При измерении физических величин полученное значение обычно отличается от истинного (вследствие несовершенства методов и средств измерений, влияния внешних условий и т.д.). Так как истинное значение величины неизвестно, то используют понятие действительного значения, найденного экспериментально и максимально приближенного к истинному значению. Отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины называют погрешностью измерения.Погрешность измерения может быть выражена в относительной или абсолютной величине и бывает положительной или отрицательной.
Абсолютная погрешность ∆ - разность между измеренным значением (показанием прибора, x) и действительным значением Хд, выражается в единицах измерения
Относительная погрешность γ – отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины, выражается в %.
, %.
Для определения действительного значения к показанию прибора вводится поправка с.
Поправка — значение величины, одноименной с измеряемой, прибавляемое к полученному при измерении значению с целью исключения систематической погрешности.
Действительные показания будут равны
Значение погрешности и поправки находят экспериментально. Для промышленных измерений применяют приборы, погрешности которых находятся в пределах норм согласно ГОСТу, поэтому к показаниям таких приборов поправки не вводят.
Погрешности измерений в зависимости от характера делят на систематические, грубые, случайные и динамические (см. табл. 3)
Табл. 3
| Вид погрешности | Описание |
| Систематические | остаются постоянными или изменяются по определенному закону при повторных измерениях одной величины. Влияние этих погрешностей можно учесть. Систематические погрешности состоят из основной и дополнительных погрешностей(погрешности под действием влияющей величины). Влияние систематической погрешности учитывается введением поправок, определяемых расчетным путем или экспериментально. |
| Грубые | погрешности связаны с фактором, искажающим результат измерений (например, падение напряжения, ошибки наблюдателя). Наблюдения с грубыми погрешностями не учитывают. |
| Случайные | погрешности изменяются случайным образом при повторных измерениях. Чтобы выявить случайную погрешность, необходимо провести несколько измерений, если каждый результат отличается, то есть случайная погрешность. Оценить ее можно с помощью теории вероятности и математической статистики. |
| Динамические | характеризуются запаздыванием показаний, возникают вследствие инерционности приборов при переменном режиме (т.е. показания отстают от изменения измеряемо величины). Величина динамической погрешности зависит от устройства и принципа действия прибора. Для определения динамической погрешности используют динамическую характеристику. |
Систематические погрешности состоят из основной и дополнительной.
Основная зависит от устройства, назначения и качества изготовления прибора. Есть у всех, даже новых приборов. Со временем увеличивается (износ, остаточные деформации). Для нахождения основной погрешности прибора необходима его поверка – сравнение показаний с показаниями точного прибора с меньшей погрешностью. Поверка производится на лабораторных стендах или на рабочем месте (не полный вид поверки, так как позволяет сравнить показания приборов только в одной точке). Поверку проводят при нарастающем значении величины (прямой ход), потом при убывающем (обратный).
Дополнительная погрешность сейчас называетсяизменением показаний под действием влияющей величины. Влияющая физическая величина — физическая величина, не являющаяся измеряемой данным средством измерений, но оказывающая влияние на результаты измерений этим средством. Эта составляющая погрешности возникает из-за неправильной установки прибора, влияния внешних условий, применения несовершенных методов измерения и индивидуальных особенностей наблюдателя. Для устранения этих погрешностей необходимо обеспечить правильную установку прибора, нормальные условия эксплуатации и качественное наблюдение.
Предел допускаемой погрешности— наибольшая (без учета знака) погрешность средства измерений, при которой средства измерения признают годным и допускают к применению.
Динамическая характеристика прибора - зависимость показаний прибора от действительного изменения измеряемой величины в неустановившемся режиме (рис. 8). Динамическая характеристика чаще всего находится опытным путем.
По динамической характеристике можно определить динамическую погрешность прибора в любой момент времени, время начала реагирования (время от начала изменения измеряемой величины до начала изменения показаний прибора), постоянную времени (когда показания прибора достигнет 63% изменения измеряемой величины), время переходного процесса (95%), полное время установления показаний Тп (100%).
Величины τп, Т, ∆д характеризуют динамические свойства прибора. Чем они меньше, тем меньше инерционное запаздывание и выше динамические качества прибора.
Метрологические характеристики средств измерений
· Градуировочная характеристика или номинальная статическая характеристика (НСХ) - зависимость выходного сигнала от входного сигнала, представленная в виде таблицы, графика или формулы. Измеряемая величина, поступающая на вход измерительного прибора, называется входным сигналом. Показания прибора на выходе – выходным сигналом.
· Чувствительность прибора – отношение изменения выходного сигнала к изменению входного сигнала. При очень малых изменениях входного сигнала выходной сигнал может не реагировать, поэтому вводят такую характеристику как порог чувствительности s– характеризуется минимальным изменением входного сигнала, вызывающим видимые изменения выходного сигнала.
· Вариация– наибольшая разность между входными сигналами при одинаковом значении выходной величины, или разность между выходными сигналами при одинаковом значении входного сигнала.
· Диапазон измерений –область значений между начальным и конечным значением шкалы.
· Класс точности –обобщенная характеристика средства измерений, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющими на точность, значения которых устанавливаются в стандартах. Следует подчеркнуть, что класс точности только характеризует точность средств измерений, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих средств.
Одним из важных факторов, влияющих на метрологические характеристики, является продолжительность эксплуатации средств измерений. Для выявления изменения метрологических характеристик проводится периодическая проверка измерительных приборов. Если измерительный прибор используется при взаимных расчетах поставщиков и потребителей, для безопасной работы оборудования и контроля за состоянием окружающей среды проходят проверку в органах государственной метрологической службы. Средства измерений, обеспечивающие ведение технологического процесса, проводят добровольную калибровку с помощью эталонов.
Автоматизация измерений
В энергоустановках теплотехнические измерения служат для контроля за работой оборудования и называются теплотехническим контролем. Большинство установленных на станции приборов является дистанционными, данные передаются на щит управления.
При эксплуатации тепловой части ТЭС контролируют состояние (давление, температура, расход и т.д.) следующих сред:
- пара (свежего, вторично перегретого, из отбора, после ПТ)
- воды (питательной, охлаждающей, ХОВ, продувочной, сетевой, конденсата)
- дымовых газов (в топке и газоходе котла)
- воздуха (атмосферного, первичного, вторичного, охлаждающего)
- масла (в системе смазки турбоагрегата, в насосах, вентиляторах, дымососах, мельницах и в САР)
- топлива
Также контролируется температура металла труб, частей ПТ и т.д.
Обслуживание установленных на ТЭС приборов производит цех тепловой автоматики и измерений (ТАИ). Он обеспечивает наблюдение за состоянием приборов, их обслуживание, поверку и ремонт. В цехе хранятся паспорта на все теплотехнические приборы, установленные на станции, монтажные и принципиальные схемы приборов, инструкции по устройству, монтажу, эксплуатации и поверки приборов. Цех ТАИ контролирует состояние теплотехнических приборов, вносит изменения в техническую документацию в случае ремонта, поверки прибора и т.д.