Меню

От точности каких приборов зависит погрешность измерения момента силы



Измерения, чем относительная погрешность отличается от абсолютной.

Тема метрологии, очень сильно игнорируется многими людьми, которые пытаются создавать свои решения. А зря.

Начнем, с того, что истинное значение не знает никто. Это основной принцип метрологии, мы только можем с заданной точностью приблизиться к истинному значению, но не более.

В основном используется два вида погрешностей (точностей),хотя их намного больше.

1. Абсолютная погрешность — величина показывающая отклонение измеренного значения, от истинного.

Линейка — это первый измерительный инструмент, которым мы учились пользоваться в младших классах. Как видим. с помощью верхней шкалы, мы можем измерить с точностью до миллиметра. Нижняя шкала будет иметь точность в 0,1 дюйма или 2,54 миллиметра. Логично, что в данном случае погрешность верхней части меньше чем нижней, это очевидно и логично. При этом стоит заметить, что абсолютная погрешность ( Δ — дельта) измеряется в тех же величинах, что и измеряемая величина, в данном случае метрах (миллиметрах). Точность измерения в данном случае зависит от конструктивных особенностей измерительного прибора — то есть линейки.

Так у штангенциркуля -точность(допустимая погрешность) 0,1 мм, у микрометра — 0.001, 0.05 или 0.01 миллиметра (разное исполнение бывает).

Итак, основные особенности абсолютной погрешности: измеряется той же величиной, что и сама величина, зависит от конструктивных особенностей измерительного прибора. и вычисляется по формуле

где х – измеренное значение, а х и — истинное значение.

2. Относительная погрешность — это значение, более сложное и требует большего понимания чем кажется. (δ) — это отношение абсолютной погрешности к истинному значению и измеряется в процентах.

В чем особенность данной погрешности в том, что если истинное значение мало, то относительная погрешность большая.

Так если мы 30 сантиметровой линейкой измеряем ширину листа бумаги А4, то погрешность δ = 1 мм/210 мм = 0,47 %

А если этой же линейкой мерить ширину спичечного коробка, δ = 1 мм/36 мм =2,77 % .

То есть в обоих случаях, абсолютная погрешность одинакова — 1 мм, а вот относительная отличается в несколько раз. Поэтому ширину спичечного коробка стоить мерить более точным прибором(по абсолютной точности), например штангенциркулем.

Для того, чтобы исключить такой разброс на одном измерительном инструменте, используют термин приведенная погрешность .

Все тоже самое, как и у относительной погрешности, только вместо точного значения в формуле используется нормирующая шкала(вся длина линейки в нашем случае).

γ = (Δ / х ш)·100 % , теперь измеряя коробок или лист бумаги 30 сантиметровой линейкой, мы будем понимать, что абсолютная погрешность 1 мм, а приведенная погрешность γ = 1/300*100 =0,33 %

Тогда, если возьмем линейку в 30 см и рулетку в 3 метра, то получим следующие значения: абсолютная погрешность в обоих случаях будет 1 мм, а вот приведенная погрешность будет отличаться в 10 раз. 0,33% и 0,033% соответственно, у рулетки она, конечно, будет выше.

Какие еще бывают погрешности : систематическая, результирующая, случайная, методическая, инструментальная, субъективная, мультипликативная, аддитивная, но о них поговорим отдельно.

Что хотелось бы отметить, везде, в расчетах фигурируют истинные значение, но мы его не знаем, как же мы его считали.

Читайте также:  Минута измерение углов что это

В нашем случае, все просто, так как истинное лежит между двумя рисками на линейке, то мы смело можем предположить, что оно может быть от 84 мм, до 85 мм (на картинке измерение идет от края, а не от ноля), значит разница измерения таким методом, будет не более 1 миллиметра. (очень примерное пояснение упирающееся в шкалу).

Аналогичные погрешности характерны для всех величин: температура, давление, время, масса и так далее.

Для начала думаю, достаточно, обязательно будет продолжение. Просто помните, что от качества измерения зависит качество работы устройство.

Если Вам понравилась публикация, подписывайтесь на канал, за Ваши лайки чаще показывают Наши публикации.

Для поиска публикаций через поисковые системы, просто вводите слово Вивитроника.

Источник

Погрешности измерения датчиков КИП. Классы точности

Основной качественной характеристикой любого датчика КИП является погрешность измерения контролируемого параметра. Погрешность измерения прибора это величина расхождения между тем, что показал (измерил) датчик КИП и тем, что есть на самом деле. Погрешность измерения для каждого конкретного типа датчика указывается в сопроводительной документации (паспорт, инструкция по эксплуатации, методика поверки), которая поставляется вместе с данным датчиком.

По форме представления погрешности делятся на абсолютную, относительную и приведенную погрешности.

ООП основная относительная погрешность
ОПП основная приведенная погрешность
ОАП основная абсолютная погрешность

Абсолютная погрешность – это разница между измеренной датчиком величиной Хизм и действительным значением Хд этой величины.

Действительное значение Хд измеряемой величины это найденное экспериментально значение измеряемой величины максимально близкое к ее истинному значению. Говоря простым языком действительное значение Хд это значение, измеренное эталонным прибором, или сгенерированное калибратором или задатчиком высокого класса точности. Абсолютная погрешность выражается в тех же единицах измерения, что и измеряемая величина (например, в м3/ч, мА, МПа и т.п.). Так как измеренная величина может оказаться как больше, так и меньше ее действительного значения, то погрешность измерения может быть как со знаком плюс (показания прибора завышены), так и со знаком минус (прибор занижает).

Относительная погрешность – это отношение абсолютной погрешности измерения Δ к действительному значению Хд измеряемой величины.

Относительная погрешность выражается в процентах, либо является безразмерной величиной, а также может принимать как положительные, так и отрицательные значения.

Приведенная погрешность – это отношение абсолютной погрешности измерения Δ к нормирующему значению Хn, постоянному во всем диапазоне измерения или его части.

Нормирующее значение Хn зависит от типа шкалы датчика КИП:

  1. Если шкала датчика односторонняя и нижний предел измерения равен нулю (например, шкала датчика от 0 до 150 м3/ч), то Хn принимается равным верхнему пределу измерения (в нашем случае Хn = 150 м3/ч).
  2. Если шкала датчика односторонняя, но нижний предел измерения не равен нулю (например, шкала датчика от 30 до 150 м3/ч), то Хn принимается равным разности верхнего и нижнего пределов измерения (в нашем случае Хn = 150-30 = 120 м3/ч).
  3. Если шкала датчика двухсторонняя (например, от -50 до +150 ˚С), то Хn равно ширине диапазона измерения датчика (в нашем случае Хn = 50+150 = 200 ˚С).
Читайте также:  Прогестерон единицы измерения перевод

Приведенная погрешность выражается в процентах, либо является безразмерной величиной, а также может принимать как положительные, так и отрицательные значения.

Довольно часто в описании на тот или иной датчик указывается не только диапазон измерения, например, от 0 до 50 мг/м3, но и диапазон показаний, например, от 0 до 100 мг/м3. Приведенная погрешность в этом случае нормируется к концу диапазона измерения, то есть к 50 мг/м3, а в диапазоне показаний от 50 до 100 мг/м3 погрешность измерения датчика не определена вовсе – фактически датчик может показать все что угодно и иметь любую погрешность измерения. Диапазон измерения датчика может быть разбит на несколько измерительных поддиапазонов, для каждого из которых может быть определена своя погрешность как по величине, так и по форме представления. При этом при поверке таких датчиков для каждого поддиапазона могут применяться свои образцовые средства измерения, перечень которых указан в методике поверки на данный прибор.

У некоторых приборов в паспортах вместо погрешности измерения указывают класс точности. К таким приборам относятся механические манометры, показывающие биметаллические термометры, термостаты, указатели расхода, стрелочные амперметры и вольтметры для щитового монтажа и т.п. Класс точности – это обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также рядом других свойств, влияющих на точность осуществляемых с их помощью измерений. При этом класс точности не является непосредственной характеристикой точности измерений, выполняемых этим прибором, он лишь указывает на возможную инструментальную составляющую погрешности измерения. Класс точности прибора наноситься на его шкалу или корпус по ГОСТ 8.401-80.

При присвоении прибору класса точности он выбирается из ряда 1·10 n ; 1,5·10 n ; (1,6·10 n ); 2·10 n ; 2,5·10 n ; (3·10 n ); 4·10 n ; 5·10 n ; 6·10 n ; (где n =1, 0, -1, -2, и т. д.). Значения классов точности, указанные в скобках, не устанавливают для вновь разрабатываемых средств измерений.

Определение погрешности измерения датчиков выполняют, например, при их периодической поверке и калибровке. С помощью различных задатчиков и калибраторов с высокой точностью генерируют определенные значения той или иной физической величины и сличают показания поверяемого датчика с показаниями образцового средства измерения, на которое подается то же самое значение физической величины. Причем погрешность измерения датчика контролируется как при прямом ходе (увеличение измеряемой физической величины от минимума до максимума шкалы), так и при обратном ходе (уменьшение измеряемой величины от максимума до минимума шкалы). Это связано с тем, что из-за упругих свойств чувствительного элемента датчика (мембрана датчика давления), различной интенсивности протекания химических реакций (электрохимический сенсор), тепловой инерции и т.п. показания датчика будут различны в зависимости от того, как меняется воздействующая на датчик физическая величина: уменьшается или увеличивается.

Довольно часто в соответствии с методикой поверки отсчет показаний датчика при поверке нужно выполнять не по его дисплею или шкале, а по величине выходного сигнала, например, по величине выходного тока токового выхода 4…20 мА.

У поверяемого датчика давления со шкалой измерения от 0 до 250 mbar основная относительная погрешность измерения во всем диапазоне измерений равна 5%. Датчик имеет токовый выход 4…20 мА. На датчик калибратором подано давление 125 mbar, при этом его выходной сигнал равен 12,62 мА. Необходимо определить укладываются ли показания датчика в допустимые пределы.

Во-первых, необходимо вычислить каким должен быть выходной ток датчика Iвых.т при давлении Рт = 125 mbar.

Iвых.т = Iш.вых.мин + ((Iш.вых.макс – Iш.вых.мин)/(Рш.макс – Рш.мин))*Рт

где Iвых.т – выходной ток датчика при заданном давлении 125 mbar, мА.

Iш.вых.мин – минимальный выходной ток датчика, мА. Для датчика с выходом 4…20 мА Iш.вых.мин = 4 мА, для датчика с выходом 0…5 или 0…20 мА Iш.вых.мин = 0.

Iш.вых.макс — максимальный выходной ток датчика, мА. Для датчика с выходом 0…20 или 4…20 мА Iш.вых.макс = 20 мА, для датчика с выходом 0…5 мА Iш.вых.макс = 5 мА.

Рш.макс – максимум шкалы датчика давления, mbar. Рш.макс = 250 mbar.

Рш.мин – минимум шкалы датчика давления, mbar. Рш.мин = 0 mbar.

Рт – поданное с калибратора на датчик давление, mbar. Рт = 125 mbar.

Подставив известные значения получим:

То есть при поданном на датчик давлении равном 125 mbar на его токовом выходе должно быть 12 мА. Считаем, в каких пределах может изменяться расчетное значение выходного тока, учитывая, что основная относительная погрешность измерения равна ± 5%.

То есть при поданном на датчик давлении равном 125 mbar на его токовом выходе выходной сигнал должен быть в пределах от 11,40 до 12,60 мА. По условию задачи мы имеем выходной сигнал 12,62 мА, значит наш датчик не уложился в определенную производителем погрешность измерения и требует настройки.

Основная относительная погрешность измерения нашего датчика равна:

Поверка и калибровка приборов КИП должна выполнятся при нормальных условиях окружающей среды по атмосферному давлению, влажности и температуре и при номинальном напряжении питания датчика, так как более высокие или низкие температура и напряжение питания могут привезти к появлению дополнительной погрешности измерения. Условия проведения поверки указываются в методике поверки. Приборы, погрешность измерения которых не уложилась в установленные методикой поверки рамки либо заново регулируют и настраивают, после чего они повторно проходят поверку, либо, если настройка не принесла результатов, например, из-за старения или чрезмерной деформации сенсора, ремонтируются. Если ремонт невозможен то приборы бракуются и выводятся из эксплуатации.

Читайте также:  Как измерит сопротивление тестером

Если все же приборы удалось отремонтировать то они подвергаются уже не периодической, а первичной поверке с выполнением всех изложенных в методике поверки пунктов для данного вида поверки. В некоторых случаях прибор специально подвергают незначительному ремонту (с отметкой в паспорте) так как по методике поверки выполнить первичную поверку оказывается существенно легче и дешевле чем периодическую, из-за различий в наборе образцовых средств измерения, которые используются при периодической и первичной поверках.

Для закрепления и проверки полученных знаний рекомендую выполнить тестовое задание.

Источник