4. Погрешности
Любое измерение выполняется приближенно, т.е. с некоторой погрешностью. Погрешности характеризуются разностью между измеренным и истинным значениями измеряемой величины. Различают погрешности:
средств измерений;
измерений.
Погрешность измерений определяется в результате обработки результатов измерений. Методика обработки зависит от числа измерений.
Погрешность измерительного прибора определяется поверкой, т.е. сравнением показаний поверяемого прибора (меры) с показаниями более точного образцового прибора (меры) при измерении ими одной и той же величины.
По способу числового
выражения различают абсолютные
погрешности измерений ,
выраженные в единицах измеряемой
величины, относительные
,
и приведенные
выраженные в процентах.
,
(1)
,
(2)
где
измеренное
значение величины;
истинное
значение.
Приведенная
погрешность
выражается в процентах от наибольшего
значения рабочей шкалы прибора:
.
(3)
В процессе измерений
необходимо оценить те погрешности,
устранить которые не удается. Если
погрешности измерений известны, то
результат записывают в виде:
или
.
5. Поверка средств измерений
Поверка средств измерений – совокупность операций, выполняемых органами Государственной метрологической службы или другими уполномоченными на то органами и организациями с целью определения и подтверждения соответствия средств измерений установленным техническим требованиям.
Поверке подвергаются средства измерений:
при выпуске из производства;
после ремонта;
при ввозе по импорту;
в процессе эксплуатации.
В связи с этим различаю следующие виды поверок:
первичная;
периодическая;
внеочередная;
экспертная;
инспекционная.
Калибровка отличается от поверки лишь тем, что совершается в отношении над средствами измерения, не подлежащими государственному метрологическому контролю и надзору. В отличие от поверки калибровка носит добровольный характер.
Допускается применение четырех методов поверки (калибровки):
непосредственное сличение с эталоном;
с
личение
с помощью компаратора;прямые измерения величины;
косвенные измерения величины.
В лабораторной
работе поверка производится методом
прямых измерений. Суть метода заключается
в сличении испытуемого прибора с
эталонным на оцифрованных делениях
шкалы в определенных пределах измерений.
Измерения производят в двух направлениях:
сначала значение измеряемой величины
повышают от нуля до номинального
(максимального) значения
,
затем, наоборот, снижают от
до нуля. Устанавливают такие значения
параметра, которые совпадают с
оцифрованными значениями рабочей шкалы
поверяемого прибора (рис. 11). Значение
измеряемой величины, определяемое по
образцовому прибору, считают действительным
значением
.
Затем для каждого измерения рассчитывают
погрешность и по максимальному значению
определяют действительный класс точности
прибора (
).
Измерительные
приборы делятся по точности на восемь
классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Класс
прибора определяет наибольшую допустимую
погрешность в рабочей части шкалы.
Например, если максимальное значение
,
то класс точности поверяемого прибора
– 1,0.
Порядок выполнения работы:
изучить теоретический материал, относящийся к данной лабораторной работе;
изучить маркировку на лицевой панели лабораторных приборов;
измерить электрическое сопротивление:
подключить соединительные провода к зажимам, обозначенным «» и «V, мА, k»;
установить переключатель «тип измерений» в положение «rx»;
установить переключатель «предел измерений» в положение «k» с множителем «x1», либо «x10», либо «x100» в зависимости от ожидаемого значения;
проверить (перед измерением) установку стрелки прибора в «нулевое положение», для чего перемкнуть между собой соединительные провода и вращением ручки «Уст. 0» добиться нулевых показаний по шкале; значение сопротивления в килоомах отсчитываются по шкале, обозначенной «k» и умножаются на соответствующий множитель;
непосредственно измерить величину сопротивления, набранную на магазине сопротивлений (порядка нескольких килоом);
измерить переменное напряжение:
установить переключатель «тип измерений» в положение «~»;
установить переключатель «предел измерений V» на максимальное значение напряжения;
подключить авометр к источнику измеряемого напряжения (к измерительному генератору);
вращением переключателя «предел измерений V» постепенно снизить значение предела измерений, до тех пор, пока стрелка прибора не окажется во второй части шкалы;
значение напряжения
,
В, отсчитывается по шкале, обозначенной
«V, мА»,
с учетом множителя «x1» или «x2»
,
где
количество делений;
цена
деления, В/дел (
,
где
максимальное значение напряжения, В;
максимальное
