Меню

Методическая погрешность при измерении силы тока



Методическая погрешность при измерении силы тока

Методическая погрешность результата измерения зависит от используемого метода измерения, и не зависит от погрешности самого прибора (инструмента). Методическая погрешность может быть значительной, однако часто она может быть оценена или даже скомпенсирована (иногда — практически полностью).

Например, выполнен эксперимент по косвенному измерению мощности методом амперметра — вольтметра ( рис. 1. ). В результате простого перемножения показаний вольтметра U на показания амперметра I, получаем не совсем правильное (корректное) значение, поскольку имеет место методическая погрешность, определяемая не классами точности приборов, а другими характеристиками приборов.

В данном случае причина в наличии конечного (а не нулевого) внутреннего сопротивления амперметра RA. Зная значение этого сопротивления, можно, во-первых, оценить значение методической погрешности для данного случая, а во- вторых, можно скорректировать (исправить) результат вычисления мощности.

Рассмотрим количественный пример. Пусть использован амперметр с внутренним сопротивлением R A = 10 Ом. Показания вольтметра и амперметра, соответственно, U = 250 В, I = 2 A. Вычисленная по этим показаниям мощность Р = U· I = 500 Вт. Абсолютная методическая погрешность D = I 2 ·R A = 4·10 = 40 Вт , что составляет + 8% от результата измерения (относительная методическая погрешность d ). Причем, в данном случае, при точном знании RA, знак и значение этой погрешности известны точно. Таким образом, эту составляющую в этом примере можно полностью скомпенсировать (простым уменьшением вычисленного значения на значение D = 40 Вт ) .

Отметим, что изменение схемы включения приборов (перенос амперметра ближе к источнику э.д.с. — см. рис. 2.) не исключает методическую погрешность, а просто меняет ее природу. В этом случае причиной погрешности будет не бесконечное внутреннее сопротивление вольтметра и, как следствие, текущий через него ток и, поэтому, несколько завышенные показания амперметра.

Часто значения внутренних сопротивлений заданы не точно, а некоторыми неравенствами. Например, R A 100 кОм. В этом случае можно определить диапазон возможных значений методической погрешности, или рассчитать максимально возможное значение погрешности.

Если Вы располагаете мультиметром с подходящими диапазонами измерений по току и напряжению, то можно рекомендовать следующий способ. Переключая прибор в режим измерения тока и, затем, в режим измерения напряжения, следует измерить поочередно значения тока и напряжения (или — наоборот). Затем вычислить мощность. В этом случае погрешность, вызванная внутренними сопротивлениями прибора будет исключена. Правда, при этом может возникнуть динамическая погрешность, вследствие неодновременного получения значений тока и напряжения при естественном изменении этих параметров.

Разновидностью методической погрешности считается погрешность взаимодействия прибора и объекта исследования (источника исследуемого сигнала). Погрешность взаимодействия в той или иной степени проявляется практически во всех измерительных экспериментах.

Эта погрешность может быть значительной, но обычно ее можно (и нужно) оценить.

Например, при измерении периодического напряжения на некотором участке цепи необходимо хотя бы примерно оценить выходное (внутреннее) сопротивление эквивалентного источника сигнала и, главное, сравнить его с комплексным входным сопротивлением вольтметра или мультиметра (в режиме вольтметра) — см. рис. 3.

Чем больше соотношение “выходное сопротивление источника / входное сопротивление вольтметра”, тем больше погрешность взаимодействия (тем хуже). При неправильно организованном эксперименте и ошибке в выборе прибора возможны значения этой погрешности на уровне десятков процентов.

Современные цифровые измерительные приборы (и ЦМ, в частности) имеют значения Rвх и Свх , соответственно, 0,1 МОм . 10 МОм и 20 пФ . 100 пФ. Поэтому в наиболее часто встречающихся при экспресс-обследованиях задачах измерения переменного напряжения, частота которого 50 Гц (т.е. сравнительно низкая частота), можно учитывать только активное сопротивление прибора, т.к. влияние емкостного сопротивления невелико.

