4 (1084739), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

(4.26)

где - показание прибора (номинальное значение измеряемой ве­личины); - действительное значение измеренной величины более точным методом. Погрешность прибора — одна из важнейших его характеристик. Она возникает вследствие ряда причин: недоброкачественных мате­риалов, комплектующих изделий, применяемых для изготовления приборов; плохого качества изготовления приборов; неудовлетво­рительной эксплуатации его и др. Существенное влияние оказывает градуировка шкалы и периодическая проверка приборов. Кроме этих систематических погрешностей, возникают случай­ные, обусловленные сочетанием различных случайных факторов — ошибками отсчета, параллаксом, вариацией и т. д. Таким образом, необходимо рассматривать не какие-либо отдельные, а суммарные погрешности приборов. Часто для оценки погрешности приборов применяют относитель­ную погрешность (в %)

(4.27)

Иногда применяют понятие приведенной погрешности

(4.28)

где - какое-либо значение шкалы измерительного устройства (диапазон измерений), длина шкалы и др.

Суммарные погрешности, установленные при определенных усло­виях ( = 20° С, влажность воздуха 80%, = 760 мм рт. ст.), называют основными погрешностями прибора. Диапазоном измерений называют ту часть диапазона показаний прибора, для которой установлены погрешности прибора. Если известны погрешности прибора, то диапазон измерений и показаний прибора совпадают. Диапазон измерений является важной характеристикой прибора. Если шкала измерений изменяется от 0 до N, то в характеристике на прибор диапазон указывают в пределах 0—N. Ряд приборов с нижним пределом измерения 0 имеет большую погрешность в ин­тервале 0—25% от верхнего предела измерений, т. е. четверть длины шкалы (начало) может давать погрешность, превышающую b.Поэтому имеется много приборов без нижнего нулевого предела измерения, например, 100—1000 кг/см². Приборы нельзя перегружать, т. е. верхний предел измерений не нужно превышать нагрузкой. Некоторые приборы выдерживают перегрузки. Однако со временем погрешности у верх него предел а измерений существенно возрастают. Ряд приборов может выдержи­вать только ограниченные перегрузки. Разность между максимальным и минимальным показателем при­бора называют размахом. Если эта величина непостоянная, т. е. если при обратном ходе имеется увеличение или уменьшение хода, то эту разность называют вариацией показаний w. Величина — это простевшая характеристика погрешности при­бора. Другой характеристикой прибора является его чувствитель­ность, т. е. способность отсчитывающего устройства реагировать на изменения измеряемой величины. Под порогом чувствительности прибора понимают наименьшее значение измеренной величины, вы­зывающее изменение показания прибора, которое можно зафикси­ровать. Точность прибора — основная его характеристика. Она характе­ризуется суммарной погрешностью. Средства измерения делятся на классы точности в за­висимости от допускаемых погрешностей Способы обозначения классов точности приборов различны. Класс точности прибора (1 — наивысший, 3 — наинизший) обозначает допустимую, суммарную, относительную погрешность ( ) от верхнего предела измерений. Так, если класс прибора равен 1, то допускаемая относительная погрешность равна ±1%. Для прибора с верхним пределом измерения 3 г/см³ допускаемая погреш­ность не должна превышать 0,03 г/см³ всей рабочей шкалы. Если же верхний предел ±300, ±3000 г/см³, допускаемая погрешность соот­ветственно равна ±3 и ±30 г/см³. Стабильность или воспроизводимость прибора - это свойство отсчетного устройства обеспечивать постоянство показаний одной и той же величины. В результате старения материалов со временем нарушается стабильность показаний приборов. Стабильность прибора определяется вариацией показания. По­этому при установлении стабильности нормируют величину допус­каемой вариации - . Поскольку вариация принимается с одним знаком, а допускаемая погрешность имеет плюс и минус, то

=0,5b (4.29)

