- •Электрические измерения неэлектрических величин
- •Часть 1
- •1. Основы электрических измерений
- •1.1. Основные понятия
- •1.1.1. Основные термины и определения.
- •1.1.2. Погрешности измерений.
- •Поскольку истинное значение Xи неизвестно, погрешность находят по приближенной формуле
- •1.1.3. Формы представления результатов измерений.
- •1.2.1. Основные термины и определения.
- •1.2.2. Погрешности средств измерений.
- •1.2. Метрологические характеристики средств измерительной техники.
- •1.2.3. Погрешности измерительных преобразователей.
- •1.2.4. Аддитивная, мультипликативная и нелинейная составляющие погрешности.
- •1.2.5. Основная и дополнительные погрешности.
- •1.2.6. Классы точности средств измерений.
- •1.2.7. Статическая модель средства измерений.
- •1.2.8. Суммирование погрешностей.
- •1.2.9. Обработка прямых измерений.
- •1.2.10. Обработка косвенных измерений.
- •2. Методы измерений электрических величин
- •2.1. Измерение напряжений и токов.
- •2.1.1. Общие сведения.
- •2.1.2. Измерение постоянных напряжений электромеханическими приборами.
- •2.1.3. Измерение постоянных токов электромеханическими приборами.
- •2.1.4. Измерение переменных токов и напряжений электромеханическими приборами.
- •2.1.5. Измерение постоянных напряжений аналоговыми электронными вольтметрами.
- •2.1.6. Измерение переменных напряжений аналоговыми электронными вольтметрами.
- •2.1.7. Измерение напряжений компенсаторами.
- •2.1.8. Измерение напряжений цифровыми вольтметрами.
- •2.1.9. Измерение параметров сигналов электронно-лучевыми и светолучевыми осциллографами
- •Электронно-лучевые осциллографы
- •Структурная схема осциллографа
- •Основные характеристики и виды электронных осциллографов
- •2.2. Измерение параметров электрических цепей
- •2.2.1. Измерение сопротивлений постоянному току.
- •2.2.2. Измерение параметров электрических цепей на переменном токе.
- •Комментарии к Главе 2
- •Задание № 1.
- •Список используемых сокращений
- •Г. Саров – 2010 г.
- •Цели освоения учебной дисциплины « Электрические измерения неэлектрических величин»
- •Место учебной дисциплины в структуре ооп впо
- •Структура и содержание учебной дисциплины (модуля)
- •4.1. Объём дисциплины и виды учебной работы (часы):
- •4. Содержание дисциплины
- •4.1. Тематический план.
- •План лекционных занятий (6 семестр)
- •1 Тема. Вводная лекция.
- •2 Тема. Метрологические характеристики средств измерительной техники
- •3 Тема. Методы измерений электрических величин.
- •8 Тема. Измерение параметров электрических цепей
- •10 Тема. Емкостные(электростатические) преобразователи
- •Программа практических занятий (6 семестр)
- •План лекционных занятий (7 семестр)
- •1 Тема. Методы измерений неэлектрических величин.
- •4 Тема. Методы электрических измерений неэлектрических
- •5 Тема. Методы регистрации быстропротекающих процессов в динамических исследованиях.
- •9 Тема. Методы непрерывной регистрации профилей давления
- •11 Тема Лазерные доплеровские измерительные системы и их применение в ударно-волновых исследованиях.
- •Программа практических занятий (7 семестр)
1.2.7. Статическая модель средства измерений.
Данная модель средства измерений (СИ), пригодная также для измерительных преобразователей, позволяет выявить основные источники погрешностей СИ и оценить его погрешность в рабочих условиях.
Входной величиной для модели СИ будем считать истинное значение Xи измеряемой величины, а выходной – показание Xси средства измерений. Пусть Xси и Xи связаны соотношением
Xси = Ψ(Xи, Y1, Y2, …, Yi, , Yn), (1.34)
где Y1, Y2, …, Yi, , Yn – влияющие величины, а Ψ – известная функция.
Абсолютная погрешность Δси средства измерений может быть найдена по приближенной формуле
Δси
= Xси
– Xи
=
,
(1.35)
где ΔYi = Yi – Yi,н – разность между действительным и номинальным значениями i-й влияющей величины, а частные производные берутся в точке номинальных значений влияющих величин. Формула (1.35) может быть получена путем разложения функции Ψ в степенной ряд в точке номинального значения влияющих величин, если ограничиться линейным приближением.
Слагаемое
вида
характеризует вклад влияющей величины
Yi
в суммарную погрешность Δси
и называется частной
погрешностью.
Если влияющая величина Yi
находится в рабочей области значений,
но выходит за пределы нормальной области
значений, то частная погрешность Δси,i
совпадает
с дополнительной погрешностью.
Коэффициент
называют
коэффициентом
влияния. Чем
он меньше, тем меньшее влияние оказывает
данная влияющая величина Yi
на показания Xси
средства измерений.
Выражение (1.35) представляет собой одну из форм записи закона накопления частных погрешностей.
Этот закон широко используется при метрологическом анализе и синтезе измерительных устройств. Например, если известны пределы допускаемых частных погрешностей, то можно оценить предел допускаемой погрешности средства измерений:
Δси,п
≤
.
(1.36)
В задаче метрологического синтеза задано значение Δси,п, а необходимо найти Ψ и все ΔYi,п. Подобная задача не имеет однозначного решения и решается путем анализа различных вариантов построения схемы измерительного устройства (выбор функции Ψ) и предельных значений ΔYi,п отклонений влияющих величин Yi от номинальных значений Yi,н.
Если функция Ψ определена, то можно найти все коэффициенты влияния , а для нахождения предельных значений ΔYi,п предположить, например, что пределы всех частных погрешностей равны между собой. Тогда из (1.36) можно получить:
,
(1.37)
где n – число влияющих величин.
Формула (1.37) удобна для предварительных расчетов. Практически необходимо также учитывать технические возможности реализации полученных пределов частных погрешностей, количественные соотношения между аддитивными и мультипликативными составляющими этих погрешностей и другие факторы.
Кроме того, при расчетах предельных значений ΔYi,п необходимо обеспечить определенный метрологический запас. Для этого рекомендуется в расчетных формулах вместо предела допускаемой погрешности средства измерений Δси,п использовать меньшее значение, например, 0,8·Δси,п.
Примеры решения задач метрологического анализа и синтеза измерительного устройства приведены в {1П1}.
