Файл: Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 129
Скачиваний: 2
Чему же равна результирующая погрешность АА в опреде лении величины А и при той же степени вероятности ее появ ления, что и частных погрешностей ^ХА, Ду Л, Д2 Л? В теории вероятностей доказывается, что
ДЛ = V (КА)2 + ( M ) 2 + (Дг Л)2 •
Как видно из этого выражения, результирующая погреш ность меньше суммы абсолютных значений всех частных по грешностей, ее определяющих. Это обусловлено тем, что ча стные погрешности — лишь средние случайные погрешности. Фактические же случайные погрешности, вошедшие в резуль таты сделанных конкретных прямых измерений величин х, у, z, могли иметь большие или меньшие значения, а главное, практически невероятно, чтобы эти фактические случайные по грешности прямых измерений всех величин х, у, z (точнее, соответствующие им фактические частные погрешности), ока зались бы одного и того же знака. Если же фактические част ные погрешности будут иметь различные знаки, то, следова тельно, будет иметь место их частичная взаимная компенса ция, которая и оказывается учтенной в вышеприведенном вы ражении.
Если же решается обратный вопрос — по заданной |
погреш |
|||
ности |
косвенного измерения определить |
допустимые |
погреш |
|
ности |
производимых при этом прямых |
измерений, — то |
при |
|
его решении исходят из того же выражения зависимости |
меж |
ду этими погрешностями, но только теперь левая часть этого выражения является известной заданной величиной, а значе ния частных погрешностей в правой часта этого выраже ния и соответствующие им значения погрешностей отдельных прямых измерений Ах, Ay, Az требуется определить. Однако здесь возможны, в каждом конкретном случае, самые разнооб разные и многочисленные решения, зависящие от того, какие принимаются пропорции между отдельными частными по грешностями в пределах заданного значения суммы их квад ратов. В процессе решения такой задачи обычно учитывают степень трудности выполнения отдельных прямых измерений, производимых при данном косвенном измерении, и на долю наиболее трудно выполнимогоизмерения «отпускают» наиболь шую частную погрешность, после чего определяют, насколько трудно выполнить остальные прямые измерения с погрешно стями, приходящимися на их долю. Таким образом, вопрос решается в этом случае, фактически, подбором (исходя из кон кретных условий выполнения производимых прямых измере ний) относительной трудности получения точных результатов при этих измерениях и степени влияния погрешностей этих прямых измерений на конечный результат производимого кос венного измерения.
26
|
|
|
ГЛАВА |
I I |
|
|
|
|
|
|
|
|
МЕРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН |
|
|
|
|||||||
|
§ |
1. |
МЕРЫ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ |
СИЛЫ |
|
|
|
||||
В качестве мер электродвижущей силы, |
как |
рабочих, |
так |
||||||||
и образцовых, |
применяются |
|
нормальные элементы |
различ |
|||||||
ных классов точности. Нормальные элементы |
представляют |
||||||||||
собой гальванические элементы определенного состава |
и кон |
||||||||||
струкции, |
изготавливаемые |
из |
химически весьма чистых |
ве |
|||||||
ществ, согласно |
тщательно |
разработанной |
технологической |
||||||||
инструкции, в результате чего |
получают |
элементы |
со |
значе |
|||||||
ниями э. д. с , |
находящимися |
в определенных |
весьма |
узких |
|||||||
пределах |
(всего |
несколько сотых долей |
процента) |
и в |
даль |
||||||
нейшем весьма стабильными во времени. |
|
|
|
|
|
|
|||||
Нормальные элементы изготавливаются двух основных ти |
|||||||||||
пов: насыщенные и ненасыщенные. |
|
|
|
|
|
|
|||||
На рис. II-1 схематически |
показано |
устройство |
насыщен |
||||||||
ного нормального элемента. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.
Как видно из рис. I I - 1 , такой элемент представляет собою Н-образную стеклянную запаянную оболочку б, каждое из двух
27
колен которой заполнено определенными веществами 1, 2, 3, 4, поверх которых имеется слой жидкого электролита 5. В до нышко каждого колена впаян платиновый проволочный вы водной электрод 7.
В нижней части «отрицательного» колена (на рис. II-1 — левого) до «перетяжки» находится некоторое количество амальгамы кадмия / примерно с 12-процентныім содержанием кадмия. Поверх амальгамы кадмия расположен слой 2 кри сталлов сернокислого кадмия CdS04 -8/3H20 (8/ЗН 2 0 показы
вает водное содержание этих кристаллов). |
|
|
|
||
В нижней части «положительного» колена (правого |
на |
||||
рис. II-1) до первой «перетяжки» находится |
чистая ртуть |
3, а |
|||
над ней—в промежутке между первой и второй |
«перетяжка |
||||
ми» — слой пасты-деполяризатора |
4, состоящей |
из смеси |
|||
размельченных |
кристаллов сернокислого кадмия |
и сернокис |
|||
лой ртути Hg2 S04. |
|
(как и в левом |
|||
Поверх этого слоя пасты-деполяризатора |
|||||
колене поверх |
амальгамы кадмия) |
расположен |
слой |
кри |
|
сталлов сернокислого кадмия. Верхняя часть оболочки, |
как |
||||
уже указывалось, заполнена электролитам |
5 — насыщенным |
водным раствором сернокислого кадмия (отсюда и наименова ние элемента — «насыщенный»); насыщенность этого раствора обеспечивается наличием кристаллов сернокислого кадмия.
