Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
Л а бо р ато р ная р а бот а 1 1
ПОВЕРКА ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Цель работы
Изучить основные погрешности при измерении электрических величин. Ознакомиться с методами и правилами проверки электроизмерительных приборов.
Общие сведения погрешности измерений
В измерительной технике важную роль играет понятие «истинное значение физической величины», т. е. значение, которое стремятся найти в соответствии с поставленной задачей и которое абсолютно верно отражало бы эту величину. Определить экспериментальным путем истинное значение физической величины невозможно. Дело в том, что как бы тщательно не организовывался эксперимент, условия, в которых он производится, на результат будут влиять условия определения числового значения физической величины. На практике вместо истинного значения физической величины часто пользуются понятием «действительное значение физической величины», найденным экспериментальным путем и достаточно близко приближающимся к истинному значению.
Практически действительное значение физической величины определяется посредством образцовых мер и приборов, погрешностями которых в результате измерения можно пренебречь. Значение физической величины, найденное путем ее измерения, называют результатом измерения.
Важной характеристикой любого результата измерения является его точность, которая отражает близость результата измерения к истинному значению измеряемой величины.
Для количественной оценки точности измерения пользуются понятием погрешности измерений. Погрешности измерений систематизируются по характеру проявления и месту возникновения.
По характеру проявления погрешности делятся на систематические, случайные и промахи. Систематическая погрешность – составляющая погрешности результата измерения конкретной физической величины, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся. Систематические погрешности находят при проверке и аттестации измерительных приборов.
Случайная погрешность – это составляющая погрешности, которая изменяется случайным образом.
Промахи – следствие неправильных действий экспериментатора, например, неправильное снятие показаний прибора, описка при записи результата наблюдений и тому подобные промахи. Они исключаются из дальнейшего рассмотрения.
По месту возникновения погрешности бывают методическими, инструментальными и личными. Методическими погрешностями называют составляющие погрешности измерения, возникающие из-за несовершенства методов измерения и обработки результата измерения.
Инструментальными погрешностями измерений называют погрешности, обусловленные несовершенством (ограниченной точностью) измерительных приборов и устройств.
Личные погрешности обусловлены индивидуальными особенностями лица, выполняющего измерение. Личные погрешности проявляются, например, в неправильном отсчитывании десятых долей деления шкалы прибора.
Отклонение показаний прибора от действительного значения измеряемой величины является погрешностью прибора.
Показания измерительного прибора всегда отличаются от действительного значения измеряемой величины.
Абсолютная погрешность прибора определяется по разности между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины.
Ее значение рассчитывают по формуле ∆Х = Хп – Xo,где Хп – показание прибора; Xo – действительное значение величины, измеренное образцовым прибором.
Абсолютная величина, взятая с обратным знаком, называется поправкой.
Относительная погрешность определяется отношением абсолютной погрешности измерительного прибора к истинному значению измеряемой им величины: γп = ∆Х / Xo. (11.2)
Абсолютная и относительная погрешности характеризуют прибор только при одном его показании. Полностью оценить качество прибора можно по его приведенной погрешности, которая определяется как отношение абсолютной погрешности измерительного прибора к нормирующему значению: γп = ∆Х / Хн, (11.3)
где Хн – нормирующее значение, которое может быть равно верхнему пределу измерений, диапазону измерений, длине шкалы.
Обобщенной характеристикой инструментальной погрешности является класс точности, определяемый пределами допускаемых погрешностей измерительных приборов. Класс точности прибора означает, в частности, что основная приведенная погрешность прибора в рабочем диапазоне шкалы, выраженная в процентах, не превышает значения, соответствующего
классу прибора. Электроизмерительные приборы по точности делятся на 9 классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 и 5,0. Выразим относительную погрешность измерения через класс точности прибора:
γи = ∆Х / Xo ∙ Хн / Хн = γп ∙ Хн / Xo ≈ γп ∙ Хн / Xп , считая, что Xп ≈ Xo.
Согласно полученной формуле минимальная относительная погрешность измерения будет получена в конце шкалы измерительного прибора и равна его классу точности γп.
Определяя различные виды погрешностей в конце измерения, их суммируют (возможно арифметическое суммирование):
γ = |γ1| + |γ2| + |γ3| + … = ∑ |γп|. (11.5)
При сложении берут модули относительных погрешностей. Арифметическое суммирование показывает завышенное значение погрешности.
Чаще используется геометрическое суммирование, в результате которого получают наиболее достоверное значение погрешности.
Вариация показаний прибора определяется как наибольшая разность между отдельными повторными показаниями, соответствующая одному и тому же значению измеряемой величины, например, δ ≈ Uo показания образцового вольтметра при увеличении напряжения;
– показания образцового вольтметра при убывании напряжения.
Порядок выполнения работы
1. Определить погрешности электроизмерительных приборов. Оценить пригодность приборов путем сравнения их показаний с образцовым прибором. При поверке приборов выполняют следующие операции: осуществляют внешний осмотр поверяемого прибора; проверяют уравновешенность подвижности частей, определяют погрешности, вариации показаний; проверяют время успокоения подвижной части прибора, измеряют сопротивление изоляции прибора.
При внешнем осмотре проверяют состояние корпуса, стекла, шкалы, корректора прибора. Изучают и записывают в табл. 11.1 условные обозначения, указанные на шкале прибора. Для проверки уравновешенности подвижной части прибор наклоняют в разные стороны на угол 10° от указанного на шкале рабочего положения. При этом стрелка прибора не должна смещаться с нулевого положения более чем на 3–5 мм.
2. Поверить амперметр и вольтметр. Поверка вольтметра магнитоэлектрической системы осуществляется на постоянном токе, получаемом от регулируемого источника напряжения. В качестве образцового прибора рVo
используется электронный цифровой вольтметр.
После прогрева прибора в течении 15 мин приступают к измерениям.
Стрелку поверяемого вольтметра устанавливают на всех (начиная с нулевой) числовых отметках шкалы при увеличении и убывании напряжения.
3. По максимальному значению приведенной погрешности γп определить класс точности поверяемого прибора. Дать заключение о соответствии поверяемого вольтметра классу точности, указанному на шкале.
4. Построить график γи = f(U).
Контрольные вопросы и задания:
1. Что характеризует класс точности прибора?
2. Назовите существующие виды погрешностей.
3. От чего зависит относительная погрешность измерения?
Ссылка на первоисточник:
http://www.iroio.ru
