- •1. Предмет и задачи метрологии
- •1.1.Основные определения
- •1.2.Классификация измерений
- •1.3.Основные положения метрологического обеспечения измерений
- •1.4.Эталоны единиц электрических величин
- •1.5. Методики выполнения измерений
- •2.Методы и средства измерений
- •2.1 Методы измерений
- •2.2. Средства измерений
- •2.3. Обозначение средств измерений
- •2.4. Метрологические характеристики средств измерений
- •2.5. Нормирование погрешностей средств измерений
- •2.6 Обобщенные структурные схемы измерительных приборов
- •2.7 Факторы, ограничивающие точность измерения
- •2.8 Методы повышения точности приборов
- •Вопросы для самоконтроля
- •3. Погрешности измерений и их математическое описание
- •3.1. Классификация погрешностей
- •4.Математическое описание случайных погрешностей.
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Определение грубых погрешностей.
- •4.3. Идентификация формы закона распределения погрешностей.
- •4.4. Основные законы распределения случайной погрешности.
- •5.Учет систематической погрешности и способы ее уменьшения.
- •5.1.Неисключенная систематическая погрешность
- •Обеспечиваются нормированием условий работы средств измерений;
- •6. Обработка результатов наблюдений.
- •6.1. Обработка результатов прямых, многократных, неравноточных, наблюдений.
- •6.2. Обработка результатов косвенных измерений.
- •6.3. Обработка результатов совместных и совокупных измерений.
- •7. План измерений и методы его измерения.
2.4. Метрологические характеристики средств измерений
Технические характеристики средств измерений, оказывающие влияние на результаты измерений и оценку погрешностей называется метрологическими.
Метрологические характеристики можно разделить на четыре группы:
-
Для получения результата измерений
-
уравнение преобразования (градуировочная характеристика) - зависимость выходного сигнала от входного;
-
цена давления шкалы аналоговых приборов;
-
цена единицы младшего разряда кода для цифровых приборов;
-
число разрядов выходного кода;
-
быстродействие;
-
диапазон измерений;
-
Погрешности;
-
Динамические характеристики, возникающие тогда, когда проявляется инерционность средств измерений (время нарастания переходная характеристика и т.д.)
-
Характеристики, оценивающие взаимодействие средств измерений с объектом измерений ( и т.д.)
2.5. Нормирование погрешностей средств измерений
Связано с нормированием условий эксплуатации.
В зависимости от внешних влияющих условий инструментальная погрешность средств измерений делится на: основную и дополнительную.
Основная погрешность возникает при использовании средств измерений в нормальных условиях:
НУ: Т=20
Относительная влажность 6515%
Атмосферное давление 630 - 795 мм.рт.ст. (100)
(2204.4) В, (1152.5)В
Дополнительные погрешности возникают при использовании средств измерений в условиях отличных от нормальных, но в пределах рабочей области (рабочие области устанавливают для разных влияющих величин (температура, давление, влажность)).
Нормирование погрешностей средств измерений заключается в определении допустимых пределов основной и дополнительной погрешностей, которые и определяют класс точности прибора.
Знание класса точности выбирают из класса где n =1,0, -1, -2 и т.д.
Основную погрешность средств измерений нормируют несколькими способами:
-
В виде относительной погрешности;
-
В виде приведенной погрешности;
Приведенная погрешность – это отношение абсолютной погрешности к нормируемому значению (диапазон измерений предел измерений) .
-
В виде дроби двух чисел , которые определяют относительную погрешность следующим образом:
, например
где предел измерений.
Во всех случаях нормированная погрешность выражается в процентах.
Дополнительную погрешность часто нормируют в долях основной погрешности.
При окончательном расчете предела инструментальной погрешности средств измерений в рабочих условиях суммируют пределы основной и дополнительной погрешности:
l - число влияющих величин (температура, влажность и т.д.).
2.6 Обобщенные структурные схемы измерительных приборов
Различают два основных вида структурных схем: прямого преобразования и сравнения.
Структурная схема прямого преобразования имеет вид:
Уравнение преобразования имеет вид:
У=К *Х
Чувствительность равна общему коэффициенту передачи:
.
Структурная схема прибора сравнения:
В этой схеме используется ООС (отрицательная обратная связь)
передача цепи обратной связи.
Уравнение измерительного преобразования имеет вид:
.
При >>1 цепь прямого преобразования слабо влияет на работу прибора, следовательно, могут существовать нестабильные элементы в цепи обратной связи.
Чувствительность
для ее увеличения необходимо уменьшить а для >>1 необходимо увеличить К.
Т.о. схема сравнения повышает точность прибора, но не уменьшает влияние наводок. На практике часто встречаются средства измерения комбинированной структуры: цепь прямого преобразования и несколько звеньев, охваченных ООС.