- •Рецензенты:
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Основныепонятияи определения измерительной техники
- •Основные понятия и определения метрологии
- •Единицы физических величин
- •Классификация и методы измерений
- •Классификация средств измерений
- •Метрологические характеристики средств измерений
- •Классификация погрешностей
- •Модели измерительного процесса
- •Систематические погрешности
- •Случайные погрешности
- •Обработка результатов измерений
- •Суммирование погрешностей
- •Формы записи результатов измерений
- •Глава 2. Технические средства измерений электрических величин
- •Электромеханические измерительные приборы
- •Электромагнитные измерительные приборы
- •Электродинамические измерительные приборы
- •Ферродинамические измерительные приборы
- •Электростатические измерительные приборы
- •Индукционные измерительные приборы
- •Электромеханические приборы с преобразователями
- •Измерительные трансформаторы тока и напряжения
- •Измерительные трансформаторы переменного тока
- •Измерительные трансформаторы напряжения
- •Основными параметрами трансформатора напряжения
- •Электронные измерительные приборы
- •Электронные вольтметры постоянного тока
- •Электронные вольтметры переменного тока
- •Электронный вольтметр среднего значения
- •Амплитудный электронный вольтметр (диодно- конденсаторный)
- •Электронный вольтметр действующего значения.
- •Электронный омметр
- •Цифровые измерительные приборы
- •Измерительные мосты и компенсаторы
- •Компенсаторы постоянного тока
- •Компенсаторы переменного тока
- •Автоматические компенсаторы постоянного тока
- •Мосты переменного тока
- •Глава 3. Общие сведения об измерении неэлектрических величин
- •Схемы включения преобразователей в мостовые схемы
- •Динамические свойства преобразователей
- •Классификация измерительных преобразователей
- •Глава 4. Параметрические преобразователи
- •Фотоэлектрические преобразователи
- •Емкостные преобразователи
- •Тепловые преобразователи
- •Погрешности термоанемометра
- •Погрешности газоанализатора.
- •Ионизационные преобразователи
- •Реостатные преобразователи
- •Тензорезистивные преобразователи
- •Индуктивные преобразователи
- •Магнитоупругие преобразователи
- •Погрешности магнитоупругих преобразователей
- •Применение магнитоупругих преобразователей
- •Генераторные преобразователи
- •Гальванические преобразователи
- •Глава 5. Классификация ацп, методыпреобразования и построения ацп
- •Аналого-цифровое преобразование сигналов
- •Классификация ацп
- •Классификация ацп по методам преобразования
- •Метод последовательного счета
- •Метод поразрядного уравновешивания
- •Метод одновременного считывания
- •Построение ацп
- •Сравнительные характеристики ацп различной архитек- туры
- •Параметры ацп и режимы их работы
- •Максимальная потребляемая или рассеиваемая мощность
- •Глава 6. Измерительные информационные системы
- •Стадии проектирования иис:
- •Роль информационных процессов
- •Виды и структуры измерительных информационных систем
- •Основные компоненты измерительных информационных систем
- •Математические модели и алгоритмы измерений для измерительных информационных систем
- •Нет Корректировка алгоритма измерения Измерение
- •Разновидности измерительных информационных систем
- •Многоточечные (последовательно-параллельного дей- ствия) ис
- •Аппроксимирующие измерительные системы (аис).
- •Телеизмерительные системы
- •Системы автоматического контроля
- •Системы технической диагностики
- •Системы распознавания образов
- •Особенности проектирования измерительных информационных систем
- •Интерфейсы информационно-измерительных систем
- •Заключение
- •Список литературы
- •Основные и производные единицы Основные единицы измерения
- •Приборы для измерения электрической мощности и количества электричества
- •Приборы для измерения электрического сопротивления, емкости, индуктивности и взаимной индуктивности
- •И угла сдвига фаз
- •Прочие электроизмерительные приборы
- •Электронные измерительные приборы и устройства
- •Средства измерений и автоматизации
- •ГосТы, осТы и нормативные документы иис
Систематические погрешности
Природа и происхождение систематических погрешностей яв- ляются следствием определенных недостатков методики и сред- ства измерения, ошибок экспериментатора, неполного учета всех особенностей измеряемой величины и условий эксперимента. Поэтому обнаружение и исключение систематических погрешно- стей во многом зависит от мастерства экспериментатора, от того, насколько глубоко он изучил конкретные условия проведения измерений и особенностиприменяемых им средств и методов.
По характеру изменения систематические погрешности разде- ляют на постоянные (сохраняющие величину и знак) и перемен- ные (изменяющиеся по определенному закону).
Постоянные систематические погрешности СИ – это по- грешности градуировки шкалы аналоговых приборов; погрешно- сти, обусловленные неточностью подгонки шунтов, добавочных сопротивлений, температурными изменениями параметров эле- ментов в приборах и др.
