Файл: Атамалян Э.Г. Методы и средства измерения электрических величин учеб. пособие.pdf

ляют методом сличения, т. е. сравнения его показаний с показаниями более точного образцового прибора при измерении одной и той же величины. Точность образцового прибора должна быть в пять и более раз выше точности поверяемого прибора. При этом за действительное значение А измеряемой величины принимают показания образцового прибора, а за измеренное значение Ах — показания поверяемого прибора. Абсолютная погрешность в единицах измерения при этом равна

ДА = Ах — А .

Величина абсолютной погрешности, взятая с обратным знаком, называется поправкой. Поправку алгебраически суммируют с. измерен­ ной величиной и получают ее действительное значение.

Точность измерения оценивают относительной погрешностью:

Уот,. = (ДА/А) 100% (ДА/А*) 100%.

Точность измерительных приборов оценивают по приведенной погрешности. Приведенная погрешность прибора, выраженная в про­ центах,— отношение наибольшей абсолютной погрешности ДА', по­ лученной при поверке прибора, к нормированному (номинальному) значению А„:

Если прибор имеет шкалу: одностороннюю, то А„ равно конеч­ ному значению рабочей части шкалы прибора; двустороннюю — А„ равно сумме пределов измерений по обе стороны от нуля; логарифми­ ческую, гиперболическую или степенную — Ам равно длине рабочей части шкалы.

Наибольшая приведенная погрешность, определенная в нормаль­ ных условиях работы, называется основной погрешностью прибора.

Нормальными условиями работы принято считать следующие ус­ ловия: температура окружающей среды 20° С или та, что указана на шкале; рабочее положение прибора, указанное условным знаком на шкале; отсутствие внешних магнитных и электрических полей; номинальные значения напряжения и частоты; синусоидальная форма кривой переменного тока, питающего прибор, и др.

Основная погрешность прибора обусловлена лишь его недостат­ ками. Класс точности прибора определяют по основной погрешности (число, обозначающее класс точности прибора, равно наибольшему допустимому значению основной погрешности, выраженной в про­ центах). Согласно ГОСТ 1845—59 измерительные приборы электро­ механической группы делят на восемь классов точности: 0,05; 0,1;

По ГОСТ 9763—67, при указании основной погрешности в про­ центах, относительных величинах или в абсолютных значениях из­

п — одно число из следующего ряда чисел: 1; 0; —1; —2; —3 и т. д. Для приборов с непосредственным отсчетом и именованной шкалой

18

основную погрешность выражают в процентах от конечного значения рабочей части шкалы. Основная погрешность на всех участках шка­ лы — величина одинаковая. Если прибор класса 1,0, то возможная основная погрешность^ 1,0%. Абсолютная погрешность вдоль всей шкалы — величина приблизительно одинаковая, поэтому относитель­ ная погрешность уменьшается от начада шкалы к ее концу, стремясь к величине основной погрешности. Поэтому при выборе предела из­ мерения прибора (часто выполняемого многопредельным) необхо­ димо, чтобы измеряемая величина приходилась на последнюю треть шкалы. Отклонение внешних условий от нормальных вызывает до­ полнительные погрешности. Условные обозначения систем электро­ измерительных приборов и знаков на шкале прибора даны в прило­ жении I.

§ 1-4. Общие свойства электронных измерительных приборов

Электрический сигнал и его характеристики.

Электрический сигнал (напряжение и или ток i) представляет собой изменяющуюся во времени физическую величину, несущую в себе информацию. Характеристиками сигнала являются следующие количественные данные: мгновенное, максимальное, минимальное зна­ чения; постоянная и переменная составляющие; размах; среднее, средневыпрямленное и среднеквадратическое значения; средняя мощ­ ность сигнала; длительность; спектр частот и др. Сигнал может быть как детерминированным,. так и случайным.

Детерминированным сигналом называют сигнал, заданный в виде некоторой определенной функции времени, т. е. сигнал, мгновенные значения которого в любой момент времени известны.

Подразделяют детерминированные сигналы на периодические и непериодические. Периодический сигнал — любой сигнал (и и /), для которого выполняется условие / (t) = / (t + Т), т. е. мгновенные зна­ чения сигнала повторяются через равные промежутки времени Т. Основной характеристикой сложного периодического и непериоди­ ческого сигналов служит его спектральная функция, дающая инфор­ мацию об амплитудах и фазах отдельных гармоник.

Случайным сигналом называют сигнал, мгновенные значения ко­ торого являются случайными величинами. Основные характеристики случайных сигналов следующие: а) закон распределения вероятностей (позволяет найти относительную длительность пребывания величины сигнала в определенном интервале уровней, а также отношение мак­ симальных значений сигнала к среднеквадратическому и др.); б) спек­ тральное распределение мощностей сигнала (дает распределение по частотам средней мощности сигнала).

Наряду с полезными случайными сигналами существуют случай­

19

200 кГц ч- 30 МГц — высокие; 30 -ь 300 МГц — ультравысокие; выше 300 МГц — сверхвысокие.

На рис. 1-8 представлен детерминированный периодический сиг­ нал — напряжение (ток), характеристики которого: мгновенное зна­ чение и (t) — значение сигнала в заданный момент времени; ампли­ тудное значение UM— наибольшее по абсолютной величине из всех мгновенных значений синусоидального сигнала за период Т\ пиковое значение UM— наибольшее мгновенное значение несинусоидального сигнала за период или полупериод; размах Up — сумма пиковых зна­

переменная составляющая— разность между сигналом и его посто­ янной составляющей:

.

(вводитсядля сигналов, симметричных относительно оси времени), среднеквадра­ тическое значение — корень квадратный из

среднего значения квадрата сигнала:

Для синусоидального сигнала среднеквадратическое значение на­ зывают действующим (эффективным) значением.

Связь между указанными величинами устанавливают посредством коэффициента амплитуды и коэффициента формы.

Коэффициент амплитуды

kA = UjU.

, Коэффициент формы

Ьф= и / Uср.в*

Для синусоидального сигнала

kA = U j { U j y 2) = / 2 = 1,41;

kФ= (UJV2)I(2UJji) = я/2 j/2 = 1,11,

откуда

U* = 1,4Ш; UCP'U= 0,9U.

20

Детерминированный сигнал конечной энергии, существенно от­ личный от нуля в течение ограниченного интервала времени, назы­ вают импульсным сигналом.

Импульсные, сигналы разделяют на видеоимпульсы и радиоим­ пульсы. Видеоимпульсы — однополярные импульсы тока или напря-

Рис. 1-9. Основные параметры прямоугольного им­ пульса

жения, которые могут быть положительной и отрицательной поляр­ ности относительно определенного уровня, принятого за нулевой. Радиоимпульсы — серия высокочастотных колебаний, которая обра­ зуется при воздействии видеоимпульсов на колебания высокой ча­ стоты.

Видеоимпульсы бывают различной формы (прямоугольной, тре­ угольной, трапецеидальной, пилообразной и др.), полярности, вы­ соты, длительности, частоты следования (далее видеоимпульсы для краткости называют просто импульса­ ми). Наиболее часто в практике встре­ чается прямоугольный импульс.

Прямоугольным импульсом (рис. 1-9)

На рис. 1-10 показана периодическая последовательность прямоу­ гольных импульсов с амплитудой U№и длительностью тп. Частота следования (повторения) импульсов

f = V T ,

где Т — период повторения импульсов.

21