Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

воздушным или кабельным линиям связи или радиоканалам. В этих случаях измерительные системы называют телеизмерительными си­ стемами. Более подробно измерительные информационные системы рассмотрены в гл. 10.

2. Общие сведения о характеристиках средств измерений

Погрешности средств измерений. Погрешность является одной из основных характеристик средств измерений. Погрешностью меры называется отклонение номинального значения меры (заданного раз­ мера меры), воспроизводящей ту или иную физическую величину, от истинного значения воспроизводимой ею величины. Под погреш­ ностью электроизмерительных приборов, измерительных преобразо­ вателей и измерительных систем понимается отклонение их выход­ ного сигнала от истинного значения входного сигнала. В связи с тем что истинное значение измеряемой величины (входного сигнала) остается неизвестным, рекомендуется пользоваться термином „действи­ тельное значение", за которое принимается такое значение, которое может быть определено при помощи средств измерений. Иногда в качестве характеристики средств измерений пользуются понятием точности средств измерений, под которой понимают качество средств измерений, отражающее близость к нулю его погрешностей.

В зависимости от изменения во времени измеряемой величины, различаются следующие погрешности средств измерений:

ствующей значению измеряемой величины в данный момент вре­ мени.

В зависимости от характера изменения погрешностей средств изме­ рений различают:

1) систематические погрешности — погрешности, остающиеся постоянными или закономерно изменяющиеся;

2) случайные погрешности — погрешности, изменяющиеся слу­ чайным образом.

В зависимости от условий возникновения погрешностей разли­ чают :

1)основную погрешность — погрешность средств измерений, используемых в нормальных условиях;

2)дополнительную погрешность изменения погрешности сред­ ства измерений, вызванного отклонением одной из влияющих вели­ чин от нормального значения или выходом за пределы нормальных значений.

Классом точности средства измерений называют обобщенную их характеристику, определяемую пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей,'а также другими свойствами сред­ ства измерений, влияющими на точность, значения которых устанав­ ливаются в стандартах на отдельные виды средств измерений.

18

В соответствии с ГОСТ 13600—68 пределы допускаемых основ­ ной и дополнительных погрешностей средств измерений для каждого из классов точности должны устанавливаться в виде абсолютных, относительных или приведенных погрешностей, или в виде определен­ ного числа делений.

Характеристики электроизмерительных приборов. Общими харак­ теристиками электроизмерительных приборов являются: статические погрешности, вариации показаний, чувствительность к измеряемой величине, диапазон измерений, собственное потребление приборами мощности, время установления показаний прибора и надежность прибора.

Абсолютная погрешность Л прибора есть разность между показа­ нием прибора ах и истинным значением а измеряемой величины, т. е.

Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой.

Относительная погрешность ß представляет собой отношение аб­ солютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Относительная погрешность, обычно выражаемая в процентах, равна

быть равным:

а) для приборов с нулевой отметкой на краю или вне шкалы —

значений, встречаются и другие, устанавливаемые в стандартах на отдельные виды приборов.

При установлении классов точности приборов нормируется при­ веденная погрешность, а не относительная. Причина этого заключа­ ется в том, что относительная погрешность по мере уменьшения зна­ чений измеряемой величины увеличивается.

1 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандарт рас­ пространяется на меры, нзмерителвные приборы и измерительные преобразо­ ватели. V

19

В качестве примера укажем классы точности, предусмотренные ГОСТ 1845—59. Этот ГОСТ охватывает обширную группу показывающих н са­

Согласно ГОСТ 1845—59 по точности прпборы делятся на 8 классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5 и 4,0. Класс точности прибора означает в частности, что основная приведенная погрешность прибора (положительная или отрица­ тельная) в рабочем диапазоне ш к а л ы , выраженная в процентах, не превышает значения, соответствующего классу прибора. ГОСТ 1845—59 нормирует н до­ полнительные погрешности приборов.

ГОСТ 8.009—721 нормирует вероятностные характеристики средств измерений. Для отдельных групп измерений установлены комплексы нормируемых метрологических характеристик. В частности для группы средств измерений, которые не должны использоваться со­ вместно с другими средствами измерений (автономные электроизме­ рительные приборы), предусматривается нормирование систематической'Составляющей ее допускаемым пределом, математическим ожи­ данием и средним квадратическим отклонением. Случайная состав­ ляющая также должна нормироваться комплексом своих характе­ ристик: пределом допускаемого среднего квадратического отклоне­ ния и автокорреляционной функцией или спектральной плотностью случайной составляющей. ГОСТ 8009—72 предусматривает нормиро­ вание и других характеристик приборов.

Вариацией показаний прибора называется наибольшая возмож­ ная разность между его отдельными повторными показаниями, со­ ответствующими одному и тому же действительному значению измеря­ емой величины, при неизменных внешних условиях.

По ГОСТ 1845—59 вариация показаний определяется как раз­ ность показаний прибора (при одном и том же значении измеряемой величины) при плавном подходе указателя к испытуемой отметке сначала со стороны начальной, а затем конечной отметки шкалы. Причиной возникновения вариации может служить, например, тре­ ние в опорах подвижной части.

Чувствительностью S электроизмерительного прибора к измеряе­ мой величине х называется производная от положения указателя по измеряемой величине х. У обширной группы электроизмеритель­ ных приборов используется угловое перемещение указателя. Для этих приборов чувствительность определяется как производная от угла отклонения а подвижной части по величине х, т. е.

20

равномерную шкалу, то чувствительность равна отношению изме­ нения положения указателя к изменению измеряемой величины и, в частности, отношению полного отклонения П О Д В И Ж Н О Й части к пре­ дельному значению измеряемой прибором величины. Величина, обрат­ ная чувствительности, называется постоянной прибора.

Это определение чувствительности не распространяется на инте­ грирующие приборы (счетчики) и на цифровые приборы.

Чувствительность прибора, как следует из определения, имеет размерность, зависящую от характера измеряемой величины. По­ этому, когда пользуются термином «чувствительность», говорят «чувствительность прибора к току» или «чувствительность прибора к напряжению» и т. д. Если чувствительность прибора непостоянна, т. е. прибор имеет неравномерную шкалу, то для такого прибора

прибора. Понятие порога чувствительности в отличие от понятия чувствительности распространяется также и на цифровые приборы.

Понятие чувствительности прибора дает возможность представить погрешность прибора двучленной формулой. Если произвести по­ верку прибора, т. е. определить его эксплуатационную погрешность в ряде точек шкалы, и построить зависимость абсолютной погреш­ ности от показаний прибора, то эта зависимость может иметь двоякий характер. Все значения погрешности могут оказаться в пределах прямых 1 (см. рис. 3), параллельных оси Ох \х — показания прибора). Второй случай — погрешности закономерно изменяются, например, как показано на рис. 3, в пределах прямых 2.

В рассматриваемом случае погрешность прибора Л может быть

где Л0 называется погрешностью нуля или аддитивной (лат. aridilivus — придаточный); вторая составляющая погрешности

носит название погрешности чувствительности или мультипликатив­ ной (лат. multiplicato — умножение); ys — относительная погреш­ ность чувствительности прибора.

Погрешность нуля, определяемая нестабильностью во времени (дрейфом) нуля, шумами и помехами, является одним из показателей

21