Меню

Абсолютные погрешности измерения напряжения вольтметром э358 с односторонней шкалой



Погрешности измерений

Общие сведения об измерениях. Погрешности измерений и средств измерений

Общие сведения об измерениях

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Под измерением понимается процесс экспериментального сравнения данной физической величины с однородной физической величиной, значение которой принято за единицу.

Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы классифицируются по различным признакам. Например, измерительные приборы можно построить на основе аналоговой схемотехники или цифровой. Соответственно их делят на аналоговые и цифровые. Ряд приборов, выпускаемых промышленностью, допускают только отсчитывание показаний. Эти приборы называются показывающими. Измерительные приборы, в которых предусмотрена регистрация показаний, носят название регистрирующих.

Погрешности измерений

Погрешность является одной из основных характеристик средств измерений.

Под погрешностью электроизмерительных приборов, измерительных преобразователей и измерительных систем понимается отклонение их выходного сигнала от истинного значения входного сигнала.

Абсолютная погрешность Δa прибора есть разность между показанием прибора ах и истинным значением а измеряемой величины, т.е.

Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой.

Относительная погрешность δ представляет собой отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Относительная погрешность, обычно выражаемая в процентах, равна

Приведенная погрешность γП есть выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности Δa к нормирующему значению апр

Нормирующее значение – условно принятое значение, могущее быть равным конечному значению диапазона измерений (предельному значению шкалы прибора).

Погрешности средств измерений

Класс точности прибора указывают просто числом предпочтительного рода, например, 0,05. Это используют для измерительных приборов, у которых предел допускаемой приведенной погрешности постоянен на всех отметках рабочей части его шкалы (присутствует только аддитивная погрешность). Таким способом обозначают классы точности вольтметров, амперметров, ваттметров и большинства других однопредельных и многопредельных приборов с равномерной шкалой.

Класс точности прибора (например, амперметра) дается выражением

При установлении классов точности приборов нормируется приведенная погрешность, а не относительная. Причина этого заключается в том, что относительная погрешность по мере уменьшения значений измеряемой величины увеличивается.

По ГОСТ 8.401-80 в качестве значений класса точности прибора используется отвлеченное положительное число из ряда:

В интервале от 1 до 100 можно использовать в качестве значений класса точности числа:

(α = 0) 1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6;

(α = 1) 10; 15; 20; 25; 40; 50; 60.

Т.е. четырнадцать чисел 1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6; 10; 15; 20; 25; 40; 50; 60.

Необходимо отметить, классы точности от 6,0 и выше считаются очень низкими.

Читайте также:  Значение величины найденное при ее измерении это

Примеры решения задач

Задача №1

Определить для вольтметра с пределом измерения 30 В класса точности 0,5 относительную погрешность для точек 5, 10, 15, 20, 25 и 30 В и наибольшую абсолютную погрешность прибора.

Решение

  1. Класс точности указывают просто числом предпочтительного рода, например, 0,5. Это используют для измерительных приборов, у которых предел допускаемой приведенной погрешности постоянен на всех отметках рабочей части его шкалы (присутствует только аддитивная погрешность). Таким способом обозначают классы точности вольтметров, амперметров, ваттметров и большинства других однопредельных и многопредельных приборов с равномерной шкалой.

Приведенная погрешность (выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению)

постоянна и равна классу точности прибора.

Относительная погрешность однократного измерения (выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины)

уменьшается к значению класса точности прибора с ростом измеренного значения к предельному значению шкалы прибора.

Абсолютная погрешность однократного измерения

постоянна на всех отметках рабочей части шкалы прибора.

По условию задачи: Uизм = Ui = 5, 10, 15, 20, 25 и 30 В – измеренное значение электрической величины; Uпр = 30 В – предел шкалы вольтметра.

