Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров), страница 4

Для аналоговых приборов момент бстановления показаний определяется моментом, когда амплитбда колебаний |указателя становится не больше, чем погрешность прибора. Бы с т роде йс тв не — число измерений, выполняемых в единицу времени. Эта характеристика особенно важна для цифровых приборов, а также для аналоговых, например самопишущих, когда одним прибором с помощью коммутирующего устройства необходимо измерять несколько медленно меняющихся величин.

По треб ля е м а я мощи остгс при подключении прибора к источнику измеряемой величины прибор неизбежно нагружает этот источник, потребляет от него некоторую мощность. Чем меньше потребляемая мощность, тем выше качество прибора,'так как потребляемая мощность нарушает режим исследуемой цепи, а это приводит к погрешностям измерений. Н а д е ж н о с т ь — способность прибора сохранять свои характеристики в определенных пределах в течение установленного интервала времени при заданных условиях эксплуатации. Основные показатели надежности: вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, среднее время безотказной работы. Оценка надежности производится в процессе разработки измерительного прибора $ 1.7. Структурные схемы средств измерений В средствах измерений, реализующих метод непосредственной оценки, измеряемая величина подвергается ряду последовательных преобразований в прямом направлении (без возвращения к исходной величине). В конечном счете измеряемая величина преобразуется в величину, йдобцую для наблюдения, регистрации или запо1б минания, например в 1угловое перемещение подвижной части прибора, в отклонение луча электронно-лучевой трубки и т.

д. Структурные схемы измерительных приборов показаны на рис. 1.2. Схема измерительного прибора, работающего по методу непосредственной оценки (рис. 1.2, а), состоит из измерительной цепи, Пь ..., Пн — совок1упности преобразовательных элементов, обеспечивающей ос1уществление всех преобразований сигнала измерительной информации, и отсчетного устройства П, Пр, предназначен- ного для отсчитывания значе- l1деаарагааатеаа ний измеряемой величины. Из- .'.~'„1 ~, 1 лами могут быть измерительные усилители и трансформатод х н ры, измерительные делители напряжения н другие элементы, хм имеющие нормированные мет- Р рологические характеристики.

$ Различают следующие из- мерительные преобразователи: Рис. 1Л. Структурные схемы измери- первичныи, к которому подво- тельных средств дится измеряемая величина; аромежуточныи, занимающий в измерительной цепи место после первичного; аередаюи(ий, предназначенный для дистанционной передачи сигнала измерительной информации, н масштабный, изменяющий величину в заданное число раз. Вместо отсчетного 1устройства может использоваться 1устройство запоминаниЯ и 11РанениЯ инфоРмации, в котоРое сигнал Хьт поступает без визуализации. Структурная схема приборов„ основанных на методе сравнения с мерой, дана на рис.

1.2, б. Измеряемую величину Х н величину Хм, воспроизводимую мерой тИ, подают на схему сравнения. Цепь прямого преобразования обеспечивает передачу сигнала измерительной информации Хм — Х к регистрирующему устройству, в цепь обратного —. обеспечивает изменение значения величины Хм (содержит преобразователь П' и устройство, управляющее изменением величины, воспроизводимой мерой, УИ).

При нулевомметоде сравнения добиваются нулевых показаний регистрирующего устройства П, Пр, при дифференциальном — показаний, установленной величины. Мера, применяемая в схеме рис. 1.2, б, должна воспроизводить ряд одноименных величин различного размера (многозначная мера).

Глава 2 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИИ $2.1. Погрешность измерения П о г р е ш н о с т ь ю измерения называют отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Она включает в себя составляющие, отличающиеся по характеру их проявления.- С и с т е м а т и ч е с к о й составляющей погрешности измерении называется составляющая абсолютной погрешности, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины.

Эта составляющая погрешности обусловлена факторами, которые в процессе измерений остаются постоянными или изменяются по определенному закону. Случа й ной составляющей погрешности измерения называется составляющая абсолютной погрешности, изменяющаяся случайно прн повторных измерениях одной и той же величины. От этих составляющих погрешности нужно отличать так называембю г р |у б у ю погрешность измерения, существенно превышающую ожидаемую при данных условиях. Она возникает, например, в результате невнимательности оператора, сбоя аппарапуры, кратковременного изменения напряжения в сети питания, ошибки при отсчете показаний, описки при их записи и т. д, При обработке результатов измерений необходимо выявить и устранить грубые погрешности.

