этого метода являются простота измерений и малые затраты времени.
При методе сравнения измеряемая величина сравнивается с эталоном, образцовой или рабочей мерой. Точность измерений значительно выше, но возрастает и сложность измерений.
Погрешности измерений.
Из-за несовершенства приборов при всяком измерении появляется погрешность ∆, которая называется абсолютной.
Абсолютная погрешность измерения ∆ — разность между измеренным А и действительным АД значениями измеряемой величины.
∆ = А - АД
Например, сила тока в цепи 10 А, а амперметр, включенный в эту цепь, показывает 9,85 А
абсолютная погрешность показания прибора:
∆ = А - АД =9,85-10=-0.15 А
Абсолютная погрешность имеет размерность измеряемой величины и не позволяет сравнивать метрологические характеристики различных средств и методов измерений.
Поэтому вводят безразмерные формы погрешности — относительную и приведенную.
Относительная погрешность δ — отношение абсолютной погрешности к истинному (действительному) значению измеряемой величины.
Как правило, ее выражают в процентах
Истинное значение измеряемой величины не известно, поэтому обычно пользуются выражением
δ ≈ ∆/А 100%
Величины ∆ и δ характеризуют точность измерения.
Чтобы оценить погрешность прибора, вводят приведенную погрешность γ-
Приведенная погрешность γ — отношение абсолютной погрешности ∆ к нормирующему значению Анорм.
Значение Анорм принято выбирать равным верхнему пределу шкалы прибора, т.е.
Приведенная погрешность прибора, находящегося в нормальных рабочих условиях
температура 2930 +50 К или 200 +50 С, относительная влажность воздуха 65 + 1,5 % , напряжение в сети 220 В +10 % с частотой 50 Гц + 1%, атмосферное давление от 97,4 до 104 кПа, отсутствие электрических и магнитных полей (наводок) называется основной погрешностью прибора
Абсолютная погрешность ∆ обусловлена систематическими и случайными погрешностями прибора, а также ошибками лица, проводящего измерения.
Систематическая погрешность остается постоянной или изменяется по определенному закону. Она возникает из-за влияния факторов, которые могут быть учтены. К ним относятся, например, температура, электромагнитные поля, радиация, несовершенство прибора и т.д.
Случайная погрешность возникает по случайному закону вследствие факторов, которые нельзя учесть. Оценку этой погрешности можно произвести только при большом количестве измерений, используя статистические методы.
Различают также погрешности, связанные с эксплуатацией прибора — основную и дополнительную.
Основная погрешность возникает при нормальных условиях эксплуатации, которые указаны в паспорте.
Дополнительная погрешность возникает при отклонении условий измерения от нормальных.
Погрешность измерительного средства характеризуют классом точности — значением приведенной погрешности в процентах.
Это значение округляют до одного из следующих чисел, установленных для электроизмерительных приборов:
4,0; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05.
Цифра класса точности показывает величину допускаемой основной (приведенной) погрешности прибора в % вне зависимости от знака погрешности.
Приборы классов точности
0.05 и 0,1 считаются контрольными
0,2 и 0,5 – лабораторными
1, 1,5 и 2,5 – техническими
4- учебными
Так, для вольтметра, работающего в диапазоне измерений
0 – 30 В, класс точности 1,0 определяет, что указанная погрешность при положении стрелки в любом месте шкалы не превышает 0,3 В.
Класс точности является обобщенной метрологической характеристикой измерительного средства.
Прибор, у которого класс точности выражен меньшим числом, позволяет выполнять измерение с большей точностью.
Зная класс точности, можно найти абсолютную и относительную погрешности:
δ=γ А max /А
Чем ближе измеряемая величина к наибольшему значению, которое позволяет измерить прибор, тем меньшая получается относительная погрешность при прочих равных условиях. Это обстоятельство следует учитывать при выборе предела измерения прибора для выполнения измерения.
Дата добавления: 2020-04-12; просмотров: 264;