- •Лекции по метрологии
- •(Для студентов заочного отделения)
- •Часть I. Основы метрологии
- •Единицы измерений. Системы единиц
- •Государственная поверочная схема
- •Методики выполнения измерений
- •Виды измерений
- •1. По способу получения результатов измерений:
- •Средства измерений
- •Погрешности
- •Локальные поверочные схемы
Погрешности
Погрешности СИ делятся:
- в зависимости от условий возникновения на основные и дополнительные;
- в зависимости от изменения во времени измеряемой величины на статические и динамические;
- в зависимости от значения измеряемой величины на аддитивные и мультипликативные;
- по закономерности проявления – систематические и случайные.
Погрешности СИ можно численно выразить как абсолютную, относительную и приведенную.
Основная – погрешность СИ при его применении в нормальных условиях;
Дополнительная – возникающая дополнительно к основной при применении СИ в условиях, когда влияющие величины (температура, влажность и т.п.) выходят за установленные границы.
Статическая – при измерении не меняющейся во времени величины.
Динамическая – при измерении меняющейся во времени величины.
Аддитивная – не зависящая от размера измеряемой величины.
Мультипликативная – увеличивающаяся с ростом измеряемой величины.
Систематическая – постоянная или закономерно меняющаяся.
Случайная – изменяющаяся случайным образом.
Абсолютная – погрешность СИ, выраженная в единицах измеряемой величины.
Это разность между показанием прибора Х и действительным значением Хд измеряемой величины:
.
Поправка – абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком. При сложении поправки с Х получается Хд.
Относительная:
.
Относительная погрешность более информативна, чем абсолютная, т.к. есть привязка к показанию прибора.
Приведенная:
,
где ХН равен пределу измерений.
Класс точности СИ
Класс точности (К) – обобщенная характеристика точности СИ, выражаемая пределами допускаемых погрешностей.
У аналоговых ИП класс точности выражается одним числом, у цифровых – двумя числами в виде отношения.
У аналоговых:
.
Т.е. класс точности показывает максимально возможную приведенную погрешность. Соответствие прибора этому условию и проверяется при поверке.
Для стрелочных амперметров и вольтметров, например, установлены следующие К:
0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0.
Зная К, можно рассчитать пределы допускаемой относительной погрешности (в процентах) для любого показания прибора:
,
где Х – показания прибора.
У цифровых приборов класс точности выражается в виде c/d, например: 0,1/0,05.
В этом случае:
,
где ХК – конечное значение выбранного диапазона измерений.
Нормируемые метрологические характеристики
средств измерений
Метрологическая характеристика (МХ) – характеристика одного их свойств СИ, влияющая на результат измерений и его погрешность.
При поверке (калибровке) СИ определяют действительные значения МХ и сравнивают с установленными нормами.
МХ нормируют для нормальных условий эксплуатации.
1. Погрешность – основная МХ. Максимально допустимая погрешность СИ определяется его классом точности.
2. Собственная потребляемая из контролируемой цепи мощность (чем меньше, тем лучше, т.к. включение СИ в цепь не должно искажать режим ее работы).
3. Область рабочих частот (диапазон частот).
У измерительных приборов к МХ также относят:
- диапазон показаний – область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значением шкалы;
- диапазон измерений – область значений величины, в пределах которой нормированы (классом точности) допускаемые пределы погрешности. Пределы диапазона измерений на шкале выделяются точками, если они не совпадают с начальным и конечным значениями шкалы.
- чувствительность (например, для амперметра это число делений на ампер);
- цена деления – обратная чувствительности МХ (для амперметра это число ампер на деление).