Метрология — наука об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Основные задачи метрологии, (ГОСТ 16263—70) — установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых средств измерений, разработка теории, методов и средств измерений и контроля, обеспечение единства измерений и единообразных средств измерений, разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля, а также передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.
Измерение физической величины выполняют опытным путем с помощью технических средств. В результате измерения получают значение физической величины
Q = q*U,
где q — числовое значение физической величины в принятых единицах; U — единица физической величины.
Значение физической величины Q, найденное при измерении, называют действительным. В ряде случаев нет необходимости определять действительное значение физической величины, например при оценке соответствия физической величины установленному допуску. При этом достаточно определить принадлежность физической величины некоторой области Т:
Q [pic] Т или Q [pic] Т.
Следовательно, при контроле определяют соответствие действительного значения физической величины установленным значениям. Примером контрольных средств являются калибры, шаблоны, устройства с электроконтактными преобразователями.
Нормативно-правовой основой метрологического обеспечения точности измерений является государственная система обеспечения единство измерений (ГСИ).
Основные нормативно-технические документы ГСИ — государственные стандарты, В соответствии с рекомендациями XI Генеральной конференции по мерам и весам в 1960 г. принята Международная система единиц (СИ), на основе которой для обязательного применения разработан ГОСТ 8.417—81 (СТ СЭВ 1052—78) (введен в действие с 01.01.1980 г.).
Основными единицами физических величин в СИ являются: длины — метр (м), массы — килограмм (кг), времени — секунда (с), силы электрического тока — ампер (А), термодинамической температуры — Кельвин (К), силы света — Кандела (кд), количества вещества — моль (моль).
Роль измерений и значение метрологии
... многих физических объектов, но в количественном отношении разная для каждого и них. Измерение - совокупность операций выполняемых с помощью технического средства хранящего единицу величины, позволяющая сопоставить измеренную величину её единицей и получить значение измеряемой величины. Единство измерений - состояние измерений ...
Дополнительные единицы СИ: радиан (рад) и стерадиан (ср) — для измерения плоского и телесного углов соответственно.
Производные единицы СИ получены из основных с помощью уравнений связи между физическими величинами. Так, единицей силы является ньютон: 1Н == 1 кг*м-1*с-2, единицей давления — Паскаль 1 Па = 1 кг*м-1*с-2 и т. д. В СИ для обозначения десятичных кратных (умноженных на 10 в положительной степени) и дельных (умноженных на 10 в отрицательной степени) приняты следующие приставки: экса (Э) — Ю18, пета (П) — 1015, тера (Т) — 1012, гига (Г) — 109, мега (М) — 106, кило (к) — 103, гекто (г) — 102, дека (да) — 101, децн (д) — 10-1, санти (с) — 10-2, милли (м) — 10-3, мнкро (мк) — 10-6, нано (н) — 10-9, пико (п) — 10-12, фемто (ф) — 10-15, атто (а) — 10-18.
Так, в соответствии с СИ тысячная доля миллиметра (микрометр) 0,001 мм == 1 мкм.
2. Методы измерений
метрология поверка амперметр вольтметр
При измерениях используют разнообразные методы (ГОСТ 16263—70), представляющие собой совокупность приемов использования различных физических принципов и средств. При прямых измерениях значения физической величины находят из опытных данных, при косвенных — на основании известной зависимости от величин, подвергаемых прямым измерениям. Так, диаметр детали можно непосредственно измерить как расстояние между диаметрально противоположными точками (прямое измерение) либо определить из зависимости, связывающей этот диаметр, длину дуги и стягивающую ее хорду, измерив непосредственно последние величины (косвенное измерение),
Абсолютные измерения основаны на прямых измерениях основных величин и использовании значений физических констант (например, измерение длины штангенциркулем).
При относительных измерениях величину сравнивают g одноименной, играющей роль единицы или принятой за исходную. Примером относительного измерения является измерение диаметра вращающейся детали по числу оборотов соприкасающегося с ней аттестованного ролика.
При методе непосредственной опенки значение физической величины определяют непосредственно по отсчетному устройству прибора прямого действия (например, измерение давления пружинным манометром), при методе сравнения с мерой измеряемую величину сравнивают с мерой. Например, с помощью гирь уравновешивают на рычажных весах измеряемую массу детали.
