рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Погрешности средств измерений

Погрешности средств измерений - раздел Приборостроение, МЕТРОЛОГИЯ Составляющая Погрешности Измерений, Обуслов­Ленная Свойствами Применяемых Сре...

Составляющая погрешности измерений, обуслов­ленная свойствами применяемых средств измерений (далее СИ), называется инст­рументальной погрешностью измерения. Эта погреш­ность является важнейшей метрологической характери­стикой СИ и определяет, насколько действительные свойства средств измерений близки к номинальным.

Согласно ГОСТ 8.009—84, следует различать четыре составляющие погрешности средств измерений: основ­ную; дополнительную; обусловленную взаимодействием средств и объекта измерений; динамическую.

Основная погрешность. Она обусловлена неидеаль­ностью собственных свойств средств измерений и пока­зывает отличие действительной функции преобразова­ния средств измерений в нормальных условиях от но­минальной функции преобразования.

По способу числового выражения основной погреш­ности различают абсолютную, относительную и приве­денную погрешности.

Абсолютная погрешность измерительного прибора - разность между показанием прибора Хп и истинным зна­чением Хи измеряемой величины:

= Хп – Хи.

Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой:

П = - DХ .

Под абсолютной погрешностью меры DХ понимается разность между номинальным значением меры Хн и действительным значе­нием воспроизводимой ею величины Хд :

DХ = Хн—Хд .

Относительная погрешность измерительного прибора в процентах - отношение абсолютной погрешности к истин­ному значению измеряемой величины:

.

Относительная погрешность обычно существенно из­меняется вдоль шкалы аналогового прибора, с умень­шением значений измеряемой величины -увеличива­ется.

Если диапазон измерения прибора охватывает и нулевое значение измеряемой величины, то относительная погрешность обращается в бесконечность в соответствующей ему точке шкалы. В этом слу­чае пользуются понятием приведенной погрешности.

Приведенная погрешность измерительного прибора в процентах - отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению ХN :

.

За нормирующее значение принимается значение, характерное для данного вида измерительного прибора. Это может быть, на­пример, верхний предел измерений, длина шкалы и т.д. Например. приведенная погрешность вольтметра с верхним пределом измере­ния 150 В при показании его 100,0 В и действительном значении измеряемого напряжения 100,6 В равна 0,4 % (нормирующее значе­ние в данном случае равно 150 В). Точность ряда средств измере­ний с различными диапазонами измерений может сопоставляться только по их приведенным погрешностям.

Основная погрешность прибора - погрешность при нормальных условиях использования прибора. Нормальные условия эксплуатации зависят от назначения прибора и его метрологических характеристик. Для основной массы приборов, используемых в промышленности, нормальными условиями эксплуатации СИ считаются : температура окружающего воздуха (20±5) °С; от­носительная влажность 30-80 %; атмосферное давле­ние 630-795 мм рт. ст.; напряжение питающей сети (220+4,4) В; частота питающей сети (50±0,5) Гц.

По ха­рактеру влияния на функцию преобразования ее можно представить в виде аддитивной и мультипликативной состав­ляющих.

Аддитивная погрешность а не зависит от чувствительности прибора и является постоянной для всех значений входной ве­личины в пределах диапазона измерений (прямая 3, рис. 3.13) и поэтому её называют погрешностью нуля.

Мультипликативная по­грешность b×х зависит от чув­ствительности прибора и из­меняется пропорционально те­кущему значению входной ве­личины (прямая 2, рис. 3.13) и поэтом её называют погрешностью чувствительности.

Суммарная абсолютная погрешность выражается уравнением

D = a + b×x,

т.е. аддитивная и мультипликативная погрешности присутствуют одновременно (прямая 1, рис. 3.13).

К аддитивной погрешности прибора можно отнести погрешность, вызванную трением в опорах электроизме­рительных приборов, которая не зависит от значения входного сигнала, а также помехи, шумы, погрешность дискретности (квантования) в цифровых приборах. Ес­ли прибору присуща только аддитивная погрешность или она существенно превышает другие составляющие, то целесообразно нормировать абсолютную погреш­ность.

К мультипликативной погрешности можно отнести погрешности изготовления добавочного резистора в вольтметре или шунта в амперметре, погрешности ко­эффициента деления делителя и т. д. Мультипликатив­ная составляющая абсолютной погрешности увеличива­ется с увеличением измеряемой величины, а так как относительная погрешность остается постоянной, то в этом случае целесообразно нормировать погрешность прибо­ра в виде относительной погрешности.

