4. Обозначения Электроизмерительных приборов
Показания (сигналы) электроизмерительных приборов используют для оценки работы различных электротехнических устройств и состояния электрооборудования, в частности состояния изоляции. Электроизмери-тельные приборы отличаются высокой чувствительностью, точностью измерений, надежностью и простотой исполнения.
Наряду с измерением электрических величин - тока, напряжения, мощности электрической энергии, магнитного потока, емкости, частоты и.т.д. с их помощью можно измерять и неэлектрические величины.
Показания электроизмерительных приборов можно передавать на дальние расстояния (телеизмерение), они могут использоваться для непос-редственного воздействия на производственные процессы (автоматическое регулирование); с их помощью регистрируют ход контролируемых процес-сов, например путем записи на ленте и т. д.
В зарубежных странах обозначения СИ устанавливаются предприятиями-изготовителями, в России (и частично в других странах СНГ) традиционно принята унифицированная система обозначений, основанная на принципах действия электроизмерительных приборов.
В состав обозначения входит прописная русская буква, соответству-ющая принципу действия прибора, и число — условный номер модели. Например: С197 — киловольтметр электростатический.
К обозначению могут добавляться буквы М (модернизированный), К (контактный) и другие, отмечающие конструктивные особенности или модификации приборов.
В - ЭИП вибрационного типа Д - электродинамические ЭИП Е - изм. преобразователи И - индукционные ЭИП К - многоканальные и комплексные установки и системы Л - логометры М - магнитоэлектрические ЭИП Н - самопишущие ЭИП П - вспомогательные устройства
|
Р - меры, изм. преобразователи, ЭИП для изм. параметров элемен-тов электрических цепей С - электростатические ЭИП Т - термоэлектрические ЭИП У - измерительные установки Ф - электронные ЭИП Х - нормальные элементы Ц - ЭИП выпрямительного типа Ш - измерительные преобразователи Э — электромагнитные ЭИП.
|
ТЕСТ РУБЕЖНОГО КОНТРОЛЯ №3
Тест содержит 4 задания, на выполнение которых отводится 5 минут. Выберите наиболее правильный, по Вашему мнению, вариант ответа и отметьте его любым значком в бланке ответов.
1. СИ предназначенное средство для хранения и передачи размера единиц ФВ от эталона к рабочим СИ – это… |
|||
1) |
Измерительный преобразователь |
2) |
Многозначная мера |
3) |
Измерительный прибор |
4) |
Измерительная установка |
2. СИ предназначенное для выработки сигнала в форме удобной для передачи, преобразование, обработки и хранения, неподдающегося непосредственному восприятию наблюдателя – это… |
|||
1) |
Многозначная мера |
2) |
Измерительный прибор |
3) |
Измерительная установка |
4) |
Измерительный преобразователь |
3. СИ предназначенное для выработки сигнала в форме удобной для восприятия наблюдателем – это… |
|||
1) |
Измерительный прибор |
2) |
Многозначная мера |
3) |
Измерительная установка |
4) |
Измерительный преобразователь |
4. Средство измерения в котором предусмотрено одно или несколько преобразований сигнала в одном направлении, без применения обратной связи – это… |
|||
1) |
Измерительная установка |
2) |
Измерительный преобразователь |
3) |
Многозначная мера |
4) |
Измерительный прибор прямого действия |
Бланк ответов
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
Критерии оценки
Каждый правильный ответ оценивается 10 баллами. Знание студента оценивается на: - «отлично», если итоговая сумма равна 40 баллам; - «хорошо», если итоговая сумма равна 30 баллов; - «удовлетворительно», если итоговая сумма равна 30 баллов, - «неудовлетворительно», если итоговая сумма равна 20 баллов.
Проектное задание
В лаборатории кафедры провести классификацию имеющихся СИ.
Модуль № 4
Классификация погрешностей измерений
Комплексная цель:
Изучить основные классификационные признаки погрешностей измерения с целью их дальнейшего определения и исключения из результатов поставленных измерительных задач.