Разновидностью метода сравнения с мерой является метод противопоставления, при котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, позволяющий установить соотношение между этими величинами (например, измерение сопротивления по мостовой схеме с включением в диагональ моста показывающего прибора).
При дифференциальном, методе измеряемую величину сравнивают с известной величиной, воспроизводимой мерой. Этим методом, например, определяют отклонение контролируемого диаметра детали на оптиметре после его настройки на ноль по блоку концевых мер длины. Нулевой метод — также разновидность метода сравнения с мерой, при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля. Подобным методом измеряют электрическое сопротивление по схеме моста с полным его уравновешиванием.
При методе совпадений разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, определяют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов (например, при измерении штангенциркулем используют совпадение отметок основной и нониусной шкал).
Метрологическое обеспечение единства измерений
... ремонтом средств измерений и соблюдением метрологических правил, требований и норм. 6. Осуществление подготовки и переподготовки кадров. 1. Структура метрологического обеспечения Научной основой метрологического обеспечения Организационной основной метрологического обеспечения Техническую основу метрологического обеспечения составляют система государственных ...
Поэлементный метод характеризуется измерением каждого параметра изделия в отдельности (например, эксцентриситета, овальности, огранки цилиндрического вала).
Комплексный метод характеризуется измерением суммарного показателя качества, на который оказывают влияния отдельные его составляющие (например, измерение радиального биения цилиндрической детали, на которое влияют эксцентриситет, овальность и др.; контроль положения профиля по предельным контурам и т. п.).
Конкретные методы измерений определяются видом измеряемых величин, их размерами, требуемой точностью результата, быстротой процесса измерения, условиями, при которых проводятся измерения, и рядом других признаков.
Каждую физическую величину можно измерить несколькими методами, которые могут отличаться друг от друга особенностями как технического, так и методического характера. В отношении технических особенностей можно сказать, что существует множество методов измерения, и по мере развития науки и техники, число их все увеличивается. С методической стороны все методы измерений поддаются систематизации и обобщению по общим характерным признакам. Рассмотрение и изучение этих признаков помогает не только правильному выбору метода и его сопоставлению с другими, но и существенно облегчает разработку новых методов измерения.
Для прямых измерений можно выделить несколько основных методов: метод непосредственной оценки, дифференциальный метод, нулевой метод и метод совпадений.
При косвенных измерениях широко применяется преобразование измеряемой величины в процессе измерений.
2.1 Преобразование измеряемой величины в процессе измерений
Если мы проанализируем известные нам процессы измерений, то обнаружим, что в подавляющем большинстве случаев мы получаем числовое значение измеряемой величины, только после того, как тем или иным способом видоизменим ее. Рассмотрим в качестве примера измерение массы тела, которую мы измеряем с помощью обыкновенных равноплечих весов. Под действием земного притяжения создаются силы. Масса тела вместе с этими силами давит на одну чашку, а масса гирь — на другую. Подбирая гири, мы добиваемся равновесия, т.е. равенство этих сил. Это дает нам право сказать, что масса взвешиваемого тела равна массе гирь, принимая, что сила земного притяжения на расстоянии между чашками остается одной и той же. Как видим, для измерения массы нам пришлось преобразовать массы тела и гирь в силы, а для сравнения сил между собой преобразовать их действие в механическое перемещение рычагов весов.
Другой пример — измерение давления газа при помощи трубчатого манометра. Металлическая трубка манометра, изогнутая по дуге, одним концом соединяется с резервуаром, в котором необходимо измерить давление газа. Другой конец трубки запаян. Под действием давления газа трубка разгибается и тем больше, чем больше давление. Свободный конец трубки перемещается в пространстве. Так осуществляется первая ступень преобразования. Перемещение конца трубки при помощи системы рычагов и зубчаток преобразуется во вращение оси (вторая ступень преобразования).
Виды и методы измерений
... измерений. Другое определение: метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Измерения производятся одним из двух методов: -Метод непосредственной оценки - метод измерения, при котором значение величины ...
На оси находится стрелка, конец которой перемещется по дуге над шкалой с делениями. Эта третья ступень преобразования, позволяющая получить числовое значение измеряемого давления.
Приведенные примеры показывают, что даже простые измерения проводятся путем преобразования измеряемой величины.
