Погрешности электроизмерительных приборов

Классификация погрешностей

II. Погрешности измерений

Особенности электрорадиоизмерений

Название электрорадиоизмерения (электронные измерения) отражает два обстоятельства:

- целевое назначение - измерения в электронике и других областях, использующих электронные устройства и системы:

- выполнение измерений на основе методов электронной техники и радиотехники, построение измерительных приборов на основе электронных компонентов.

Измерения в процессе производства и ремонта РЭА можно разделить на следующие основные группы:

1. Измерения параметров сигналов

2. Измерения величин, характеризующих условия передачи сигналов

3. Измерения параметров отдельных элементов РЭА

4. Измерение характеристик, определяющих свойства аппаратуры и её трактов

5. Поверка средств измерений

6. Определение характера и места повреждений.

Электрорадиоизмерения обладают рядом существенных особенностей по сравнению с другими видами измерений:

- большое число измеряемых параметров,

- широкий диапазон используемых частот (от 10^-3- геология, медицина до 10¹⁰- спутниковое телевидение);

- большой диапазон измеряемых величин (емкость 10^-12-10²Ф, сопротивление 10^-3- 10¹⁴Ом);

- высокая точность и быстродействие;

- малый отбор мощности от объекта измерения;

- удобство визуального отсчета и относительная простота использования средств вычислительной техники для улучшения качества измерений.

Все измерения при производстве и ремонте РЭА можно условно разделить на:

1. Лабораторные измерения (при разработке и исследовании новых процессов и устройств)

2. Эксплутационные и приёмосдаточные (на заводах) измерения

3. Измерения в процессе ремонта РЭ

4. Поверка измерительных приборов и мер.

Отклонение результата измерения от истинного значения называют погрешностью измерения. Погрешности измерения можно классифицировать по различным признакам.

I. В соответствии со слагаемыми процесса измерения различают:

- погрешность воспроизведения меры,

- погрешность воспроизведения,

- погрешность сравнения,

- погрешность фиксации результата.

II. В зависимости от источника возникновения погрешности измерений делят на:

- методическую погрешность - обусловленную несовершенством метода измерения (измерение сопротивления с помощью делителя напряжения)

- аппаратурную (инструментальную) погрешность – обусловленную влиянием применяемых средств измерения. Зависит от схемы включения и качества измерительных приборов (преобразователей)

- внешнюю погрешность – обусловленную внешними по отношению к прибору воздействиями

- субъективную погрешность – зависит от особенностей экспериментатора

III. В соответствии с условиями применения средств измерения разделяют на:

- основную погрешность, которая имеет место при нормальных условиях эксплуатации, оговоренных в ГОСТе или в технических условиях (ТУ) на средство измерения.

- дополнительную погрешность, которая появляется при отклонении условий эксплуатации средств измерений от нормальных, соответствующих ТУ или ГОСТ.

IV. По закономерности появления различают:

- систематическую погрешность – это погрешность, которая остается постоянной (по величине и знаку) или проявляющуюся с определённой закономерностью при повторных измерениях одной и той же величины. Способ борьбы с систематической погрешностью - устранение источника погрешности, предварительное их изучение и введение поправок. Поправка – это величина погрешности с противоположным знаком .

- случайные погрешности – это погрешности, которые изменяются случайным образом при повторных измерениях одного и того же значения физической величины. Их характеризуют вероятностными характеристиками. Способ борьбы – статистическая обработка результатов измерения, например, усреднение.

- грубые погрешности (промахи) – их отбрасывают и не учитывают. Способ борьбы - применение "закона 3σ".

V. По способу выражения различают следующие разновидности погрешностей измерений:

- абсолютная погрешность измерения

,

где - измеренное значение, - истинное значение измеряемой величины.

- относительная погрешность измерения

.

По способу выражения в измерительных приборах различают абсолютную, относительную и приведённую погрешности. Первые две погрешности аналогичны рассмотренным выше:

- абсолютная погрешность прибора Δ=Х_п –Х. Здесь - показание прибора, Х- истинное значение измеряемой величины;

- относительная погрешность определяется как.

Поскольку часто истинное значение неизвестно, то часто используют более удобную запись:

- приведённая погрешность - есть выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению L (выбор L регламентируется ГОСТ 13600-68):

.

Для приборов с нулевой отметкой на краю или вне шкалы нормирующее значение L равно конечному значению диапазона измерений Х_к. Если нулевая отметка находится посредине шкалы, то L равно арифметической сумме конечных значений шкалы без учёта знака.

У реальных приборов зависимость абсолютной погрешности от измеряемой величены Х может быть представлена некоторой полосой неопределённости. Эта полоса обусловлена случайной погрешностью и изменением характеристик приборов в результате действия влияющих величин и процессов старения.

Поэтому значение абсолютной погрешности, ограничивают двумя прямыми, симметричными относительно оси абсцисс, расстояние между которыми увеличивается с ростом измеряемой величины Х.

Рис.2

Уравнение прямой 1 можно записать в виде:

,

где а – предельное значение аддитивной погрешности, bx – предельное значение мультипликативной погрешности.

Абсолютные значения аддитивной погрешности не зависят от измеряемой величины Х, а мультипликативные прямо пропорциональны величине Х.

Источники аддитивной погрешности - это трение в опорах, неточность отсчёта, шум, наводки, вибрации. От этой погрешности зависит наименьшее значение величины, которое может быть измерено прибором. Причины мультипликативной погрешности - влияние внешних факторов и старение элементов, узлов приборов.

Предельное значение относительной погрешности прибора , связано с предельным значением абсолютной погрешности зависимостью:

Согласно ГОСТ в соответствии со значением приведённой погрешности средствам измерений присваиваются классы точности.

Класс точности – это обобщённая характеристика прибора, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей.

У приборов, аддитивная погрешность которых резко преобладает над мультипликативной, все значения погрешностей оказываются в пределах двух прямых параллельных оси Х (прямые 2) рис.2.

В результате допускаемая абсолютная и приведённые погрешности прибора оказываются постоянными в любой точке его шкалы. У таких приборов класс точности равен максимальному значению приведенной погрешности, выраженной в процентах и округленной до ближайшего большего значения из ряда чисел: ; ; ; ; ; ; , где Например, классы точности на амперметры и вольтметры, установленные ГОСТ 8711-78: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 и 5,0.

У приборов, класс точности которых выражается одним числом, основная приведённая погрешность, выраженная в %, не превышает значения, соответствующего класса точности.

Класс точности приборов, у которых аддитивная и мультипликативная составляющие основной погрешности соизмеримы, обозначается в виде двух чисел разделённых косой чертой, например 0,1/0,05. К приборам, класс точности которых выражается дробью относятся цифровые приборы, мосты сравнения и т.д.

Предельное значение основной относительной погрешности прибора, выраженное в процентах, в этом случае может быть определено по формуле:

,% или ,% (1)

Здесь А_к - конечное значение диапазона измерений (предел измерений), А_х- измеренное значение.

Дата добавления: 2015-04-30