Аддитивная и мультипликативная погрешности мо­гут иметь как систематический, так и случайный ха­рактер.

Систематическая погрешность средства измерений - составляющая погрешности средства измерения, оста­ющаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при многократных измерениях одной и той же величи­ны. К постоянным систематическим погрешностям отно­сят погрешности градуировки шкалы аналоговых при­боров; калибровки цифровых приборов; погрешности, обусловленные неточностью подгонки резисторов, тем­пературными изменениями параметров элементов в при­борах и т.д. К переменным систематическим погреш­ностям относят погрешности, обусловленные неста­бильностью напряжения источника питания, влияни­ем электромагнитных полей и других ве­личин.

Случайная погрешность средства измерений - со­ставляющая погрешности средства измерений, изменя­ющаяся случайным образом. Случайные погрешности могут возникнуть из-за нестабильности переходного сопротивления в контактах коммутирующих устройств, трения в опорах подвижной части приборов и т. д.

К случайным погрешностям относятся также по­грешности от гистерезиса -вариации показаний выход­ного сигнала средства измерения.

Таким образом, при определении основной погреш­ности абсолютная погрешность может быть представ­лена ее составляющими - систематической и случай­ной.

Дополнительная погрешность. Дополнительная по­грешность обусловлена реакцией средства измерений на отклонение условий эксплуатации от нормальных. В эксплуатационных условиях при установке прибора, например, на самолет, ему приходится работать при изменении температуры от - 60 до +60 °С, давления - от 1000 до 100 ГПа, напряжения пита­ния - на ±20 %, коэффициента гармоник - от 1 до 10 % и т. д. Это приведет к появлению погрешностей, естественно, больших, чем в нормальных (лабораторных) условиях или условиях поверки.

Если статическая характеристика преобразования средства измерений имеет вид y =F(x, x1, x2,…, xn), где y - выходная ве­личина; х — входная величина; x1, x2,…, xn - влияющие величи­ны, то изменение выходной величины Dy определяется не только изменением измеряемой величины , но и изменениями влия­ющих величин Dx1, Dx2,…, Dxn. В этом случае

.

В этом выражении второй и последующие члены правой части являются составляющими погрешности. Если изменения влияю­щих величин находятся в пределах нормальных условий, то все указанные составляющие входят в состав основной погрешности. При отклонении влияющих величин за пределы нормальных усло­вий приращения указанных составляющих образуют дополни­тельные погрешности от изменения величин x1, x2,…, xn. Функции

 

называют функциями влияния, в которых x1 норм , x2 норм , … xn норм - нормальные значения влияющих величин; x1, x2,…, xn - влияющие величины, для которых определяют дополнительные погрешности. Производные , , … , называют коэффициентами влияния.

Дополнительные погрешности нормируются указанием коэффициентов влияния изменения отдельных влияющих величин на изменение показаний в виде: yq , % / 10 К - коэффициент влияния от изменения температуры на 10 К; yU, % / (10 % DU/U) – коэффициент влияния от изменения напряжения питания на 10 % и т. д. Хотя фактически эти функции влияния влияю­щих факторов, как правило, нелинейны, для простоты вычислений их приближенно считают линейными и возникающие дополнительные по­грешности определяют как gдоп = y×Dq, где y - коэффициент влияния; Dq - отклонение от нормальных условий.

Погрешность прибора в реальных условиях его эксплуатации назы­вается эксплуатационной и складывается из его основной погрешности и всех дополнительных и может быть, естественно, много больше его основной погрешности. Таким образом, деление погрешностей на основную и дополнительные является чисто условным и оговаривается в технической документации на каждое средство измерений.

Погрешность, обусловленная взаимодействием средств измерений и объекта измерения. Подключение средства измерений к объекту измерений во многих случаях приводит к изменению значения измеряемой величины относительно того значения, которое она име­ла до подключения средства измерения к объекту из­мерений и определение которого является целью изме­рений. Эта составляющая зависит от свойств средства измерений и объекта измерений.

В тех случаях, когда средство измерения используется для из­мерения постоянной или переменной во времени величины для его характеристики используют понятия статической и динами­ческой погрешностей.

Статическая погрешность - это погрешность средства измере­ния, используемого для измерения постоянной величины. Например, погрешности, возникающие при измерении постоянного напряжения или частоты генератора образцовых частот, являются статическими погрешностями.