Основным выводом из сказанного является то, что в подавляющем большинстве случаев измерения связаны с преобразованием измеряемой величины.
2.2 Метод непосредственной оценки
Метод непосредственной оценки дает значение измеряемой величины непосредственно без каких — либо дополнительных действий со стороны лица, проводящего измерение, и без вычислений, кроме умноженияего показаний на постоянную измерительного прибора или цену деления. Быстрота процесса измерения методом непосредственной оценки делает его часто незаменимым для практического использования, хотя точность измерения бывает обычно ограниченной. Наиболее многочисленной группой средств измерений, служащих для измерений методом непосредственной оценки, являются показывающие приборы и вот числе так называемые стрелочные приборы. Показывающие измерительные приборы нередко в течение длительного времени непосредственно контактируют с измеряемой величиной. Указатель их непрерывно следует за изменением этой величины, что имеет большое значение при осуществлении технологических процессов, наблюдении за явлениями природы и т.п.
К показывающим измерительным приборам непосредственной оценки относятся манометры, динамометры, барометры, амперметры, вольтметры, ваттметры, фазометры, расходомеры, тягомеры, напоромеры, жидкостные термометры и многие другие.
Измерение при помощи интегрирующего измерительного прибора — счетчика также является методом непосредственной оценки.
В ряде случаев средство измерений приводится в контакт с измеряемой величиной только в тот момент, когда возникает необходимость узнать значение этой величины. К такой разновидности метода непосредственной оценки относятся, например, взвешивание грузов на циферблатных весах, измерение длины при помощи линейки с делениями или рулетки, измерение электрических величин при помощи переносных приборов и т.п.
2.3 Разностный или дифференциальный метод
Этот метод характеризуется измерением разности между измеряемой величиной и величиной, значение которой неизвестно. Разностный метод позволяет получит результаты с высокой точностью даже при применении относительно грубых средств для измерения разности. Однако осуществление метода возможно только при условии воспроизведения с большой точностью известной величины, значение которой близко к значению измеряемой. Это во многих случаях оказывается легче, чем изготовить средство измерений высокой точности.
Проиллюстрируем сказанное на примере измерения длины как наиболее наглядном. На рис.1 рядом с телом, длину x которого следует измерить, помещена мера длины.
Таким образом, для достижения такой высокой точности мы можем воспользоваться сравнительно грубым прибором. Преимущества этого метода несомненны, так как изготовить точную меру и сравнительно грубый прибор для измерения небольших величин легче, чем средство измерений высокой точности для измерения всей величины в целом.
Величины и их измерения
... от измеряемой величины (чем больше величина, тем больше ее численное значение и наоборот); § результат измерения зависит от выбранной мерки (чем больше мерка, тем меньше численное значение и наоборот); § для сравнения величин необходимо их измерять одинаковыми ...
В области линейных и угловых измерений разностный метод измерения длины получил наименование “относительный метод”. Приведем пример разностного метода из области электрических измерений, применяемого при проверке измерительных трансформаторов тока. Для определения погрешности коэффициентов трансформации поверяемый трансформатор тока сравнивают с образцовым. Принципиальная электрическая схема поверки трансформаторов дифференциальным методом показана
Как видим, первичные обмотки обоих трансформаторов включены в цепь одного и того же тока I1. Вторичные обмотки включены таким образом, что их токи Ix и I0 направлены навстречу друг другу. Разность между этими токами, измеряемая при помощи того или иного прибора, пропопрциональна разности коэффициентов трансформации, т.е. погрешности коэффициента трансформации проверяемого трансформатора. Если погрешность коэффициента трансформации образцового трансформатора не равна нулю, в результат измерения вносят соответствующую поправку. Приведенная на рисунке схема является принципиальной, т.е. упрощенной. В конструкцию установок для проверки измерительных трансформаторов разностным методом введен ряд дополнений, которые позволяют определять не только погрешность коэффициента трансформации, но и погрешности угла сдвига фаз между токами в первичной и вторичной цепях. Аналогичная схема применяется и для проверки измерительных трансформаторов напряжения.
Разностный метод получает все более широкое распостранение во мнногих областях измерений.
2.4 Нулевой метод
В истории развития техники точных измерений нулевой метод является одним из первых. Взвешивание грузов на рычажных весах (как равноплечих, так и неравноплечих) — это характерный пример нулевого метода измерения.
В общем виде нулевой метод заключается в следующем. Измеряемую величину сравнивают с величиной, значение которой известно. Последнюю выбирают таким образом, чтобы разность между измеряемой и известной величинами равнялась 0. Совпадение значений этих величин отмечают при помощи нулевого указателя (нуль-индикатора).
При сравнении нулевого и разностного методов можно найти между ними нечто общее. Если в разностном методе мы измеряем разность между двумя величинами, то в нулевом мы практически приводим эту разность к нулю.
По сравнению с разностным методом недостаток нулевого метода заключается в необходимости иметь средство измерений, позволяющее воспроизводить любое значение известной величины без существенного понижения точности. В большинстве случаев это бывают меры переменного значения или наборы (магазины) мер, из которых составляются сочетания, воспроизводящие величины, равные измеряемым. Классическим примером таких мер являются наборы гирь.
Практически во многих случаях метод, относимый к нулевому, оказывается скорее разностным. Так, при взвешивании на точных равноплечих весах на чашку кладут гири в убывающем порядке значения их массы. В итоге достигается такое положение, когда наложение гири с наименьшей массой заставляет стрелку весов переходить через нуль и отклоняться в другую сторону от него. В этом случае прибегают к методу интерполяции.
Интреполяцию в данном случае можно рассматривать как разностный метод. При помощи шкалы, указателя и гирьки с наименьшим значением массы иы измеряем разность между измеряемой массой и суммарной массой гирь на другой чашке.
Однако нулевой метод обладает и существенным преимуществом по сравнению с разностным. При использовании разностного метода требуется мера, значение которой близко к значению измеряемой величины. Для измерения нулевым методом можно применять меры, во много раз меньшие этой величины. Например, в различных весах для взвешивания больших масс гиря 1 кг уравновешивается 100; 1000 кг и более. Достигается это с помощью неравноплечих рычагов, применение которых позволяет значительно расширить возможности нулевого метода.
Изменение известной величины, служащей для сравнения, не всегда удобно и возможно.Поэтому для осуществления нулевого метода поступают следующим образом. Используя постоянную по значению величину, изменяют эффект ее действия путем изменения плеча, к которому она приложена. Можно привести следующие примеры. Для взвешивания применяют безмен, на одном плече которого помещена гиря. Гиря передвигается вдоль плеча. Чем больше взвешиваемый груз, тем дальше от точки опоры следует отодвинуть гирю. На плече нанесена шкала, указывающая значение уравновешенного груза. Аналогичное устройство имеют многие так называемые шкальные весы: от небольших — почтовых и детских до больших — автомобильных и вагонных.
В электрических измерениях широко примненяются мосты для измерения сопротивления, индуктивности и емкости. На рис.3 показана схема моста для измерения сопротивления x. Схема состоит из трех сопротивлений с известными значениями r1; r2; r3, нулевого индикатора — гальванометра G и источника тока Б. Изменяя одно из сопротивлений r, добиваются, чтобы указатель гальванометра не смещался с нуля. Это может быть только тогда, когда между точками 2 — 4 нет разности потенциалов, или, другими словами, падение напряжения между точками 1 — 2 равно падению напряжения между точками 1 — 4. Как следствие падения напряжения между точками 2-3 и 3-4 также равны между собой. На основании этих равенств получают формулу x/r2=r1/r3 или x=(r1*r2)/r3. В таком мосте изменяется известное сопротивление.
2.5 Метод совпадения
Этот метод характеризуется использованием совпадения отметок шкал или периодических сигналов. Приложим линейку с миллиметровыми делениями к линейке с дюймовыми делениями и совместим их нулевые отметки. При этом обнаружим, что точно совпадают отметки, соответствующие 127 мм и 5 дюймам; 254 мм и 10 дюймам и т.д. Отсюда можно определить, что 1 дюйм=25,4 мм. По принципу метода совпадения построен нониус штангенциркуля и ряда других приборов. Шкала нониуса штангенциркуля имеет десять делений по 0,9 мм. Когда нулевая отметка шкалы нониуса окажется между отметками основной шкалы штангенциркуля, это будет означать, что к целому числу миллиметров следует прибавить некоторое число x десятых долей миллиметра (x*0,1).
Для определения числа x находим отметку шкалы нониуса, совпадающую с какой-либо отметкой основной шкалы (Рис.4).
Пусть такой отметкой будет n-я шкалы нониуса.
Следовательно, порядковый номер совпадающей отметки нониуса непосредственно дает число десятых долей миллиметра. На рисунке 4 n=7 и 0,1 x = = 0,7 мм.
Метод совпадения применяется также при приеме сигналов времени. По радио передаются ритмические сигналы ( имеются в виду не 6 сигналов), с которыми сравнивают удары хронометра. Если бы интервал между передававемыми ритмическими сигналами был равен 1 с, то они могли бы не совпадать с сигналами хронометра во всем промежутке времени передачи, а сравнение хода часов с передаваемыми сигналами было бы оченть неточно. Поэтому ритмические сигналы передаютя через интервалы времени 1/60 короче секунды. Другими словами, число сигналов в течение 1 минуты равно 61. Ритмические сигналы подаются в количестве 5 серий в течение 5 мин (всего 306 сигналов) и являются “нониусом” времени. При одновременном прослушивании ритмических сигналов и сигналов от часов с секундным маятником отмечают совпадающие сигналы. Погрешность часов вычисляют по интервалам времени между совпадающими сигналами. Принцип совпадения сигналов лежит также в основе методов измерений, в которых используются явления биений и интерференции, а также стробоскопический эффект.
2.6 Преобразование измеряемой величины как косвенные измерения
При косвенных измерениях результат определяется на основании измерений величин, связанных с измеряемой величиной известной зависимостью. При этом в качестве примеров рассматривались случаи, когда закономерная зависимость выражалась строго математически. Однако строгая закономерность зависимости между величинами может быть неизвестна, хотя и известно, что такая зависимость существует. Например, известно, что электродвижущая сила термопары зависит от температуры. Определить эту зависимость на основании известных нам законов физики мы не можем даже для одной и той же пары металлов. На эту зависимостиь влияют малейшие отклонения в составах сплавов и технология их обработки. В этих случаях нужную нам зависимость мы можем определить методом совместных измерений. И не только определить, но и исследовать, и изучить постоянство и воспроизводимость этой зависимости влияния на нее внешних воздействий. Когда зависимость одной величины от другой будет нам хорошо известна, мы имеем возможность измерять нужную нам величину на основании измерений других величин, связанных с измеряемой известной зависимостью. Описанные измерения следует также отнести к косвенным измерениям как одну из его разновидностей. Разновидностью косвенных измерений является также случай нахождения значения измеряемой величины путем прямых измерений компонентов известной формулы, определяющей ее зависимости от этих компонентов. Эта разновидность косвенных измерений относится к случаю нахождения значения измеряемой величины по ее зависимости от других величин, определяемой путем совместных измерений. Вторая разновидность косвенных измерений может рассматриваться так же, как измерение путем преобразования измеряемой величины в другую, по природе своей существенно отличающуюся от измеряемой, но связанную с ней устойчивой зависимостью.
2.7 Измерения методами преобразования
Преобразование измеряемых величин в электрические и магнитные. Рассмотрим некоторые типичные методы и отдельные физические явления или свойства веществ, позволяющие преобразовыввать измеряемые величины в электрические.