При измерении токов важно для уменьшения погрешности взаимодействия, наоборот, обеспечить гораздо меньшее входное сопротивление амперметра (или первичной обмотки трансформатора тока) по сравнению с выходным (внутренним) сопротивлением исследуемой цепи (см. рис. 4. ).

Читайте также:  Как расписываются единицы измерения

При контактных измерениях температуры объекта (среды) также важно правильно оценить взаимодействие и теплопередачу между объектом и датчиком. Если массы объекта и датчика соизмеримы, то будет иметь место значительная погрешность взаимодействия за счет отбирания большого количества тепла от объекта и, как следствие, искажение режима исследуемого объекта и — искажение результата. Особенно сильно это проявляется при контактных измерениях температуры небольших деталей технологических установок (например, клеммных соединений, контактных площадок).

Масса датчика и условия теплообмена его с объектом и окружающей средой определяют также и динамические погрешности измерения.

Источник

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.

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.

Читайте также:  Измерение уровня сигнала wifi ios

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

Методические погрешности измерений тока и напряжения.

По току.

δ – относительная погрешность.

При включении амперметра, сопротивление цепи возрастает на величину внутреннего сопротивле-ния амперметра, поэтому ток проходящий через амперметр будет меньше тока действительного в це-пи. Таким образом, показания амперметра будут заниженными, т.е. абсолютная и относительная погрешности будут иметь отрицательную величину. Для уменьшения этой погрешности, необходи-

мо выбирать амперметр с меньшим внутренним сопротивлением.

По напряжению.

Относительная погрешность определяется :

Погрешность при взаимодействии с объёмом :

При измерении напряжения, вольтметр подключается параллельно к нагрузке, тем самым уменьшая суммарное сопротивление. Падение напряжения на котором будет меньше действительного, т.е. показания прибора будут занижены, а погрешность δ будет отрицательной. Для уменьшения пог-решности следует выбирать вольтметр с большим внутренним сопротивлением.

ЧЕМ БОЛЬШЕ ВНУТРЕННЕЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ВОЛЬТМЕТРА, ТЕМ МЕНЬШЕ ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ.

Малые сопротивления : а) влияющие факторы ( длина линии связи, переходные сопротивления

контактов, термо ЭДС в контактах.)

б)средства измерения ( одинарные и двойные мосты, компараторы)

Большие сопротивления : а) влияющие факторы (токи утечки из-за того, что измеряемое сопротив-

ления соизмеримы с сопротивлением изоляции)

б) средства измерения ( компараторы, одинарные мосты постоянного

Основные характеристики средств измерения : точность, примеры получения результатов, форма

выражения результатов, метод измерения, способ преобразования величины, характер изменения

величины, количество наблюдений.

Виды измерений : а) прямое измерение – при котором искомое значе-ние фактической величины получают непосред-ственно. б) косвенное измерение – это измерение при кото-ром значение величины получают на основании ре-зультатов прямых измерений других величин свя-занных с измеряемыми формулами.

Средства измерений : а) Мера – это средство измерений, предназначенное для воспроизведения и

хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых

в установленных единицах и известны с необходимой точности.

б) Измеряемый прибор – это средство измерений, предназначенное для полу-

чения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне (по шкале.).

в) Измеряемый преобразователь – это техническое средство, служащее для

преобразования измеряемой величины в сигнал удобный для обработки преобразований пере-

г) датчик — это совокупность измерений в сигнал с электрическим устрой-

ством преобразующий измеряемую величину в унифицированный эл. сигнал.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник

Погрешности измерения напряжения и тока

Классификация погрешности измерений

Виды измерений

Измерение тока и напряжения в электрической цепи проводят в диапазоне частот от 0 Гц до 1 ГГц. На более высоких частотах эти величины теряют свою однозначность в линии передачи и в её поперечном сечении. По этим причинам на сверхвысоких частотах предпочитают измерять мощность, а не ток и напряжение.