В 1981 г. Международным комитетом мер и весов принята официальная международная рекомендация, предлагающая классифицировать составляющие погрешности измерения не по характеру их проявления (на систематическую и случаймую), а по возможнО- . сти или невозможности использования для их определения мего. дов математической статистики (так называемые погрешности групп А и В). Систематическая составляющая погрешности измерения. В зависимости от происхождения, т. е. от причины возникновения, систематическая составляющая погрешности иэмерения может включатгк 1) погрешность метода измерения, обусловленную несовершенством метода измерений; к погрешностям этого вида относятся также погрешности, обусловленные влиянием измерительных приборов Иа измеряемые параметры сигналов.и характеристикй аппарапуры; например, подключение вольтметра с недостаточным (малым) входным сопротивлением может оущественно изменить распределение токов и напряжений в исследуемой схеме.

Поэтоэзу результат измерения не будет соответствовать действительному значению измеряемой величины; 2) инструментальную погрешность, которая зависит от погрешностей применяемых средств измерений; 3). погрешность, обусловленную неправильной установкой и взаимным расположением средств измерений при их комплексном использовании, несогласованностью их характеристик, влиянием внешних электромагнитных, радиационных и других полей, нестабильностью источников питания, а также неправильными манипуляциями операторов; к погрешностям этого вида относятся погрешности, обусловленные отсутствием должного согласования входных и выходных параметров электрических цепей приборов, объединенных в единый измерительный комплекс; погрешности из-за параллакса при отсчете по шкале и т.

дп 4) личную погрешность, связанную с индивидуальными особенностями наблюдателя; известно, что два наблюдателя, производя одинаковые измерения, могут получить разные результаты, так, например, при определении момента исчезновения тока биений в телефоне гетеродинного частотомера наблюдатель с ослабленным сцухом зафиксирует его несколько раньше, внося этим в измерение систематическую погрешность, повторяющуюся от измерения к измерению. ' Систематическая составляющая погрешности измерения может быть постоянной и переменной. Постоянная систематическая составляющая погрешности появляется, например, из-за неправильной установки начала отсчета„неправильной градуировки шкалы и т.

д. Среди переменных систематических погрешностей принято различать прогрессивные и периодические. Исключение систематических погрешностей — одна нз главных задач при планировании, подготовке, проведении измерений и обработке их .результатов. На этапе планирования и подготовки принципиальным является выбор метода и средства измерений, определение ясточннков и номенклатуры систематических погрешностей, при необходимости — их профилактика посредством термостатирования, экранирования, виброзащиты и другими способами, а также такая постановка эксперимента, которая исключила, уменьшила нли позволила бы оценить наиболее существенные систематические погрешности: составление плана эксперимента, определение метрологических характеристик средств измерений, подготовка рабочего места и т. д.

Для исключения систематических погрешностей в яр о ц ее с е измерений применяют ряд способов. Наиболее распространенным из иих является способ замещения, при котором измеряемый объект заменяют известной мерой. Например, включив изме. ряемое сопротивление в мостовую схеьау и уравновесив ее, заменяют его магазином сопротивлений н, подбирая сопротивление магазина, вновь восстанавливают равновесие цепи. Высокая точность способа обеспечивается за счет исключения остаточной неуравновешенности мостовой схемы, взаимного влияния ее элементов, утечек и других источников систематической погрешности измерения сопротивления.

Если известно, что источник погрешности обладает направленным действием, то применяют способ компенсации погрешности по знаку. Он заключается в том, что измерения проводят дважды так, чтобы погрешность входила в результаты с противоположными знаками, н берут среднее значение результатов. К способу компенсации близок по смысл1у способ противопоставления, при котором также проводят два наблюдения, но измерения строят так, чтобы погрешность, подлежащая исключению, входила в результаты наблюдений в виде коэффициента, а не слагаемого. Так, при измерении сопротивления с помощью равноплечной мостовой схемы после уравновешивания моста меняют.

местами измеряемое и уравновешивающее сопротивления и, уравнове-' сив мост, вновь повторяют измерения. Прн обработке результатов двух наблюдений (до и после перестановки сопротивлений) можно не только повысить точность определения измеряемого сопротивления, но и вычислить действительное отношение плеч моста. Для исключения прогрессирующей систематической погрешности, являющейся линейной функцией времени, применяют способ симметричных наблюдений. Он заключается в том, что наблюдения выполняют через одинаковые промещутки времени в течение определенного временнбго интервала. При обработке результатов наблюдений используется тот факт, что погрешность среднего значения любой пары наблюдений, симметричных относительно середины временнбго интервала, равна погрешности результата наблюдения, соответствующего средней точке интервала.