Погрешность результата измерения (ПИ) – отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины.
В виде математического выражения ПИ определяется как:
Х = Xизм – А,
где Х – абсолютная погрешность измерения;
Xизм – результат измерения физической величины;
А – истинное значение измеряемой физической величины.
Истинное значение величины всегда остается неизвестным (его применяют только в теоретических исследованиях) и на практике вместо него используют действительное значение величины Хд в результате чего погрешность измерения Xизм определяют по формуле
Х = Xизм – Хд
Классификации погрешностей в метрологии имеют четко определенное целевое назначение – использование при анализе методик выполнения измерений для выявления погрешностей и оценки их значений.
Погрешность измерения Х всегда является интегральной погрешностью, образуется в результате объединения составляющих погрешностей от разных источников:
Х= си* м *у *оп ,
где * – знак объединения (не сложения), поскольку погрешности разного характера объединяют с использованием разных математических операций;
си - погрешность СИ; м – методическая погрешность; у - погрешность условий; оп - субъективная погрешность (оператора).
Каждый из источников может дать одну или несколько элементарных составляющих. В последнем случае составляющая погрешность интегральной погрешности измерения сама является интегральной.
Классификация погрешностей измерений
1. По источникам возникновения ПИ.
1.1. Методические ПИ.
1.2. Инструментальные ПИ.
1.3. Субъективные ПИ.
2. По условиям проведения измерений.
2.1. Основные ПИ.
2.2. Дополнительные ПИ.
3. По характеру проявления ПИ.
3.1. Систематические ПИ:
3.2. Случайные ПИ.
3.3. Грубые ПИ.
4.По математическому выражению.
4.1. Абсолютные ПИ.
4.2. Относительные ПИ.
4.3. Приведенные ПИ.
5. В зависимости от режима измерения.
5.1. Статические ПИ.
5.2. Динамические ПИ.
6. По степени значимости.
6.1. Значимые ПИ.
6.2. Пренебрежимо малые ПИ.
7. По уровню имеющейся информации.
7.1. Определенные ПИ.
7.2. Неопределенные ПИ.
Рассмотрим подробно терминологию погрешностей измерений по всем перечисленным классификационным признакам.
1. Классификация ПИ по источникам их возникновения
1.1. Методическая ПИ – составляющая систематической ПИ, обусловленная несоответствием реальной методики выполнения измере-ний идеальным теоретическим положениям, на котором основано измерение.
Основные составляющие методической погрешности.
Некорректная идеализация реального объекта измерений - несоответствие объекта измерения идеализированной модели, положенной в основу процесса измерения.
Приближения и упрощения, используемые в ходе измерительного преобразования - несоответствия процесса измерительного преобразования его идеальной модели.
Допущения, принятые при измерении и обработке результатов измерений.
Появление методической погрешности первой группы (погрешности из-за некорректной идеализации реального объекта измерений) можно рассмотреть на примере измерения диаметра номинально цилиндрической детали станковым средством измерений (измерительной головкой на стойке). В частности, измерение детали с седлообразной поверхностью приведет к появлению методической погрешности, примерно равной отклонению образующей от прямолинейности (рис. 2). Приведенный пример показывает, что некорректная идеализация формы объекта при линейных измерениях может привести к возникновению методических погрешностей, которые могут существенно превышать инструментальную составляющую.
При измерении плотности номинально компактного и однородного твердого тела неидеальность объекта может быть связана с наличием необнаруженных полостей или инородных включений
Перечень видов неидеальности объектов значителен. Например, значения параметров твердости и шероховатости поверхностей деталей, химический состав материала детали, определяемые на конкретном участке, могут отличаться от параметров на других участках той же поверхности. Температура в объеме жидкости или газа практически всегда различается по слоям (температурные градиенты), скорость жидкости или газа в потоке в разных сечениях неодинакова (градиенты скорости) и т.д.