Динамическая погрешность. Динамическая погрешность средства измерения - это разность между погрешностью средства измерений в динамическом режиме и его статической погрешностью, соответствующей значению величины в данный момент времени. Она обусловлена реак­цией средства измерения на скорость (частоту) измене­ния входного сигнала. Эта погрешность зависит от ди­намических свойств (инерционности) средства измере­ния, частотного спектра входного сигнала, изменений нагрузки и влияющих величин. На выходной сигнал средства измерений влияют значения входного сигнала и любые изменения его во времени. Различают полную и частную динамические характеристики.

Полная динамическая характеристика — характери­стика, полностью описывающая принятую математиче­скую модель динамических свойств средства измерений и однозначно определяющая изменение выходного сиг­нала средства измерений при любом изменении во вре­мени информативного или неинформативного парамет­ра входного сигнала или влияющей величины. Полную динамическую характеристику аналоговых средств из­мерений выбирают из следующих характеристик: диф­ференциального уравнения, передаточной функции, им­пульсной и переходной характеристик, амплитудно-фазовой, амплитудно-частотной характеристик.

При линейном, экспоненциальном и прямолинейном изменении входной величины для нахождения динамической погрешности используют операторную форму записи.

Абсолютная динамическая погрешность при этом определяется как

,

где Sp(p) и Sи(p) - операторные чувствительности реального и идеального средств измерений соответственно.

Идеальным в динамике принято считать линейное безынерционное звено, т.е. звено, осуществляющее преобразование изменения величины без искажений.

Относительная динамическая погрешность имеет вид

.

При гармонических входных величинах пользуются понятиями амплитудно-частотной и фазочастотной погрешностей.

Амплитудно-частотная погрешность определяется выражением

,

где и - модули комплексной чувствительности реального и идеального средств измерения соответственно.

Фазочастотная погрешность определяется как разность между фазочастотными характеристиками реального и идеального средств измерения:

Dj = jр (w) - jи (w).

Частная динамическая характеристика - любой функционал или параметр полной динамической харак­теристики. К частным динамическим характеристикам аналоговых средств измерений можно отнести время реакции, коэффициент демпфирования, значение ам­плитудно-частотной характеристики на резонансной ча­стоте.

Для аналого-цифровых и цифроаналоговых преобра­зователей используются другие динамические характеристики.

Ряд метрологических характеристик подлежит нормированию с целью единообразного определения результатов измерений и оценки погрешностей измерений.

 

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

МЕТРОЛОГИЯ

С В Бирюков А И Чередов... МЕТРОЛОГИЯ...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Погрешности средств измерений

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Омск 2000
УДК 389 (075) ББК 30.10 я 73 Б 64 Рецензенты: В.М.Осипов, гл. конструктор ПО “Электроточприбор”; А.И.Калачев, проректор по научной работе Сибирского

МЕТРОЛОГИЯ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ В ОБЛАСТИ МЕТРОЛОГИИ
Метрология - это наука об измерениях, о методах и средствах обеспеченияих единства и способах достижения требуемой точ­ности [ 2 ]. Метрология зародилась в глубокой др

Измерение. Измеряемые величины
Определения метрологии и метрологического обеспечения на­чинаются с основного понятия - измерение. Пожалуй, ни одно определение в области метрологии не вызывает столько споров, как определение этог

Физическая величина. Единица физической величины
Физическая величина - это свойство, общее в качественном отношении многим объектам (системам, их состояниям и проис­ходящим в них процессам), но в количественном отношении ин­дивидуальное дл

Системы единиц физических величин
При проведении любых измерений измеряемая величина сравнивается с другой однородной с ней величиной, принятой за единицу. Для построения системы единиц выбирают произвольно несколько физических вел

Размер величины. Значение величины
Размер физической величины – количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу [3]. Иногда возражают проти

Размерность физических величин
Размерность физических величин— это соотношение между единицами величин, входящих в уравнение, свя­зывающее данную величину с другими величинами, через которые она выражается. Разм

Методы и средства измерений
Под понятием метод измерения подразумевается совокупность процессов использования принципов и средств измерений. Принцип измерений - это совокупность физических явлений, на к

Измерений
Эталон единицы физической величины — средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспро­изведения и хранения единицы данной величины (в некоторых случаях только

Точность измерений
Термин «точность измерения» применяется очень широко, одна­ко пока нет общепринятого способа выражать точность измерения количественно. В ГОСТ 16263—70 сказано: «Количественно точ­ность може

