1. Теоретические сведения

1.1. Основные определения

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных.

Метод непосредственной оценки – метод измерений, в котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия.

Вольтметр – измерительный прибор, предназначенный для прямых измерений напряжения постоянного и (или) переменного тока по методу непосредственной оценки.

Шкала средства измерений – часть отсчетного устройства, представляющая собой совокупность отметок и проставленных у некоторых из них чисел отсчета или других символов, соответствующих ряду последовательных значение величины.

Отметка шкалы – знак на шкале, соответствующий некоторому значению измеряемой величины.

Числовая отметка шкалы – отметка шкалы, у которой проставлено число отсчета.

1.1. Классификация погрешностей

По источнику возникновения погрешности измерений делят на

инструментальные, методические и субъективные.

Заметим, что в рамках данной работы будет рассмотрена, в основном, инструментальная погрешность измерений.

Инструментальная погрешность измерения — составляющая погрешности измерения, обусловленная несовершенством применяемого средства измерений (далее

– СИ).

Такая погрешность характеризуется отличием реальной функции преобразования

3

прибора от его калибровочной зависимости, неустранимыми шумами в измерительной цепи, запаздыванием измерительного сигнала при его прохождении в СИ, внутренним сопротивлением СИ и многими другими факторами.

Функция преобразования представляет собой зависимость между информативными параметры входного и выходного сигналов СИ:

Y =F (X )

Инструментальная погрешность измерений разделяется на основную и дополнительную.

Основная погрешность измерений – погрешность измерений при применении СИ в нормальных условиях.

Дополнительная погрешность измерений – составляющая погрешности измерений, возникающая вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от её номинального значения или её выхода за пределы нормальной области значений.

Методическая погрешность измерений — составляющая погрешности измерений, обусловленная несовершенством метода измерений.

К ней относят погрешности, обусловленные отличием принятой модели объекта измерения от реального объекта, несовершенством способа воплощения принципа измерений, неточностью формул, применяемых при нахождении результата измерений, и другими факторами, не связанными со свойствами СИ.

Субъективная погрешность измерения — составляющим погрешности измерения, обусловленная индивидуальными особенностями оператора, т. е. погрешность отсчёта оператором показаний по шкалам СИ.

Такие погрешности обусловлены состоянием оператора, несовершенством органов чувств, эргономическими свойствами СИ. Характеристики субъективной погрешности измерений определяют с учётом способности «среднего оператора» к интерполяции в пределах цены деления шкалы измерительного прибора. Наиболее известная и простая оценка этой погрешности — её максимальное возможное значение в виде половины цены деления шкалы.

По характеру проявления выделяют систематические и случайные погрешности.

Систематическая погрешность измерения — составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или же закономерно изменяющаяся при повторных

4

измерениях одной и той же величины.

Систематические погрешности подлежат исключению насколько возможно, тем или иным способом. Наиболее известный из них — введение поправок на известные систематически погрешности. Однако полностью исключить систематическую погрешность практически невозможно, и какая-то её небольшая часть остаётся и в исправленном (введением поправок) результате измерений. Эти остатки называются

неисключённой систематической погрешностью.

Неисключённая систематическая погрешность — погрешность измерений, обусловленная погрешностями вычисления и введения поправок или же систематической погрешностью, на действие которой по правка не введена.

Случайная погрешность измерения – составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях одной и той же величины.

В отличие от систематических, случайные погрешности нельзя исключить из результатов измерений путем введения поправок, однако их влияние можно существенно уменьшить проведением многократных измерений.

1.2. Метрологические характеристики

Метрологическими характеристиками называют характеристики свойств СИ, оказывающие влияние на результаты и погрешность измерений.

Выделяют нормируемые и ненормируемые метрологические характеристики.

Нормируемые метрологическое характеристики – комплекс метрологических характеристик, устанавливаемый в документации на СИ конкретного типа.

Кнормируемым характеристикам относят:

1.Характеристики для определения результатов измерений (без введения поправки)

а) Цена деления шкалы – разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы;

б) Чувствительность измерительного прибора – отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его

5

изменению измеряемой величины.

2.Характеристики погрешностей средств измерений

а) Основная погрешность СИ (см. раздел 1.1); б) Дополнительная погрешность СИ (см. раздел 1.1);

в) Приведенная погрешность средства измерений – отношение погрешности измерительного прибора к нормирующему значению;

г) Вариация показаний измерительного прибора – разность показаний прибора

водной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к этой точке со стороны меньших и больших значений.

Нормирование метрологических характеристик – установление границ на допустимые отклонения реальных метрологических характеристик СИ от их номинальных значений.

Производится в соотвествии с ГОСТ 8.009.84 «Нормируемые метрологические характеристики средств измерений».

Кненормируемым метрологическим характеристикам относят:

1.Диапазон показаний – область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы;

2.Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений;

3.Класс точности средства измерений – обобщенная характеристика средства измерений, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющими на точность, значения которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерений;

4.Предел допускаемой погрешности средства измерений – наибольшая (без учета знака) погрешность средства измерений, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению.

6