3. Требования к измерениям. Учет погрешности измерений
Измерения электрических величин производятся аналоговыми (стрелочными) и цифровыми измерительными приборами, каждый из которых имеет погрешность измерений.
Для получения достоверных результатов измерений необходимо учитывать эти погрешности.
Относительная погрешность измерений в общем случае определяется по формуле:
(1)
где: d 0 - основная приведенная относительная инструментальная погрешность, определяемая классом точности прибора;
d i - относительная погрешность измерения, обусловленная i -м внешним фактором, снижающим точность измерения (температура, положение прибора, угол зрения к плоскости шкалы и другие методические погрешности). Учесть все значения относительных погрешностей, обусловленные всеми внешними факторами, на практике затруднительно. Исходя из этого учитывается относительная инструментальная погрешность прибора и основные погрешности, обусловленные условиями проведения измерений
(2)
где:
здесь g - класс точности прибора;
Апр - предел измерения (длина шкалы) прибора;
Аизм - показания прибора в единицах измерения (длины шкалы);
d нс - погрешность, обусловленная нестабильностью показаний прибора в установившемся режиме;
здесь А m ах - максимальное значение, a Amin - минимальное значение измеряемой величины. В качестве измеренного значения величины в данном случае следует принимать:
d гор - погрешность, обусловленная отклонением прибора от горизонтального положения, учитывается при проведении измерений аналоговыми приборами, ее значение указывается в паспорте прибора.
При отсутствии этих данных в паспорте прибора,
d гор = g при отклонении прибора от горизонтального положения не более чем на 30 ° ;
-
погрешность, обусловленная температурными
условиями измерений, указывается в
паспорте прибора. При отсутствии этих
данных в паспорте прибора
составляет
0,5 g на каждые 10 ° С отклонения температуры
от ее нормированного значения (20 ° С).
Исходя из принципа действия некоторых приборов их основная приведенная инструментальная погрешность ( d 0 ) определяется по формуле:
где: Аизм - показания прибора,
Апр - предел измерения прибора,
к - коэффициент зависимости величины основной погрешности от показаний прибора.
В этих случаях формула для определения этой погрешности указывается в паспорте прибора, например, у измерителя тока короткого замыкания Щ41160 основная погрешность определяется выражением:
Для некоторых приборов (мегаомметры ЭС0202, омметры М-372) величина d 0 не зависит от показаний прибора и является фиксированной на всем диапазоне измерения. Это также указывается в паспортных данных прибора.
Формула ( 2) позволяет с достаточной степенью точности оценить погрешность измерений при строгом соблюдении следующих правил работы с электроизмерительными приборами:
- прибор должен быть исправен и поверен госповерительными органами;
- аналоговые приборы при проведении измерений должны находиться на горизонтальном жестком основании (за исключением приборов с вертикальным рабочим положением);
- при использовании многопредельных приборов выбирать пределы измерений, максимально приближенные к значениям измеряемых величин, однопредельные приборы выбирать по тому же принципу;
- показания приборов определять под углом зрения к плоскости шкалы 90 ° (при использовании приборов с зеркальной шкалой стрелка прибора должна быть совмещена с ее отражением);
- не располагать измерительные приборы на поверхностях и основаниях, подверженных вибрациям и колебаниям;
- при отсутствии жестких поверхностей и оснований держа прибор в руках придать ему горизонтальное положение, измерения проводить только после совмещения стрелки прибора с нулевой отметкой шкалы.
При использовании цифровых приборов погрешность измерений определяется выражением: d п ± n ,
где:
d п - постоянная составляющая относительной погрешности на всем диапазоне измерения,
n - количество единиц разрешающей способности прибора.
Например, погрешность трехразрядного мультиметра MY -68 в диапазоне измерения напряжения от 0 до 1000 В определяется выражением (0,7 % ± 3).
Приведенные в паспортах таких приборов записи не корректны, так как представляют алгебраическую сумму относительных и абсолютных единиц.
Для определения погрешности измерения необходимо перейти к одному виду единиц. Например, если в данном случае прибор показал 218 В, то 3 единицы разрешающей способности по отношению к измеренной величине составит
далее по формуле ( 1) определяем
Тогда измеренное значение напряжения будет равно
(218 ± 3,38) В.