Рассмотрим примеры погрешностей второй группы. При косвенных измерениях диаметров больших деталей часто рулеткой измеряют длину окружности, а затем рассчитывают диаметр. Здесь теоретическая погрешность будет присутствовать в любом случае из-за округления трансцендентного числа . По этой же причине образуются методические погрешности при измерении площади круглых сечений, объема тел с такими сечениями и плотности их материала.
При измерении азимута по магнитному компасу методическая погрешность возникает из-за несовпадения магнитных и географических полюсов Земли.
Измерение параметров электрической цепи специально подключае-мым прибором приводит к некоторому изменению структуры цепи из-за подключения дополнительной нагрузки. Результаты измерений электри-ческих параметров объектов могут искажаться также из-за наличия присоединительных проводов, меняющихся переходных сопротивлений в местах присоединения чувствительных элементов (щупов или клемм) измерительных приборов.
Измерение массы взвешиванием на рычажных весах с гирями в воздушной среде, как правило, осуществляют без учета воздействия на меры и объект выталкивающей архимедовой силы, которой бы не было при взвешивании в вакууме.
Измерение температуры воды в стакане жидкостным термометром, погружаемым в налитую горячую воду, фактически приводит к измерению температуры "объединения вода + термометр", которая отличается от исходной из-за потерь энергии на выравнивание температур тел "композиции".
Измерение линейных размеров всегда базируется на теоретическом допущении идеально гладких границ твердого тела, что противоречит наличию микрогеометрии и субмикрогеометрии поверхности контроли-руемой детали.
В большинстве случаев погрешности из-за принятых допущений пренебрежимо малы, но в случае прецизионных измерений их приходится оценивать, учитывать и компенсировать.
1.2. Инструментальная погрешность измерения – составляющая ПИ, обусловленная погрешностью применяемых СИ, вспомогательных технических средств и устройств.
К инструментальным погрешностям относят погрешности всех применяемых в данных измерениях технических средств и вспомога-тельных устройств, влияющих на результат измерений, включая погреш-ности прибора, мер для его настройки, дополнительных сопротивлений, шунтов, установочных узлов или соединительных проводов и т.д.
1.3. Субъективная погрешность измерения – составляющая ПИ, обусловленная индивидуальными особенностями оператора.
Субъективные погрешности включают погрешности отсчитывания и погрешности манипулирования средствами измерений и измеряемым объектом. При измерениях часто приходится оперировать устройствами совмещения, настройки и корректировки нуля, арретирования, базиро-вания СИ и измеряемого объекта, устройствами присоединения СИ к объекту для снятия сигнала измерительной информации (чувствительными элементами). Такие манипуляции часто приводят к ПИ, особенно существенным у операторов с недостаточно высокой квалификацией.
Погрешности отсчитывания возникают при использовании аналого-вых средств измерений с устройством выдачи измерительной информации типа "шкала-указатель". При положении указателя между отметками шкалы отсчитывание осуществляется либо с округлением до ближайшего деления, либо с интерполированием доли деления на глаз. Погрешность округления результата до целого деления составляет не более половины цены деления отсчетного устройства, а при интерполировании доли деления погрешность отсчитывания еще меньше и составляет не более 1/10 части цены интерполируемого деления (у опытных операторов при удачной эргономике отсчетного устройства – не более 1/20 части деления).
В случае, если плоскости шкалы и указателя не совпадают, возможно возникновение погрешности отсчитывания из-за параллакса при направлении взгляда оператора под углом к указателю. Для уменьшения погрешностей от параллакса используют методы сближения указателя со шкалой (скошенные кромки нониуса штангенциркуля и барабана микрометра, расположенный в плоскости шкалы световой указатель), а также искусственные приемы получения нормального угла зрения (специальные наглазники и налобники в оптических приборах, зеркальная полоска под шкалой электроизмерительных приборов и др.).