Погрешность измерений
Под погрешностью измерения понимается алгебраическая раз­ность между полученным при измерении значением измеряемой величины и значением, выражающим истинный размер этой величины. Практически

Поверка средств измерений
Поверка – совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим тре

Меры и наборы мер
Мерой называется средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. При­мерами мер являются аттенюаторы - меры затухания, магазины сопротивлений

Измерительные преобразователи
Согласно ГОСТ 16263 - 70 измерительный преобразователь - это средство измерений, предназначенное для выработки сигнала из­мерительной информации в форме, удобной для передачи, дальней­шего п

Измерительные приборы
Измерительный прибор - средство измерения, предназначен­ное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Выработк

Измерительные установки и системы
Измерительная установка - это совокупность функционально объединенных средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, предназначе

Метрологические характеристики средств измерений
Измерительная техника обладает большим арсеналом разнообраз­ных средств измерений, предназначенных для решения различных из­мерительных задач. Все средства измерений можно характеризовать некоторым

Нормирование метрологических характеристик средств измерений
Средства из­мерений можно использовать по назначению, если известны их метрологические свойства. Последние обычно описывают путем указания номинальных значений тех или иных характеристик и допускае

Способы выражения пределов допускаемых погрешностей средств измерений
В настоящее время для большинства электрических средств измерений, используемых в статическом режиме, нормируют пределы допускаемых погрешностей. Пределом допускаемой погрешности (д

Погрешности измерений
При практическом осуществлении процесса измере­ний независимо от точности средств измерений, правиль­ности методики и тщательности выполнения измерений результаты измерений отличаются от и

Абсолютные и относительные погрешности
Абсолютная погрешность D - это разность между измерен­ным X и истинным Xи значениями измеряемой величины. Абсо­лютная погрешность выражается в единицах измеряемой ве­личины: D =

Отсчитывания и установки
Инструменталь­ными (приборными или аппаратурными) погрешностями называются такие, которые принадлежат данному средству измерений, могут быть определены при его испытаниях и занесены в его п

Систематические, прогрессирующие, случайные и грубые погрешности
Систематическая погрешность измерений Dс — состав­ляющая погрешности измерения, остающаяся постоян­ной или закономерно изменяющаяся при повторных из­мерениях одной и той же велич

Вероятностный подход к описанию погрешностей
Законы распределения случайных погрешностей. Случайные погрешности обнаруживают при проведении ряда измерений одной и той же величины. Результаты измерений при этом, как правило, не совпадаю

Формы представления результатов измерения
Результат измерения имеет ценность лишь тогда, когда можно оценить его интервал неопределенности, т.е. степень достоверности. Поэтому результат измерений должен содержать значение измеряемой величи

ЭТАЛОНЫ. ОБРАЗЦОВЫЕ И РАБОЧИЕ МЕРЫ
Для обеспечения единства измерений необходима тожде­ственность единиц, в которых проградуированы все средства изме­рений одной и той же физической величины. Единство измерений достигается

Эталоны
Эталоном единицы величины называют средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины (или кратных либо дольных значений единицы величины) с целью пере­дачи

Меры электрических величин
Эталоны, которые воспроизводят единицу измерения, называют мерами. По назначению меры делят на образцовые и рабочие. Меры, утвержденные в качестве образцо­вых, предназначаются для пов

Об обеспечении единства измерений
Измерения являются могучим средством, объединяющим те­орию с практической деятельностью человека. Результаты из­мерений в современном обществе приобретают большую значи­мость. Они служат основой дл

Государственное управление обеспечением единства измерений
Государственное управление деятельностью по обеспечению единства измерений в Российской Федерации осуществляет Комитет Российской Фе­дерации по стандартизации, метрологии и серти­фикации (Госстанда

Государственный метрологический контроль и надзор
Виды государственного метрологического контроля и надзора. Государственный метрологический контроль и надзор осуществляется Государственной метрологической службой Госстандарта России. Госуд

Калибровка и сертификация средств измерений
1. Калибровка средств измерений Средства измерений, не подлежащие поверке, могут подвергаться калибровке, при выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту, при эксплуатации, п

Б И Б Л И О Г Р А Ф И Я
1. Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин: Учеб. пособие для студ. втузов. – М.: Высш. шк., 1989. – 384 с. 2. ГОСТ 16263-70 ГСИ. Метрология. Термины и определения.

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги