Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Это цифровые приборы, мосты и компенсаторы с ручным и автоматическим уравновешиванием. Измерение любой физической величины сопровождается погрешностями измерения — отклонениями результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Численно погрешности измерения выражаются, так же как и погрешности средств измерения, абсолютными ЛА и относительными 3 величинами: ЛА = А,-А; бн=(ЛА/А) 100, где А — действительное значение измеряемой величины; А — результат Р Х измерения. * ГОСТ 8.401-81 устанавливает следующие классы точности: для приборов— 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (допускается применять класс точности О,З); для вспомогательных частей 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,О.
Основная погрешность — погрешность средств измерения, находящихся в нормальных условиях эксплуатации, под которыми понимают нормируемые стандартами температуру внешней среды, влажность, атмосферное давление, напряжение и частоту питания, внешние электрические и магнитные поля и др, Дополнительная погрешность погрешность средств измерения, возникающая при отклонении одной или более влияющих величин от нормального значения.
Обобщенной характеристикой средств измерения, отражающей уровень их точности, является класс точности, определяемый пределами допускаемых основной и дополнительной погрешносгей. Следует иметь в виду, что класс точности не является непосредственным показателем точности измерения, выполненного с помощью данного средства.
Для электроизмерительных приборов, класс точности которых выражен одним числом", основная приведенная погрешность в рабочем диапазоне шкалы, выраженная в процентах, не превышает значения, соответствующего классу точности. Основная абсолютная и относительная погрешности в этом случае представляются в виде Погрешности измерения возникают вследствие несовершенства метода измерения, ограниченной точности средств измерений, индивидуальных особенностей экспериментатора. В первом случае погрешности измерения называют л~етодичегкими. Они являются следствием недостаточной разработанности теории явлений, положенных в основу метода измерения, неточности соотношений, используемых для нахождения измеряемой величины, влияния на режим работы объекта подключаемых средств измерения и др. Во втором случае погрешности измерения называются инструментпьными, т.е.
погрешностями средств измерения. В третьем случае погрешности измерения называются субъективными Связаны они, как правило„с особенностями органов чувств экспериментатора, его тренированностью и опытом. Любая из перечисленных погрешностей измерения содержит систематическую и случайную, аддитивную и мультипликативную составляющие. Обработка результатов измерений. Обработка результатов измерений имеет цель дать оценку истинному значению измеряемой величины и определить степень достоверности этой оценки.
Наиболее достоверным значением измеряемой величины А при наличии только случайных погрешностей и многократном измерении ее является среднеарифметическое а+а+... +а — ! 2 ' ' с ср и (1.7) где а, а, ... а — результаты отдельных измерений; л — число измерений. Р~ Оценить точность измерения при этом можно, зная закон распределения случайных погрешностей. Закон нормального распределения случайных погрешностей, наиболее распространенный в практике измерений, математически описывается выражением 12 2 2 Р(Л) = е — Л /2а (1.8) о 42л где Р(Ь) плотность вероятности случайной абсолютной погрешности Л; о =~/(р,'+ р;+...
+ р ')Дп 1) среднеквадратическое отклонение; р = (а — А ) — случайное отклонение результата наблюдения от с )! ср среднеарифметического. Значение о характеризует степень рассеяния результата измерения вокруг среднеарифметического, параметр о2 называют дисперсией. Поскольку среднеарифметическое значение А обладает некоторой слуср чайной погрешностью, вводят понятие среднеквадратической погрешности среднеарифметического значения а ~ Р! +Р2+ +Р„ 2 2 2 4с — п(п -1) ср (!.9) с/ = 1О/100 = 0,1 В.
Отсчет соответствует значению напряжения с/= д и = 0,1 81,6 = 8,16 В. Предельное значение модуля основной погрешности Л (инструоп ментальная погрешность) найдем, зная класс точности прибора или основную приведенную погрешность у = 0,5%: оп Л =!О 2У,„. (/в „=1О 2 05 10=005В, где с/ — нормирующее значение, равное для данного вольтметра 10 В. пом Погрешность отсчитывания Л примем равной четверти деления: отс Л„, = 0,25 г/ = 0,25 0,1= 0,025 В. Предельное значение абсолютной дополнительной погрешности Л до' вызванной отклонением температуры среды от 20оС, согласно ГОСТ 22261-82 не должно превышать основную погрешность на каждые 1!!оС: Л „=О,! 10 .Л„=О,! 10 0,05=0,05В.