1. Нагревание места спая двух электродов из разнородных материалов (спая термопары) вызывает появление э.д.с., что позволяет измерять температуру. 2. Нагревание электрических проводников и полупроводников вызывает изменение их сопротивления (термометры сопротивления, термисторы) 3. Растяжение или сжатие некоторых металлов в пределах их упругости вызывает изменение их электрического сопротивления. Это явление дает возможность изготовлять электротензометры и измерять малые деформации тел и усилия в условиях, при которых измерение другими методами невозможно, например, деформации различных частей машин во время их работы. 4. В граничном слое между некоторыми полупроводниками и металлами при его освещении возникает э.д.с. Это явление называют фотоэлектрическим эффектом. На использовании его основаны фотоэлементы. 5. Электрическое сопротивление некоторых полупроводников под действием света весьма заметно изменяется. Это явление используется для изготовления фотосопротивлений. 6. Зависимость яркости свечения тела от температуры, которая в свою очередь зависит от силы тока, накаливающего нити, позволяет измерять температуру бесконтактным методом, например с помощью оптического пирометра. 7. На гранях некоторых кристаллов, когда к 2 граням приложена сила, сдавливающая или растягивающая их, возникает э.д.с. Это явление названо пьезоэлектрическим эффектом. Этот эффект получил самое разнообразное применение. Особое значение этот эффект имеет для стабилизации частоты высокочастотных генераторов. Для этой цели как правило применяются кристаллы кварца. Так, кварцевые часы, основанные на использовании пьезоэлектрического эффекта в кварце, были до недавнего времени наиболее точными приборами для измерения интервалов времени. 8. Магнитная проницаемость тел из ферромагнитных материалов изменяется в зависимости от приложенных к ним механических сил. Наблюдается и обратное явление: в ферромагнитном теле при внесении его в магнитное поле возникают механические деформации. Эти явления получили название магнитострикции. Магнитострикционные преобразователи применяются главным образом в технике измерения звуковых и ультразвуковых колебаний. 9. Как известно, электрическая емкость плоского конденсатора выражается формулой. Измерение электрической емкости используют для измерения малых размеров и малых перемещений. 10. Перемещение измеряют также по изменению индуктивности катушки с сердечником из магнитомягкого материала. 11. Существует еще ряд способов преобразования показаний того или иного измерительного прибора в электрическую величину, удобную для передачи на расстояние, т.е. для телеизмерений. Каналами передачи преобразованных показаний приборов являются электрические провода и каналы радиосвязи.
3. Контрольное
3.1 Проверка
Амперметр магнитоэлектрической системы с пределом измерения по току IN 5.0 A и пределом сигнала измерительной информации yN ??100 делений, имеет оцифрованные деления от нуля до IN, проставленные на каждой пятой части шкалы сигнала измерительной информации, причем стрелки обесточенных приборов занимают нулевое положение.
Поверка амперметра осуществлена образцовым амперметром той же системы и таким же пределом измерения. При поверке установлены абсолютные погрешности для каждого из пяти оцифрованных значений измеряемой величины.
Значения абсолютных погрешностей I приведены в табл. 1.
При решении задания необходимо:
- указать условия поверки приборов;
- определить поправки измерений;
- построить график поправок;
- определить относительные погрешности;
- определить приведенные погрешности;
- указать, к какому классу точности относится данный прибор;
- дать определения всех погрешностей, которые использованы в данном задании.
Таблица 1
|
Абсолютная погрешность |
-0,02 |
0,05 |
0,04 |
-0,07 |
-0,06 |
|
Абсолютная погрешность I в табл. 1 указана для каждого оцифрованного деления шкалы после нуля в порядке их возрастания, включая номинальный ток амперметра.
1. Условия поверки технических приборов:
- номинальная температура;
- наличие эталонного прибора;
- электрическая цепь для проверки.
2. Поправки измерений.
Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой. Занесем в таблицу 2 поправки измерений для каждого оцифрованного деления шкалы после нуля.
Таблица 2
|
Оцифрованныеделения шкалы, А |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
|
|
Поправкиизмерений, А |
0,02 |
-0,05 |
-0,04 |
0,07 |
0,06 |
|
3. График поправок.
Поправки измерения I, A
0.05
Оцифрованные деления шкалы,
0 1 2 3 4 5 6 А
0.05
4. Относительная погрешность.
Относительная погрешность есть выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности I к истинному значению измеряемой величины Iд = I + I (таблица 3).
Таблица 3
|
Оцифрованныеделения шкалы, А |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
Относительнаяпогрешность, % |
-1.96 |
2,56 |
1,35 |
-1,72 |
-1,19 |
|
5. Приведенная погрешность.
Приведенная погрешность есть выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности I к нормирующему значению IN (таблица 4).
Таблица 4
|
Оцифрованныеделения шкалы, А |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
Приведеннаяпогрешность, % |
-0,4 |
1 |
0,8 |
-1,4 |
-1,2 |
|
6. Класс точности прибора.
Число, обозначающее класс, является наибольшей приведенной погрешностью прибора на всех отметках рабочей части его шкалы.