Верхние концы стеклянной оболочки элемента после запол нения ее перечисленным выше содержимым запаиваются или закрываются герметически каким-либо другим способом.
Согласно ГОСТ 1954—64, насыщенные нормальные эле
менты изготавливаются трех |
классов точности — 0,001, 0,002 и |
|
0,005 и обладают |
основными |
метрологическими характеристи |
ками, указанными |
в табл. 11-1 (в которой приведены данные |
также и для элементов класса 0,02 — ненасыщенных).
|
Действительное |
значение |
|
Класс |
э . д. с. при т е м п е р а т у р е |
||
-. 20°С, |
« |
||
т о ч н о сти |
|||
|
|
||
|
от |
до |
|
Т а б л и ц а |
II-1 |
||
Д о п ускаемое |
Наибольший |
Т е м п е р а т у р а |
||
изменение |
допускаемый |
|||
применения, |
||||
э. д. с. за год, |
ток в течение |
|||
|
*- С |
|||
мае, % |
1 мин, мка |
|
0,001 |
1,01859 |
1,01863 |
10; 0,001 |
1 |
20+0,5 |
|
0,002 |
1,01856 |
1,( 1866 |
20; |
0,002 |
1 |
20 ± 2 , 0 |
0,005 |
1,01850 |
1,01870 |
50; |
0,005 |
1 |
Іг-і-40 |
0,02 |
1,0146 |
1,0194 |
200; |
0,02 . |
10 |
5-^-55 |
Как видно из данных этой таблицы, насыщенные нормаль ные элементы обладают очень высокой воспроизводимостью значений их э. д. с. и исключительно высокой степенью посто янства э. д. с. во времени. Обозначение класса точности соот-
28
ветствует допустимому изменению значения э. д. с. (в процен
тах) на протяжении года. Правда, такая стабильность |
полу |
||
чается только при правильном хранении и применении |
элемен |
||
та. Одно из наиболее важных правил применения |
насыщенных |
||
нормальных элементов — это никогда, ни при каких |
обстоя |
||
тельствах |
не отбирать от нормального элемента |
ток, превос |
|
ходящий |
указанное в таблице значение 1 мка. |
Недопустимо, |
например, «проверять» значение э. д. с. элемента с помощью какого-либо вольтметра, так как практически у всякого вольт
метра на такой |
предел измерения ('порядка 1 е) входное со |
противление будет ниже I Мом и при самом этом измерении |
|
элемент будет |
уже испорчен. С другой стороны, даже и ток, |
равный 1 мка, при ТОЧНОІМ измерении или использовании э. д. с.
нормального элемента недопустим, так как нормальные |
эле |
||
менты имеют внутреннее сопротивление |
около 1000 ом и ток в |
||
1 мка вызвал бы падение напряжения |
внутри элемента |
около |
|
1 мв, т. е. примерно |
в сто раз большее, чем то значение, с точ |
||
ностью до которого |
обычно известна и используется э. д. с. нор |
мального элемента. Следовательно, насыщенный нормальный
элемент может быть использован |
только в такой цепи, где от |
|
него в момент использования его э. д. с. не отбирается |
никакой |
|
ток, во всяком случае, не более |
1 • 10""9 а. Такую |
цепь, на |
пример, представляет для нормального элемента компенсатор постоянного тока (см. гл. V I ) .
Нормальные насыщенные элементы нельзя перевертывать, следует оберегать от тряски, вибраций, а также нельзя подвер гать действию отрицательных температур.
Даже при небольших колебаниях температуры следует учи тывать их влияние на значение э. д. с. нормального элемента, так как это влияние относительно общего ! уровня точности значения э. д. с. нормального элемента весьма существенно.
Приводимая ниже формула температурной зависимости значения э . дс . насыщенного нормального элемента (тоже нор мированная ГОСТ 1954—64) является единой для всех насы щенных нормальных элементов и имеет следующий вид:
Et = Еж - 0,0000406 (t — 20) — 0,00000095 (t - 20)2 |
+ |
|||||||
|
•4-0,00000001 |
—20)', в. |
|
|
|
|||
Здесь |
Et—значение |
э. д. с. данного |
нормального |
элемента |
||||
|
при температуре t°, отличной от +20°С; |
|
|
|||||
Я'2о° —значение |
э.д.с. данного |
нормального |
элемента |
|||||
|
при температуре +20°С, |
указываемое |
в |
свиде |
||||
|
тельстве к этому |
элементу. |
|
|
|
|||
При |
небольших отклонениях |
температуры |
от +20°С ре |
|||||
шающее |
значение имеет первый |
поправочный |
член |
линейной |
||||
задари мости от разности |
20°), равный 40,6 мкв/град. |
Тре- |
29