Запись результата отдельного наблюдения и результата измерения

1 Представить результат i-го наблюдения в виде измеренного значения R_i и случайной погрешности измерения, определенной с доверительной вероятностью P = 0,997 (систематической погрешностью пренебречь):

R_oi = R_i  3, (P = 0,997).

Выразить результат i-го наблюдения в цифровой форме, приняв погрешность округления числа, выражающего погрешность измерения, не более 15%. Это означает, что абсолютные погрешности, имеющие в старшем разряде цифры 1 или 2, должны записаться двумя цифрами, например: 0,12; 2,5; 0,016, погрешности имеющие в старшем значащем разряде цифры 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, должны записываться одной цифрой, например: 4; 3; 0,4; 0,08. Число, выражающее наиболее достоверное значение R_oi, записать таким количеством значащих цифр, которое соответствует погрешности измерения. Например, при R_i = 101,595 Ом; Z_i= ±0,3 Ом; R_oi = (101,60,3) Ом. При этом погрешность округления R_i будет всегда, по крайней мере, на порядок меньше погрешности наблюдения.

2 Представить результат измерения R_o в цифровой форме в виде:

R_o = R_ср  3_A, (P = 0,997).

Сравнить результаты i-го наблюдения и результат измерения, внести их в табл. 1.1.

Оформление отчета

В отчете должны быть приведены: принципиальная электрическая схема измерительного моста омметра (см. рис.1.1); таблицы экспериментальных данных (табл. 1.1, 1.2, 1.4); построенные по данным табл. 1 кривые распределения погрешностей (см. рис. 1.3).

Контрольные вопросы

1 Объясните принцип действия цифрового омметра.

2 Запишите условие равновесия одинарного моста.

3 Укажите возможные источники погрешностей измерений сопротивлений цифровым омметром.

4 Дайте определение систематической и случайной погрешности измерения.

5 Назовите способы уменьшения систематической и случайной погрешностей.

6 Какая разница между абсолютной и относительной погрешностью измерения?

7 Как определить результат измерения при многократных наблюдениях?

8 Что собой представляет остаточная погрешность?

9 В чем состоит отличие между среднеквадратической погрешностью результата наблюдения и результата измерения?

Список литературы

1 Основы метрологии и электрические измерения / под ред. Е.М. Душина. – Л: Энергоатомиздат, 1987, С. 27 – 35, 253, 420 – 423.

2 Малиновский В.Н. Электрические измерения. – М.: Энергоатомиздат, 1985. С. 45 – 61, 227 – 230.

3 Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин. – М.: Высшая школа, 1982, С. 22 – 27, 169 – 171.

Лабораторная работа 2 измерение постоянных токов и напряжений

Цель работы: ознакомиться с принципом действия и схемами включения магнитоэлектрического механизма; приобрести навыки поверки микроамперметра и определения его класса точности; научиться расширять пределы измерения приборов по току и напряжению; приобрести навыки работы с цифровым вольтметром; ознакомиться с методикой выбора измерительных приборов для измерения тока или напряжения с заданной погрешностью.

Принцип действия и схемы включения магнито- электрического измерительного механизма. Погрешности измерения тока и напряжения

В основе работы магнитоэлектрических приборов лежит принцип взаимодействия тока катушки с полем постоянного магнита. Уравнение шкалы этих приборов имеет вид:

.

где  – угол отклонения стрелки; I – измеряемый ток; S_i – чувствительность к току; C_i=1/S_i – постоянная прибора или цена деления, определяющая ток, приходящийся на единицу угла отклонения.

Из уравнения следует, что при перемене направления тока в катушке направление отклонения подвижной части меняется на обратное. Для получения отклонения указателя в нужную сторону необходимо при включении прибора соблюдать указанную на приборе полярность.

Измерительные механизмы (ИМ) магнитоэлектрических амперметров и вольтметров принципиально не различаются между собой. В зависимости от назначения прибора (для измерения тока или напряжения) меняется его измерительная цепь.

При измерении малых токов (от нескольких мкА до 50 мА) ИМ включается в цепь последовательно с нагрузкой (pиc. 2.I,a).

Для измерения токов от 50 мА до 10000 А пределы измерения по току магнитоэлектрического ИМ расширяют при помощи шунта (рис.2.1, б). В вольтметрах последовательно с ИМ включается добавочный резистор, и прибор подключают к участку цепи, где требуется измерить напряжение (рис. 2.1, в).

U

U

В задачу измерений входит не только нахождение самой величины, но также и оценка допущенной при измерении погрешности.

Абсолютная погрешность измерения ΔХ выражается в единицах измеряемой величины и равна разности между измеренным значением X и его действительным значением X₀:

ΔХ=X – X_0.

Относительная погрешность измерения δ обычно выражается в процентах и представляет собой отношение абсолютной погрешности ΔХ к действительному значению измеряемой величины X₀:

.

Точность измерения характеризуется величиной относительной (а не абсолютной) погрешности измерения. В работе рассматриваются аппаратурные или инструментальные погрешности, определяемые конструкцией, схемой, выполнением, градуировкой прибора и его состоянием в процессе эксплуатации, а также погрешности взаимодействия, возникающие из-за потребляемой приборами мощности.

Погрешность взаимодействия при измерении напряжения вольтметром вызвана уменьшением сопротивления участка цепи, к которому подключен вольтметр, и снижением напряжения на измеряемом участке. Величина этой погрешности вольтметра равна

, (2.I)

где R_v – сопротивление вольтметра; R_экв – эквивалентное сопротивление цепи относительно зажимов, к которым подключен вольтметр, при замкнутых накоротко источниках питания.

Для уменьшения погрешности взаимодействия необходимо выбирать амперметры с возможно малым, а вольтметры – с возможно большим сопротивлением.