1.2 Краткая классификация погрешностей ип

Качество передачи информации измерительными преобразователями, а также качество результатов измерений принято характеризовать не их точностью, а размером допущенных погрешностей.

Погрешность характеризует отклонение измеряемой величины от истинного (действительного) значения. Истинное значение измеряемой величины установить невозможно, поэтому на практике пользуются понятием действительное значение измеряемой величины, измеренное образцовым прибором.

Нормирующее значение Х_N – верхний предел х_в измеряемой величины или диапазон измерения (х_в – х_н), где х_н – нижний предел измерения.

Класс точности прибора устанавливается в зависимости от значения пределов, допустимых основной и дополнительной погрешностей.

Основная погрешность дается для нормальных условий: температура окружающей среды 293 К (+ 20 ⁰С); атмосферное давление 101,325 кПа (760 мм. рт. ст.); влажность воздуха до 80 %.

Все погрешности классифицируются по целому ряду признаков.

Методические и инструментальные погрешности (П).

Инструментальные П возникают из-за недостаточно высокого качества элементов прибора (инструмента). Например, в приборе (рис.1.1) рычаг 2 вращается в своих опорах с некоторым трением, вследствие этого его положение не точно соответствует значению уровня Х. Методическая П – погрешность самого метода. Из рис. 1.1 видно, что прибор должен измерять количество бензина, т. е. его массу. На рисунке выбран метод, состоящий не в измерении массы, а высоты Х уровня бензина. Высота зависит не только от массы бензина, но и от формы бака, температуры и других факторов.

Основная и дополнительные погрешности. Суммарная результирующая погрешность, возникающая при нормальных условиях, называется основной погрешностью. Основная П возникает от независимых параметров: колебаний, температуры, атмосферного давления, напряжения источника питания. Изменения показаний при отклонении условий эксплуатации от нормальных называются дополнительными погрешностями.

Систематические, прогрессирующие и случайные погрешности. Систематическая погрешность измерений – составляющая погрешности измерений, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одной и той же величины. Эти погрешности могут быть полностью устранены введением соответствующих поправок. Прогрессирующими называются погрешности, медленно изменяющиеся с течением времени. Эти погрешности возникают в процессе старения, разрядке источников питания, деформации деталей… Особенностью этих погрешностей является то обстоятельство, что они могут быть скорректированы введением поправок лишь на данный момент времени, затем они будут монотонно возрастать. Случайными называются неопределенные по своей величине и знаку, или недостаточно изученные погрешности, при которых не удается установить какой-либо закономерности.

Абсолютная, относительная и приведенная погрешности. Погрешности прибора или преобразователя есть отклонения его реальной функции преобразования от номинальной. Эти отклонения реальной характеристики от номинальной, отсчитанные вдоль оси х или вдоль оси у, т.е. разности вида Δ _у = у_р – у_н или Δ_х = х_н – х_р, есть абсолютные погрешности, выраженные в единицах величин Х и Y. Абсолютная погрешность не всегда может служить мерой точности, поэтому вводится понятие относительной погрешности γ = Δ _х /х = Δ _у / у, выраженное обычно в процентах. Однако вследствие изменения значений х и у вдоль шкалы прибора текущее значение относительной погрешности γ не остается постоянным, а, наоборот, оказывается различным для различных значений х и при х = 0 стремится к бесконечности. Вследствие этого в измерительной технике введено еще одно понятие – понятие приведенной погрешности, равной γ₀ = Δ _к/Х_к = Δ _у/Y_к и являющейся, по существу, выраженной в процентах абсолютной погрешностью, так как в этом случае Δх относится не к текущему значению х, а к постоянной величине конечного значения предела измерения Х_к (или Y_к).

Статические и динамические погрешности различают по их зависимости от скорости изменения измеряемой величины во времени. Погрешности, не зависящие от этой скорости, называют статическими. Погрешности отсутствующие, когда скорость близка к нулю, и возрастающие при ее отклонении от нуля, называют динамическими.

Погрешность квантования – это погрешность, возникающая в дискретных измерительных преобразователях, где выходной величиной является скачкообразное перемещение (реостатный преобразователь, рассмотрен в п. 2.2.).