Наибольшая абсолютная погрешность вольтметра

Источник

Решение. 1.18. Определить абсолютную погрешность и сделать запись результата измерения постоянного напряжения цифровым вольтметром с классом точности 0.05/0.02

В

Решение

В

1.18. Определить абсолютную погрешность и сделать запись результата измерения постоянного напряжения цифровым вольтметром с классом точности 0.05/0.02. Отсчет на пределе «1V» равен 0.375 В.

Для цифрового вольтметра относительная погрешность равна:

Здесь XK = 1 В предел измерений;

c/d=0.05/0.02 – класс точности;

Х =0.375 В – показание цифрового вольтметра.

По относительной погрешности определяется абсолютная:

= 0,0003124 В

В соответствии с правилами округления результат измерения имеет вид

1.29. Определить границы результата измерения напряжения 43,62 мВ при

СКО погрешности однократного измерения 0,579 мВ. Число измерений равно 8, доверительная вероятность 0,99.

Доверительный интервал результата измерения при доверительной вероятности a равен (1.17): , где t — коэффициент распределения Стьюдента, зависящий от и числа измерений N.

При a=0,99 и N= 8 в соответствии с табл.1.1 имеем значение ta = 3.499.

Средняя квадратическая погрешность результата измерений sх равна (1.14)

Доверительный интервал результата измерения получается равным

= 3.499×0.2047074 = 0.7162711 В

Результат прямых многократных измерений напряжения записывается в виде

43.6 0,7 В; 0,99

2.1 Составьте структурную схему вольтметра средневыпрямленных значений

1. Входное устройство.

2. Усилитель переменного тока

3. Усилитель постоянного тока

5. 2-полупроводниковый выпрямитель

6. Квадратичный детектор

7. Амплитудный детектор

8. Магнитоэлектронный прибор

u

Или, в цифрах, 12538.

2.3 Составьте структурную схему импульсного вольтметра

Читайте также:  Измерение частоты свойств пульса

1. Входное устройство.

2. Усилитель переменного напряжения

3. Усилитель постоянного тока

4. Резонансный усилитель

5. 2-полупроводниковый выпрямитель

6. Квадратичный детектор

7. Амплитудный детектор

8. Магнитоэлектронный прибор

Или, в цифрах, 1738.

2.18 Определить показание импульсного вольтметра с закрытым входом при подаче на его вход переменного напряжения.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

лабораторные работы / разное / Лаб работа №2 Погрешности вольтметра

Чайковский филиал ПГТУ

Лабораторная работа №2

Определение основных показателей погрешности вольтметра

Для студентов специальности 230100 «Информатика» и

специализации 552800 «Автоматизация и управление»

Подготовил профессор Лисовский А.Ф.

Цель работы — ознакомление с принципом действия и устройством приборов для измерения напряжений и токов, исследование их основных метрологических характеристик.

Общие сведения. Метод и средства для измерения напряжения.

При измерении напряжения и тока используют прямые и косвенные способы. Прямые измерения основаны на сравнении измеряемой величина с мерой этой величины или на непосредственной оценке измеряемой величины по отчетному устройству измерительного прибора. Косвенные измерения основаны на прямых измерениях другой величины, функционально связанной с измеряемой величиной.

Основные метрологические характеристики приборов для измерения напряжения: диапазон измерения напряжения, погрешность измерения, чувствительность или цена деления.

Диапазон измерений представляет собой область значений напряжения, измеряемых прибором с нормированной погрешностью.

Для многопредельных приборов диапазон измерений указывают на каждом пределе с различной нормированной погрешностью.

Переключение пределов измерений производится вручную или автоматически. Способность приборов работать при сигналах, превышающих предел измерения, называют их перегрузочной способностью. Перегрузочная способность современных цифровых вольтметров достигает 300%.

Различают полный и рабочий диапазоны измерений. Полный диапазон определяют по формуле

(1)

где и максимальное и минимальное значения измеряемого напряжения.

Если эти максимальное и минимальное значения измеряемого напряжения определяются с заранее установленными погрешностями, то обычно используют понятие рабочего диапазона

(2)

который обычно меньше полного диапазона.

