Тема 1.4 Метрологические характеристики измерительных приборов

Тема 1.3 Методы и принципы измерений

В основе измерения каждой физической величины лежит определённый метод, который представляет собой совокупность операций, используемых для получения результата в виде измерительной информации.

Методы измерения подразделяются на:

· прямые

· косвенные

· совместные

· совокупные

1)При прямых измерениях значение измеряемой величины находится непосредственно из опытных данных путём сравнения её с единицей измерения при помощи меры или измерительного прибора.

Например: измерение тока амперметром.

2)Косвенные измерения – измерения, при которых значения измеряемой величины находятся на основании определённой зависимости между этой величиной и другими.

Например: установление элемента электрической цепи, при измерении напряжения вольтметром и силы тока амперметром.

3)При совместных измерениях проводят одновременные измерения нескольких разноимённых величин, функционально связанных с измеряемой величиной.

Например: при нахождении массы веществ путём определения их объёма и плотности проводят одновременное измерение объёма и плотности, а массу вычисляют по формуле.

4)При совокупных измерениях проводят одновременные измерения нескольких одноимённых величин, а искомое значение измеряемой величины находят путём решения системы уравнений.

Например: определение температурного коэффициента сопротивления материала на основании измерения сопротивления материала при различных температурах.

Измерения могут осуществляться с использованием следующих принципов:

· непосредственной оценки, когда измеряемая величина определяется с помощью измерительного прибора и для наблюдателя этого достаточно(измерение напряжения вольтметром, длины метром и проч.)

· сравнения, когда измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой.

· дифференциальный, когда определяется разность между измеряемой величиной и известной, воспроизводимой мерой.

· нулевой (компенсационный), когда при сравнении с мерой показания прибора доводятся до нулевого значения.

Метрологические характеристики измерительных приборовоказывают влияние на результаты измерений. Они предназначены для:

- оценки технического уровня

- качества средства измерения

- определения результатов измерения

К основным метрологическим характеристикам приборов относятся: погрешность, точность, инерционность, чувствительность, вариация.

1) Погрешность измерения – численное значение ошибки, возникающей при измерении.

Погрешность измерения может быть выражена абсолютной или относительной величиной.

Абсолютная погрешность – разность между измеренным значением величины и её действительным значением.

Действительное значение определяется экспериментально с помощью образцов.

Относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к действительному значению, измеряемой величины, выраженное в процентах.

В зависимости от характера измерений погрешности делят на случайные, систематические и грубые.

Случайные погрешности не подчиняются какой-либо известной закономерности и возникают в результате случайных причин. Они могут быть связаны с несовершенством приборов (трение в механических приборах), с несовершенством объекта измерений.

Систематическими называют погрешности постоянные по величине или изменяющиеся в определённой зависимости. Они могут быть связаны с ошибками приборов (неправильная настройка, неправильная шкала).

Грубые погрешности (промахи) – погрешности, возникающие в следствие недосмотра экспериментатора (неправильное включение прибора, неправильное считывание показаний с прибора, неправильное выполнение измерений). Грубая ошибка появляется обычно не более чем в одном-двух измерениях и резко отличается по величине от других ошибок.

В зависимости от влияния внешних условий различают основную и дополнительную погрешность приборов.

Основная погрешность – погрешность прибора при нормальных условиях его применения (определённые границы изменения температуры окружающего воздуха и его влажности, напряжение питания).

Дополнительная погрешность – погрешность прибора возникающая при нарушении нормальных условий его применения.

Нормальными условиями считаются:

· температура окружающей среды +20(25-15) С^о

· относительная влажность воздуха 65 (±) 15 %

· атмосферное давление 750 (±) 30 мм р.с.

· отсутствие внешних магнитных полей

· нормальное рабочее положение прибора

2) Точность средства измерения – степень совпадения показаний измерительного прибора с истинным значением измеряемой величины.

Чем меньше разница, тем больше точность прибора, откомбинированного по эталону, всегда хуже или равна точности эталона.

Класс точности – основная характеристика прибора, определяющие допустимые по стандарту значения основные и дополнительные погрешности. Таким образом класс точности определяет наибольшие значения погрешностей, при которых прибор по техническим требованиям может быть допущен к применению.

Каждой группе приборов соответствует определённый класс точности. Измерительные приборы подразделяются на 8 классов точности: 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 4.

Класс точности выражается в процентах. Обозначения классов точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений, приводятся в нормативно-технических документах. При этом в эксплуатационной документации на средства измерений, содержащей обозначения класса точности должна быть ссылка на стандарт или технические условия, в которых установлен класс точности для этого типа средств измерений.

Понятие класса точности встречается в различных отраслях техники и обозначаться он может по-разному (буквами или цифрами). Смысл таких обозначений раскрывается в нормативно-технической документации. Обозначение зависит от того, какими погрешностями класс точности определяется.

3) Инерционностью прибора называется отстаивание во времени его показаний от изменения измеряемой величины. Например при измерении температуры манометрическим термометром требуется определённое время для нагрева газа в термобаллоне и передачи повышения давления на чувствительный элемент, который перемещает стрелку прибора.

Инерционность приборов особенно важно учитывать при контроле быстро протекающих процессов, где запаздывание показаний может привести к значительным погрешностям.

Таким образом инерционность характеризует отстаивание выходного сигнала от входного. Чем меньше инерционность, тем лучше.

4) Чувствительность – свойство измерительного прибора быстро реагировать на изменения измеряемой величины (перемещением указателя по шкале прибора).

На практике чувствительность приборов часто определяют по цене деления шкалы. Наименьшее значение измеряемой величины, способное вызвать заметное изменение показания измерительного прибора, называется порогом чувствительности. Наибольшее значение измеряемой величины, не вызывающее отклонения указателя прибора, называется зоной нечувствительности.

Средства измерения должны обладать высокой чувствительностью.

5) Вариация показаний измерительного прибора – наибольшее экспериментально найденное расхождение между показаниями прибора, полученными при повторных измерениях одной и той же величины.

Вариация определяется по значениям выходного сигнала при подходе к одному и тому же значению входного сигнала. В отличии от чувствительности вариация характеризуется изменением входного, а не выходного сигнала.

Вариация показаний имеет место в приборах с подвижной частью (вызывается в основном трением в опорах), а также в приборах с магнитомягкими сердечниками или магнитопроводами при работе на постоянном токе.

К другой не менее важной характеристике измерительных приборов относят надёжность.

Надёжность прибора – характеризует сохранение его качественных характеристик, обеспечивающих нормальную работу в течение заданного времени. Надёжность прибора определяется его безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью.

Свойство прибора непрерывно сохранять работоспособность в течение определённого времени называется безотказностью.

Долговечностью называется свойство прибора длительно сохранять работоспособность в заданных рамках до значительного износа.

Ремонтопригодность – свойство прибора восстанавливать свою работоспособность после отказа.

Отказ – событие нарушившее работоспособность прибора.

Дата добавления: 2015-04-24