Похибки вимірювань і приладів - студопедія

Найважливішими характеристиками засобів вимірювання, що відрізняють їх від інших технічних засобів, є метрологічні характеристики, за допомогою яких визначають значення вимірюваної величини і апаратну складову похибки результату вимірів.

До метрологічних характеристик відносяться похибки засобів вимірювання, чутливість, ціна ділення і т. Д.

Похибка засоби вимірювання - метрологічна характеристика, кількісно виражає відхилення номінального значення фізичної величини, що вимірюється даними засобом, від істинного значення.

Похибки вимірювань можна поділити на три групи: грубі (промахи), систематичні і випадкові.

Грубі похибки іноді називають суб'єктивними, т. К. Вони найчастіше виникають внаслідок неуважності людини або недостатньої його кваліфікації і досвіду.

Випадковими похибками називають похибки, значення і знак яких не можуть бути заздалегідь вказані. Такі похибки визначають шляхом багаторазового повторення вимірювань і застосуванням статистичних методів обробки результатів цих вимірювань. Систематичні похибки - це похибки, абсолютне значення і знак яких або відомі, або можуть бути визначені. До них відносяться: похибки вимірювального приладу, похибки методу вимірювання та вимірювального пристрою, похибки від зневаги малими значеннями величин, похибки від впливу зовнішніх факторів.

Систематичні похибки вимірювального приладу поділяються на адитивні, пропорційні і похибки поділок шкали.

Типова аддитивная похибка виникає, коли стрілка вимірювального приладу не знаходиться, за відсутності вимірювального сигналу, на нульовій позначці.

Пропорційні похибки виникають зокрема через відхилення від номінальних значень опорів додаткових резисторів і шунтів приладів, що показують.

Похибки поділок шкали встановлюються і визначаються шляхом перевірки приладів із застосуванням більш точних зразкових приладів.

Систематичні похибки методу вимірювання та вимірювального пристрою виникають, наприклад, коли ЕРС джерела напруги вимірюють вольтметром з кінцевим внутрішнім опором.

Електровимірювальні прилади характеризуються чутливістю. т. е. здатністю реагувати на зміни вхідного сигналу. Чутливість є відношенням зміни сигналу # 916; y на виході приладу до викликав його зміни сигналу # 916; x на вході приладу: S = # 916; y / # 916; x. Чутливість приладу має розмірність, що залежить від характеру вимірюваної величини.

Величина, зворотна чутливості, називається ціною поділки приладу електровимірювання: С = 1 / S. Вона дорівнює числу одиниць вимірюваної величини, що припадають на одну поділку шкали. Якщо, наприклад, S = 10 справ. / А, то С = 0,1 А / справ.

Залежно від умов застосування засобів вимірювання розрізняють також основну і додаткову похибки.

Основна похибка - похибка засобів вимірювання, які використовуються в нормальних умовах (при нормальному робочому положенні приладу, нормальній температурі навколишнього середовища, вологості, тиску, відсутності зовнішніх електричних і магнітних полів крім земного магнетизму і т. П.).

Додаткова похибка - це похибка засобів вимірювання, що виникає в результаті відхилення однієї з впливають величин від нормального значення.

Основна і додаткова похибки приладу, як і вимірювання, можуть бути абсолютними і відносними.

Абсолютна похибка приладу в даній точці діапазону вимірювання дорівнює

де x - показання приладу;

хi - істинне значення вимірюваної величини.

У зв'язку з тим, що справжнє значення найчастіше невідомо, на практиці замість нього використовується дійсне значення ХД. в якості якого застосовують або середнє арифметичне значення ряду вимірювань, які свідчення зразкового приладу. З цієї причини на практиці значення похибки можна оцінити тільки приблизно.

Абсолютна похибка може бути позитивною і негативною. Вона виражається в тих же одиницях, що і вимірювана величина. Абсолютна похибка зі зворотним знаком називається поправкою. Очевидно, що абсолютна похибка приладу виражається в тих же одиницях, що і вимірювана величина.

абсолютна похибка # 948; приладу не характеризує повною мірою точність вимірювання, тому при вимірах визначається також відносна похибка - відношення абсолютної похибки до істинного (дійсного) значення вимірюваної величини

Відносна наведена похибка # 947; електричного вимірювального приладу дорівнює відношенню абсолютної похибки до нормуючим значенням xn, яке приймається видом шкали (рисунок 6.1):

Відносна похибка зазвичай істотно змінюється уздовж шкали приладу і зі зменшенням значень вимірюваної величини збільшується.

Точність приладу електровимірювання є одним з найважливіших показників, що характеризують його якість. Вона визначається величиною похибки (найбільшої помилки), яка може мати місце при вимірюванні будь-якої величини.

Клас точності- основна метрологічна характеристика приладу, що визначає допустимі значення основних і додаткових похибок, які впливають на точність вимірювання.

Клас точності записується у вигляді числа, яке вказує максимально можливу похибку приладу, виражену у відсотках від максимального значення величини, вимірюваної в даному діапазоні роботи приладу. Так, для вольтметра, що працює в діапазоні вимірювань 0 - 30 В, клас точності 1,0 припускає, що зазначена похибка при положенні стрілки в будь-якому місці шкали не перевищує 0,3 В.

Згідно ГОСТ, приладів безпосередньої оцінки привласнюють класи точності: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5 і 4,0.

У таблиці 6.1 наведені класи точності, допустимі значення основної відносної похибки і область застосування відповідних приладів.

Таблиця 6.1 -класу точності, допустимі значення основної відносної похибки і область застосування відповідних приладів

Клас точності приладу

Допустиме значення величини основної похибки,%

Клас точності допоміжного пристрою для розширення меж вимірювання приладу

Характеристика та область застосування приладу

Грубі технічні прилади.

Приклад 6.1 Визначити точність результату вимірювання напруги мережі 220 В за допомогою двох вольтметрів класу 2,5 кожен, якщо межа вимірювання одного вольтметра дорівнює 250 В, другого - 500 В.

Рішення. Абсолютні похибки приладу зі шкалою 250 В: (250/100) · (± 2,5) = ± 6,25 В, зі шкалою 500 В: (500/100) · (+ 2,5) = = ± 12,5 В.

З прикладу видно, що похибка вимірювання в першому випадку буде менше. Тому необхідно користуватися тим приладом, межа вимірювання якого ближче до передбачуваного значення вимірюваної величини.