Читайте также:  Выберите единицу измерения массы тела

С точки зрения получения значения измеряемой величины по результатам первичных измерений различают прямые и непрямые (косвенные) измерения.

Прямое измерение – это измерение, при котором значение величины Х получают непосредственно по показанию соответствующего прибора Хп без дополнительных расчетов Х= Хп.

Примеры прямых измерений: измерение силы тока – амперметром, напряжения – вольтметром и т.д. При непрямом (косвенном) методе измерения величину Х определяют по результатам прямых измерений величин у1, у 2, … у п, которые связаны с нею определенной функциональной зависимостью

Качество измерений тем выше, чем ближе результат измеренияХi к истинному значению Х. Абсолютная погрешность:

Количественной характеристикой качества измерения является погрешность измерения. Погрешность измерительных приборов отражает свойства только самого измерительного устройства, обусловленные структурными схемами, конструктивными особенностями приборов, применяемых в них материалов и элементов, технологии их изготовления, регулировки и градуировки. Следует различать погрешность измерительного прибора (инструментальная погрешность) и погрешность измерения прибором некоторого сигнала. Погрешность прибора – это часть погрешности измерения некоторого сигнала измерительным прибором, обусловленная неидеальностью (несовершенством) средств измерительной техники; она в определенной степени влияет на точность измерений. Погрешность прибора, определяемая по формуле (2.1), называется абсолютной. Более наглядное представление о точности измерений дает относительная погрешность прибора, которая рассчитывается по формуле (2.2).

. (2.2)

Для сравнения приборов между собой введено понятие приведенная погрешность прибора , равная отношению его абсолютной погрешности ∆ к значению шкалы Хк, которое принимается равным номинальному значению Хном для приборов с равномерной шкалой:

Если абсолютная погрешность прибора постоянна по всей шкале, то его относительная погрешность существенно увеличивается к началу шкалы. Поэтому целесообразно выбирать прибор (или шкалу прибора) с таким пределом измерения, при котором его указатель при измерении располагается ближе к концу шкалы.

Одной из характеристик прибора является класс точности. Класс точности прибора Кп определяет наибольшую (предельную) допустимую приведенную погрешность прибора в рабочей области шкалы, выраженную абсолютным числом, значение которого равно приведенной погрешности в процентах. По классу точности можно определить наибольшую абсолютную погрешность ∆, которую может иметь прибор в любой точке шкалы (без учета знака).

Например, при использовании вольтметра со шкалой 0 ÷ 100 В (Хном=100В) класса точности 1.5 на любой отметке его шкалы основная абсолютная погрешность не превышает значения

При этом она может на отдельных отметках шкалы быть меньше 1.5 В или даже равна нулю. Приведенная погрешность соответствует максимальной относительной погрешности.

Класс точности электроизмерительного прибора устанавливают на заводе при калибровке по образцовому прибору в нормальных условиях. Нормальными условиями считаются температура окружающей среды (20 ± 5)˚С, относительная влажность (65 ± 15)%, атмосферное давление (100 000 ± 4 00) Па или (760 ± 30) мм рт. ст., напряжение питающей сети 220В ± 2% с частотой 50 Гц.

По зависимости погрешности от измеряемой величины Х различают аддитивные погрешности (независящие от Х), и мультипликативные (линейно зависящие от Х). Для аналоговых измерительных приборов с аддитивной погрешностью установлены такие классы точности:

К (%) = (1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6)∙10 n , где n = 1, 0, -1,-2.

В зависимости от места и причины возникновения различают такие основные составляющие погрешности от:

— несоответствия (неадекватности) модели измеряемого объекта его реальным свойствам и величине;

— упрощения математических моделей измерительных преобразований;

— взаимного влияния средств измерений и объекта;

— несовершенство средств измерений;

— влияния внешних факторов на объект и средства измерений;

— несовершенства вычислительного алгоритма и обработки результата наблюдения.

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

Источник