Выбор средств измерений

Правильный выбор средств измерений обеспечивает получение достоверной информации об объекте с необходимой погрешностью[11]. Для этого необходимо, исследуя измеряемый объект, сформулировать в количественном виде требования к измерительной информации:

· наименование измеряемой физической величины (например, среднее значение переменного напряжения, с частотой 400 Гц),

· возможные изменения ее значения (от 180 до 230 В),

· допустимую погрешность результата измерения физической величины (),

· доверительную вероятность появления этой погрешности (Р_д=0,95),

· Закон распределения погрешностей как случайных величин,

· скорость изменения значения физической величины,

· климатические, механические и химические условия выполнения измерений;

а также к средству измерения:

· защищенность от влияющих величин, (электромагнитного, теплового излучений…) и условий измерений,

· вид отображения и дальнейшей обработки измерительной информации (показания, регистрация, сигнализация, ввод в САУ или в ЭВМ),

· требования к конструктивным особенностям: переносной, щитовой, вид и размеры отображающего устройства и т.д.

Рассмотрим некоторые основные факторы позволяющие удовлетворять требования к измерительной информации, которые следует учитывать при выборе средств измерений,

1. Выбор СИ начинают с исследования объекта измерения в процессе которого определяют наименование измеряемой физической величины, по которой выбирают вид прибора. Так, температура в электрической печи, являясь основной ее характеристикой, исходя из модели объекта определяется действующим значением тока нагревателя. Когда измерение температуры технически недоступно вместо нее приходится измерять действующее значение переменного тока. Для этого следует выбирать амперметр угол отклонения, которого пропорционален действующему значению тока (электромагнитной или электродинамической системы), а не проградуированный в действующих значениях амперметр выпрямительной системы, угол отклонения которого пропорционален среднему значению тока. Последний при отличии формы кривой напряжения от синусоидальной (что возникает при питании печи от тиристорного источника) дает неверные показания.

2. Предел измерения прибора. Для большинства электроизмерительных приборов класс точности нормируют по приведенной погрешности. Их относительная погрешность оказывается наименьшей на верхнем пределе измерений и увеличивается с уменьшением показаний. Поэтому предел измерения таких приборов следует выбирать так, чтобы ожидаемые показания находились в последней третьей или второй части шкалы, т.е. ближе к верхнему пределу измерений прибора. Например, измеряя напряжение 10 В двумя вольтметрами, имеющими одинаковые классы точности (1,0), но разные верхние пределы (15 и 150 В), получим относительные погрешности измерения, соответственно, . С другой стороны, чтобы не перегреть измерительную цепь прибора и иметь возможность отсчитать показании наибольшее измеряемое значение должно быть меньше верхнего предела измерения прибора.

3. Погрешность прибора. Она является составной частью допустимой погрешности результата измерения. Поэтому погрешность СИ должна быть всегда меньше погрешности измерения. Если класс точности СИ устанавливается (нормируется):

а) по относительной погрешности (на шкале он заключен в окружность), то погрешность выбираемого прибора должна быть равна , где -

допустимая относительная погрешность результата измерения.

б) по приведенной погрешности, то погрешность выбираемого прибора должна быть равна ,

где x и x_н – измеряемое значение величины нормированное значение шкалы СИ.

Учитывая, что рабочим участком шкалы в данном случае является ее вторая половина, следует записать, что x_н=2x и тогда , т.е. класс точности прибора должен быть в два и более раз меньше допустимой погрешности результата измерения.

4. Воздействие СИ на объект измерения. Средство измерения, подключенное к объекту, не должно изменить измеряемую величину. Любое СИ обладает внутренним сопротивлением и для своей работы либо потребляет энергию из измеряемой цепи, либо отдает свою энергию в измеряемую цепь (омметры, в них встроен источник э.д.с.). Следовательно, подключая прибор для измерения, мы нарушаем энергетический баланс объекта измерения, что вызывает изменение его физических величин. Прибор покажет изменение значения. Это изменение может быть сколь угодно большим. Чтобы это изменение было наименьшим необходимо выбирать вольтметр с внутренним сопротивлением много большим сопротивления на котором измеряется напряжение, а амперметр с внутренним сопротивлением много меньшим сопротивления цепи в которой измеряется ток. Нарушение последнего требования при измерении напряжения 1000 В, которое выдает мегомметр приводит к показанию вольтметра типа Э59 равное 15 В. Помимо рассмотренных требований при выборе СИ следует учитывать условия работы, конструктивные особенности, габариты, частотный диапазон, время установления показаний, наличие сигнального и регулирующего устройства, регистрации показаний, встроенного интерфейса для ввода значений в ЭВМ и т.д.

Глава 2. Порядок выполнения лабораторных работ.

Дата добавления: 2014-12-27