Погрешность измерений является основной метрологической характеристикой прибора. Различают абсолютную, относительную и приведенную погрешности приборов.

Абсолютная погрешность определяется разностью между показанием прибора Uпр и истинным значением измеряемого напряжения Uиcт: =Uпр Uист (3)

Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой П=-.

Относительная погрешность определяется отношением абсолютной погрешности к истинному значению измеряемого напряжения Uист и выражается в процентах

(4)

Относительная погрешность зависит от значения измеряемого напряжения и с уменьшением напряжения увеличивается.

Приведенная погрешность определяется отношением абсолютной погрешности к некоторому нормирующему значению Uнорм напряжения и выражается в процентах

(5)

В качестве нормирующего напряжения принимают предельное значение шкалы приборов с односторонней шкалой или сумму предельных значений шкалы для приборов с двухсторонней шкалой. Приведенная погрешность не зависит от значения измеряемого напряжения.

Читайте также:  Ультразвуковой датчик измерения диаметра

Программа работы:

показать величины полного и рабочего диапазона измерений изучаемого прибора;

пределить основную погрешности прибора;

— найти вариации показаний и поправки к показаниям прибора;

— установить чувствительность и цену деления прибора.

Порядок выполнения работы.

1. Определение основной погрешности, вариации показаний, поправки прибора выполняется по схеме, изображенной на рис. 1. В качестве поверяемого прибора используется вольтметр типа МПЛ-46, а образцовым служит цифровой вольтметр типа В2-23.

2. Перед проведением измерений провести следующие действия:

— прибор В2-23 включить в сеть и выждать 10…15 мин:

— произвести установку нуля и калибровку вольтметра В2-23 в соответствии с инструкцией по пользованию прибором;

— выполнить установку нуля вольтметра МПЛ-46, пользуясь корректором.

3. Для выполнения работы поверяемый вольтметр МПЛ-46 установить на диапазон 15 В и измерить напряжение на всех оцифрованных делениях шкалы, изменяя входное напряжение регулируемого источника ТЕС-13.

Измерение напряжения на каждом оцифрованном делении шкалы МПЛ-46 производят дважды:

-один раз при возрастании напряжения (показание образцового вольтметра U’обр);

— второй раз при убывание напряжения (показание образцового вольтметра U’’обр). При этом на образцовом вольтметре В2-23 необходимо выбрать поддиапазон, обеспечивающий не менее трех значащих цифр.

Результаты измерений по показаниям поверяемого прибора и образцового вольтметра занести в форму 1.

4. . По данным измерений рассчитать все остальные метрологические характеристики поверяемого прибора.

Занести результаты расчетов в форму 1.

Показания поверяемого прибора

Показания образцового прибора

U

,%

п ,%

Uобр, В

в ,%

Действительные значения на оцифрованных делениях шкалы поверяемого вольтметра как среднее значение двух измерений Uср=(U’обр+U’’обр)/2. Расчет погрешности измерений выполнить по формулам: Абсолютная погрешность U=UповUср, Относительная погрешность =(U/ Uпов)*100%, Приведенная погрешность п=(U/ Uном) *100%, где Uном=15 В – номинальное значение поверяемого напряжения.

Вариацию показаний вольтметра определить по формулам: Абсолютное значение вариации U=U’обрU’’обр, Приведенное значение вариации в=(Uобр/ Uном)*100%, Поправку вольтметра вычислить по формуле П=-U. Использование табличных значений поправки позволяет существенно уменьшить погрешность измерения напряжения поверяемым вольтметром. Вводя поправку в результат измерения, получим действительное значение напряжения U=UповU=Uпов+П.

Из полученных значений п и в необходимо выбрать наибольшее и сравнить их с классом точности Кu поверяемого вольтметра. Если п макс и в макс окажутся больше Кu, то поверяемый вольтметр нельзя использовать с указанным классом точности.

5. Представить отчет по выполненной лабораторной работе.

Источник