На все измерительные приборы в той или иной мере действует магнитное поле земли. Поэтому ряд электроизмерительных прибо­ров должен быть защищен от действия магнитного поля, а также электростатических явлений. В специальной метрологической лите­ратуре разработаны схемы защит I (более высокой) и II категорий. В последние годы при исследовании процессов в строительном производстве стали широко применять электрические, электронные, частотные, радиоизотопные и другие приборы. Как правило, такие приборы требуют специальной защиты от пыли, вибрации, газа, света и др. Отсутствие такой защиты может вызвать погрешности, превышающие допустимые. Поверка средств измерений. Поверка средств измерений преду­сматривает определение и по возможности уменьшение погрешно­стей приборов. Определение погрешностей позволяет установить, соответствует ли данный прибор регламентированной степени точ­ности и может ли он быть применим для данных измерений. При проверке средств измерений, если не требуется вносить поправок в погрешности, определяют погрешности и устанавливают, не выходят ли они за пределы допускаемых значений. Поверку средств измерений производят на различных уровнях: от специаль­ных государственных организаций до низовых звеньев. Государ­ственные метрологические институты и лаборатории по надзору за стандартами и измерительной техникой производят государственный контроль за обеспечением в стране единства мер. На высокоточные измерительные средства государственные мет­рологические организации выдают специальное свидетельство, в котором после поверки указывают номинальные значения измеряе­мой величины, класс точности, предельную допускаемую погреш­ность, результаты поверки погрешности прибора в виде таблицы, вариацию измерений. Для приборов меньшей точности сви­детельство можно не выдавать, а заменять лишь указанием, что при­бор удовлетворяет требованиям стандарта или инструкции. Вместо инструкции прибор (футляр) снабжают клеймом поверки. Измерительные приборы и установки различных организаций подвергают обязательной государственной поверке раз в 1—2 года. При хорошем обращении с приборами этого срока вполне достаточно для гарантированной эксплуатации. Однако в ряде случаев вслед­ствие небрежного обращения с приборами их эксплуатационно-измерительные характеристики нарушаются, требуется поверка. В периоды между государственной проводят ведомствен­ную поверку средств измерений. Эти поверки по объему работ иногда мало чем отличаются от госповерок. Однако, как пра­вило, такие поверки проводят по сокращенной программе. Поэтому они более оперативные, чем государственные, проводятся по спе­циальному графику, разработанному для данной организации. Анализ эксплуатационных качеств измерительных средств пока­зал, что приборы и установки, хранимые более или менее длитель­ное время на складах (1—2 года), подвергаются старению и ухуд­шают свои свойства. Иногда при этом погрешности превышают до­пустимые значения. Поэтому измерительные средства, хранимые на складе, перед применением необходимо подвергнуть рабочей поверке. Рабочая поверка средств измерений проводится в низовых зве­ньях, т. е. непосредственно в организациях, проводящих измерения. Такие поверки проводятся каждым экспериментатором перед началом измерений и наблюдений. В процессе рабочей поверки при­ходится производить различные операции: определять диапазон измерений, вариации измерений и др. В отдельных случаях выпол­няют регулировку и градуировку средств измерений. Под регулировкой прибора понимают операции, направ­ленные на снижение систематических ошибок до величины, меньшей допустимой погрешности. Измерительные приборы снабжены двумя регулировочными узлами для регулировки нуля и чувствительно­сти. Регулировка нуля предназначена для устранения систематиче­ских ошибок в диапазоне нижнего предела измерений. В ряде случаев возникают систематические погрешности, линей­но возрастающие или убывающие с изменением измеряемой вели­чины. Такую погрешность регулировкой нуля устранить невоз­можно. Ее можно уменьшить с помощью регулировки узла чувстви­тельности. Поскольку погрешность различна на разных участках длины шкалы, то с помощью одновременной регулировки узла нуля и чувствительности достигают существенного снижения системати­ческой ошибки прибора в начале, средине и конце диапазона изме­рения. Под градуировкой понимают нанесение меток на шкалу отсчитывающего устройства по заранее известной измеренной величи­не. Если шкала равномерная, то градуировка не представляет каких-либо сложностей. При градуировке нелинейных шкал предваритель­но регулируют прибор, крепят к нему шкалу и наносят на цифер­блат деления, соответствующие заранее известным значениям изме­ряемой величины. Наиболее распространенным способом поверки приборов и оцен­ки его эксплуатационных характеристик является способ сравнения. Суть его сводится к сопоставлению поверяемого прибора с образцо­вым. Одна и та же измеряемая величина оценивается поверяемым и образцовым прибором. По отчетам судят о погрешностях, которые вносят в поверяемый прибор. Важным моментом в организации эксперимента является выбор средств измерений. Средства измерения должны: максимально соот­ветствовать тематике, цели и задачам НИР; обеспечивать высокую производительность труда экспериментальных работ с наименьшей затратой времени и выполнение эксперимента в возможно кратчай­ший срок; обеспечивать требуемое качество экспериментальных работ, т. е. заданную степень точности при минимальном количестве измерений, высокую воспроизводимость и надежность; в наибольшей степени исключать систематические ошибки; желательно мак­симально использовать средства измерений с автоматической за­писью; иметь высокую экономическую эффективность при минимуме затрат людских, денежных и материальных ресурсов; обеспечи­вать эргономические требования эксперимента (антропометриче­ские, санитарно-гигиенические, психофизиологические и др.); обеспечивать требования техники безопасности и пожарной профи­лактики. При выборе средств необходимо максимально использовать стандартно выпускаемую аппаратуру, которая приводится в специаль­ных ежегодниках-каталогах: «Средства измерения, допущенные к вы­пуску в обращении в СССР». Наряду с этим средствам измерения посвящена литература, например [17, 25, 26, 28].

§ 5. Проведение эксперимента

Проведение эксперимента является важнейшим и наиболее тру­доемким этапом. Экспериментальные работы необходимо проводить в соответствии с утвержденной планом-программой и особенно ме­тодикой эксперимента. Приступая к эксперименту, окончательно уточняют методику его проведения, последовательность испыта­ний. Иногда при этом используют метод рандомизации который заключается в том, что опыты проводят в случайной последователь­ности, определяемую с помощью перечня случайных чисел. Этим способом исключают систематические ошибки, которые могут воз­никнуть при субъективном назначении последовательности испы­таний. Допустим, необходимо определить последовательность проведе­ния пяти опытов. Пронумеруем их: 1, 2, 3, 4, 5. Поставим им в соот­ветствие любые пять последовательных чисел, взятых в любой стро­ке или столбце случайных чисел, например, вторая строка 88, 40, 52, 92, 29, т. е. 1 — 88; 2—40; 3—52; 4—0,2; 5—29. Расположив случайные цифры в порядке возрастания (убывания), получим после­довательность проведения опытов: 4, 5, 2, 3, 1 или 1, 3, 2, 5, 4.

Характеристики

Список файлов лекций