Методическая погрешность (погрешность отвзаимодействия вольтметра с источником измеряемого напряжения) Л вг 13 характеризующее погрешность результата измерения. Из (1.9) видно, что увеличение количества повторных измерений приводит к уменьшению среднеквадратической погрешности пА ср результата измерений, что позволяет дать количественную оценку степени достоверности результата измерения. Задача 1.1. Аналоговым вольтметром измерено напряжение на выходе двухполюсника и получен отсчет а=81,6 делений. Выходное сопротивление !х двухполюсника находится в пределах 50 — 300 Ом. вык Температура среды, в которой проводилось измерение, находилось в пределах 20 + 10оС. Вольтметр имеет следующие характеристики: диапазон измерений от 0 до!О В; класс точности 0,5; шкала содержит 100 делений: входное сопротивление Я =(10+ 0,1) кОм.
Необходимо предвк ставить результат измерения. Р е ш е н и е. Цена деления вольтметра составляет , где Я,„»Я„,„ вх вх 2 =1~ Максимальное значение Л равно вз микс Я вЂ” У "'" Ц 1б 300 !1 247 В ВВ МЛКС А 9900 вх мин Минимальное значение Л соответственно будет равно ВЗ МИН вх милс Результирующая предельная погрешность измерейия А при вероятности Р=! находится как арифметическая сумма составляющих Таблица 1.1 Ответ. Г= 8,16 В; Л = — 0,2 —.
0,4В. Задача 1.2* Аналоговым прибором измеряются напряжение и ток, получен отсчет и. Выходное сопротивление двухполюсника К вмх Температура среды, в ко1орой проводились измерения О Вольтметр и амперметр имеют следующие характеристики: сУ и 1, класс точном ном ности, число делений шкал: входные сопротивления Я . Числовые вх значения указанных величии приведены в табл !. ! Необходимо представить результа г измерения гг,! Рис ! 3 К задаче 1 3 Рис.! 4 К задачам ! 4, ! 5 Отверг Л 1 = — 0,12 А, 7 = !,2'~о Задача 1.5. Результат поверки вольтметра методом сличения (см.
рис.1.4Щ получена табл. 1.2. Определить класс точности поверяемого вольтметра, если его предел измерения ~'= 150 В Таблица!.2 30 50 75 28 5 49 2 78 !Оа !5О 102 !49 ио. в о У,В 0 Ответ: К=2,5. 15 Задача 1.3. Какие сопротивления можно измерять с погрешностью 1% по схемам рис. 1 3, если сопротивление амперметра не более 10 Ом, а сопротивление вольтметра не менее 10 кОм. Ответ: по схеме рис. 1.З,а А >! кОм; по схеме рис 1.3,б Я < 0,1 кОм. ч т Задача 1.4, При поверке амперметра методом сличения (рис. 1 4,а) поверяемый прибор показал 1 = 5,00 А, а образцовый 1 = 5,12 А Нормирующее значение шкал 1 = 10 А. Найти абсолютную и прином веденную погрешности поверяемого прибора.
1.3. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И ПРИБОРЫ НА ИХ ОСНОВЕ Рис ! 5 Структурная схема электромеха- нического прибора Общими элементами электромеханических измерительных приборов являются отсчетное устройство, подвижная часть измерительного механизма, устройства для создания вращающего, противодействующего и успокаивающего моментов.
Вращающий момент М, действующий на подвижную часть, яв- вЕ' ляется функцией измеряемои величины х (тока или напряжения). М,„= 1(х) . (1.1 0) Подвижная часть измерительного механизма под действием М певр ремещается до тех пор, пока он не уравновесится противодействующим моментом М, создаваемым с помощью растяжек или спиральных прупр жин при их закручивании.
Значение противодействующего момента пропорционально углу поворота подвижной части а: М = 1а, где пр 1. — удельный противодействующий момент растяжки или пружины. Установившееся отклонение подвижной части и укрепленного на ней указателя характеризуется равенством М, =М„ * (1.1 1) В измерительном механизме подвижную часть крепят с помощью опорного устройства, включающего, как правило, керны и подпятники. Общие сведения об электромеханических измерительных приборах. Электромеханические приборы составляют большую группу электро- измерительных приборов, Их основными, частями являются электро- измерительная цепь ИЦ и измерительный механизм ИМ (рис. 1.5). Измерительная цепь служит для преобразования измеряемой величины х в некоторую промежуточную электрическую величину у, функционально связанную с величиной х, т.е.
у = ~ (х). Электрическая величина у, например, ток или напряжение, непосредственно воздействует на измерительный механизм; ее называют входной величиной. Входные величины создают механические силы, действующие на подвижную часть измерительного механизма и вызывающие ее перемещение (чаще всего угловое). 11оэтому измерительный механизм рассматривают как преобразователь электрической величины в механическое перемещение и называют электромеханическим преобразователем. Рис.1.6. Подвижнвв чвезь электромеханвчевкого прибора На рис. 1.6 представлено устройство подвижной части измерительного механизма, в котором противодействующий момент создается спиральными пружинами 5 и б, выполненными из оловянно-цинковой бронзы. Пружина б одним концом крепится к оси 2, а другим — к поводку 4 корректора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