В зависимости от степени точности электроизмерительные приборы согласно ГОСТ 8.401-80 (взамен ГОСТ 13600-68) делятся на девять классов: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 4,0.
Данный прибор относится к ближайшему стандартному классу точности K 2.0 .
Результаты решения задачи запишем в таблице 5.
Таблица 5
|
№ п.п. |
Оцифрованные деления шкалы |
Погрешности |
Класс точности |
|||
|
абсолютная |
относительная |
приведенная |
||||
|
А |
А |
% |
% |
% |
||
|
1 |
1 |
-0,02 |
-1.96 |
-0,4 |
1.5 |
|
|
2 |
2 |
0,05 |
2,56 |
1 |
||
|
3 |
3 |
0,04 |
1,35 |
0,8 |
||
|
4 |
4 |
-0,07 |
-1,72 |
-1,4 |
||
|
5 |
5 |
-0,06 |
-1,19 |
-1,2 |
||
1) Измерение — нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Под измерением понимается процесс экспериментального сравнения данной физической величины с однородной физической величиной, значение которой принято за единицу.
2) Мера — средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Мера, воспроизводящая ряд одноименных величин различного размера, называется многозначной. Часто используется набор мер — специально подобранный комплект мер, применяемых не только отдельно, но и в различных сочетаниях для воспроизведения ряда одноименных величин различного размера.
Измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы классифицируются по различным признакам. Например, измерительные приборы можно построить на основе аналоговой схемотехники или цифровой. Соответственно их делят на аналоговые и цифровые. Ряд приборов, выпускаемых промышленностью, допускают только отсчитывание показаний. Эти приборы называются показывающими. Измерительные приборы, в которых предусмотрена регистрация показаний, носят название регистрирующих.
3) Погрешность является одной из основных характеристик средств измерений.
Погрешностью меры называется отклонение номинального значения меры (заданного размера меры), воспроизводящей ту или иную физическую величину, от истинного значения воспроизводимой ею величины.
Под погрешностью электроизмерительных приборов, измерительных преобразователей и измерительных систем понимается отклонение их выходного сигнала от истинного значения входного сигнала.
В зависимости от изменения во времени измеряемой величины, различаются следующие погрешности средств измерений:
- а) статическая погрешность — погрешность при измерении постоянной во времени величины;
- б) динамическая погрешность — разность между погрешностью в динамическом режиме и статической погрешностью, соответствующей значению измеряемой величины в данный момент времени.
В зависимости от характера изменения погрешностей средств измерений различают: а) систематические погрешности — погрешности, остающиеся постоянными или
закономерно изменяющиеся;
- б) случайные погрешности — погрешности, изменяющиеся случайным образом.
В зависимости от условий возникновения погрешностей различают:
- а) основную погрешность — погрешность средств измерений, используемых в нормальных условиях;
- б) дополнительную погрешность изменения погрешности средства измерений, вызванного отклонением одной из влияющих величин от нормального значения или выходом за пределы нормальных значений.
Абсолютная погрешность ? прибора есть разность между показанием прибора аизм и истинным значением ад измеряемой величины, т.е.
Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой.
Относительная погрешность дО представляет собой отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Относительная погрешность, обычно выражаемая в процентах, равна
Приведенная погрешность дП есть выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности ? к нормирующему значению аН :
Нормирующее значение — условно принятое значение, могущее быть равным:
- а) для приборов с нулевой отметкой на краю или вне шкалы — конечному значению диапазона измерений;
- б) для приборов, предназначенных измерять величины, имеющие номинальное значение, — этому номинальному значению;
- в) для приборов, имеющих двустороннюю шкалу, т.е. с отметками шкалы, расположенными по обе стороны от нуля, — арифметической сумме конечных значений диапазона измерений.
Помимо указанных, наиболее распространенных нормирующих значений, встречаются и другие, устанавливаемые в стандартах на отдельные виды приборов.
При установлении классов точности приборов нормируется приведенная погрешность, а не относительная. Причина этого заключается в том, что относительная погрешность по мере уменьшения значений измеряемой величины увеличивается.
Используемая литература
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovoy/poverka-voltmetra/
1. Крылова Г. Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник для вузов — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999
2. Лифиц И. М. Стандартизация, метрология и сертификация: Учебник — М.: Юрайт-Издат, 2005