число делений шкалы);
измерить постоянное напряжение, вырабатываемое источником постоянного тока «Агат»:
установить переключатель «тип измерений» в положение «-»;
далее необходимо следовать тем же правилам, что и при измерении переменного напряжения;
измерить силу постоянного тока:
установить переключатель «тип измерений» в положение «-»;
переключатель «предел измерений мА» установить на максимальное значение силы тока;
собрать схему измерений в соответствии с рис. 12;
вращением переключателя «предел измерений мА» постепенно снизить значение предела измерений, до тех пор, пока стрелка прибора не окажется во второй части шкалы;
значение силы тока
,
мА, отсчитывается по шкале, обозначенной
«V, мА»,
с учетом множителя «x1» или «x2»
,
где
количество делений;
цена
деления, мА/дел (
,
где
максимальное значение силы тока, мА;
максимальное
число делений шкалы);
результаты измерения сопротивления, напряжения и силы тока оформить в виде табл. 1, определить наибольшую абсолютную погрешность
Таблица 1
|
Измеряемый параметр |
Значение |
Класс точности к.п. |
Максимальное значение Аm |
Погрешность max, % |
|
R |
|
|
- |
- |
|
U~ |
|
|
|
|
|
U− |
|
|
|
|
|
I− |
|
|
|
|
п
роизвести
калибровку прибора Ц4317М:
собрать схему проведения калибровки (рис. 12), подключив в нее поверяемый (калибруемый) миллиамперметр (во избежание перегрузки источника питания «Агат» установить R≠0);
рекомендуется процедуру калибровки проводить по току в диапазоне от нуля до 5 мА; регулируя сопротивление магазина R, установить стрелку поверяемого (калибруемого) прибора на минимальное оцифрованное деление
;не изменяя значение R, вместо поверяемого (калибруемого) миллиамперметра подключить образцовый прибор, показания которого
зафиксировать в табл. 2;сравнить показания образцового (эталонного) и поверяемого (калибруемого) приборов, рассчитать приведенную погрешность
;аналогично провести измерения и расчет
для остальных оцифрованных делений
поверяемого прибора (сначала в сторону
увеличения величины тока до максимального
значения
,
затем от
в сторону уменьшения);результаты калибровки оформить в виде табл. 2;
Таблица 2
-
i
Показания прибора
Am, мА
пр, %
поверяемого Ai, мА
образцового Aд, мА
1
1
5
2
2
3
3
4
4
5
5
6
4
7
3
8
2
9
1
Примечание: i – число измерений.
по максимальному значению
определить класс точности
прибора, сравнить его указанным на
лицевой панели, сделать вывод о
пригодности средства измерения к
применению.
Отчет должен содержать:
цель работы;
краткие сведения и устройство приборов различных систем;
принципиальную схему авометра;
таблицы с результатами измерений и выводы.
Контрольные вопросы
Каковы правовые аспекты метрологической деятельности?
Каково устройство и принцип действия приборов магнитоэлектрической системы?
Каково устройство и принцип действия приборов электромагнитной системы?
Каково устройство и принцип действия приборов электродинамической системы?
Каково устройство и принцип действия приборов ферродинамической системы?
Каково устройство и принцип действия приборов электростатической системы?
Каково устройство и принцип действия приборов термоэлектрической системы?
Чем образован вращающий и противодействующий момент в приборах различных систем?
Какие из рассматриваемых систем реагируют на полярность тока?
Расскажите о маркировке приборов.
Каково назначение и устройство авометра?
Как установить стрелку авометра в нулевое положение?
Для чего служит корректор:
Приведите классификацию погрешностей.
Дайте понятие классу точности.
Что такое децибел?
Дайте понятие калибровке и поверке.
Расскажите о методах и схемах поверки.
Приложение А
Обозначение принципа действия приборов
Обозначение по виду преобразователя
П
римеры
обозначения знаков от 1 до 25
Примеры применения обозначений по защите от магнитных
и электрических влияний
О
бозначение
рода тока
Примеры обозначения трехфазных ваттметров, варметров
и
фазометров
Обозначение рабочего положения прибора
Примеры обозначений
О
бозначение
класса точности, прочности изоляции и
знака "Внимание!"
Обозначение зажимов
Лабораторная работа №2 «Мосты переменного тока»
Цель работы: изучить мостовой метод исследования параметров двухполюсников, исследовать работу измерительного моста переменного тока Е7-11
Приборы: универсальный измеритель Е7-11, магазин емкостей Р5025, катушка индуктивности.
Содержание работы:
изучить метод и схемы измерения емкостей и индуктивностей мостом переменного тока
произвести измерение емкости и тангенса угла потерь конденсатора и индуктивности и добротности катушки универсальным мостом переменного тока;
оценить истинное значение на основании ограниченного ряда измерений
Теоретическая часть