Переменные систематические погрешности – это погрешно- сти, обусловленные нестабильностью напряжения источника пи- тания, влиянием внешних магнитных полей и других влияющих величин.
По причинам возникновения их подразделяют на ме- тодические, инструментальные и субъективные.
Методические погрешности возникают вследствие несовер- шенства, неполноты теоретических обоснований принятого ме- тода измерения, использования упрощающих предположений и допущений при выводе применяемых формул, из-за неправиль- ного выбора измеряемых величин (неадекватно описывающих модели интересующих свойств объекта). Например, измерение температуры с помощью термопары может содержать методиче- скую погрешность, вызванную нарушением температурного ре- жима исследуемого объекта (вследствие внесения термопары).
Выявить источники и исключить методические погрешности – главное в технике эксперимента. Уровень решения этой задачи определяется метрологической подготовкой и искусством экспе- риментатора. В большинстве случаев методические погрешности носят систематический характер, а иногда и случайный, напри- мер, когда коэффициенты рабочих уравнений метода измерения зависят от условий измерения, изменяющихся случайным обра- зом.
Инструментальные погрешности (инструментальные состав- ляющие погрешности измерения) обусловливаются свойствами применяемых СИ (стабильностью, чувствительностью к внешним воздействиям и т.д.), их влиянием на объект измерений, техноло- гией и качеством изготовления (например, неточность градуи- ровки, конструктивные несовершенства, изменения характери- стик прибора в процессе эксплуатации и т.д.). Эту погрешность в свою очередь подразделяют на основную и дополнительную.
Субъективные погрешности вызываются состоянием опера- тора, проводящего измерения, его положением во время работы, несовершенством органов чувств, эргономическими свойствами средств измерений – все это сказывается на точности визирова- ния. Субъективные погрешности также могут в некоторых случа- ях переходить в разряд случайных. Использование цифровых приборов и автоматических методов измерения позволяет исклю- чить такогорода погрешности.
Для выявления и исключения систематических погрешностей применяют предварительное исключение возможных причин по- явления систематических погрешностей (использование исправ- ных и поверенных мер и приборов, обоснованность выбора мето- да измерения, соблюдение условий эксперимента и т.д.), а также метод замещения и компенсации погрешности по знаку:
метод замещения заключается в том, что измеряемая вели- чина замещается известной величиной, получаемой при помощи регулируемой меры. Если такое замещение производится без ка- ких-либо других изменений в экспериментальной установке и после замещения установлены те же показания приборов, то из- меряемая величина равняется известной величине, значение ко- торой отсчитывается по указателю регулируемой меры. Этот прием позволяет исключить постоянные систематические по- грешности. Погрешность измерения при использовании метода
замещения определяется погрешностью меры и погрешностью, возникающей при отсчете значения величины, замещающей не- известную;
метод компенсации погрешности по знаку используется для исключения систематических погрешностей, которыев зависи- мости от условий измерения могут входить в результат измере- ния с тем или иным знаком (погрешность от термо-ЭДС, от влия- ния напряженности постоянного электрического или магнитного поля и др.). В этом случае эксперимент выполняется дважды так, чтобы погрешность входила в результаты измерений один раз с одним знаком, а другой раз – с обратным. Среднее значение из двух полученных результатов является окончательным результа- том измерения, свободным от указанных выше систематических погрешностей.
Обнаружение причин и вида функциональной зависимости позволяет скомпенсировать систематическую погрешность вве- дением в результат измерения соответствующих поправок. П о п р а в к о й называется значение величины, одноименной с измеряемой, которое нужно прибавить к полученному при изме- рении значению величины с целью исключения систематической погрешности. В некоторых случаях используют поправочный множитель – число, на которое умножают результат измерения для исключения систематической погрешности.
Поправка или поправочный множитель определяется при по- мощи поверки СИ, составления и использования соответствую- щих таблиц и графиков. Применяют также расчетные способы нахождения поправочных значений.
Однако вследствие неточности поправок, погрешности средств измерений величин, используемых для вычисления по- правок, удастся скомпенсировать лишь только часть системати- ческой погрешности, а не всю ее. Оставшуюся часть называют
неисключенным остатком систематической погрешности. Она входит в результат измерения и искажает его и может быть оце- нена исходя из сведений о метрологических характеристиках ис- пользованных технических средств. Если таких сведений недо- статочно, то ее можно оценить путем сравнения измеренных зна- чений с аналогичными результатами, полученными в других ла- бораториях другими экспериментаторами.
При проведении автоматических измерений широко исполь- зуют схемные методы коррекции систематических погрешностей, например, компенсационное включение преобразователей, раз- личные цепи температурной и частотной коррекции и др.
Новые возможности появились в результате внедрения в из- мерительную технику средств, содержащих микропроцессорные системы. С помощью последних удается исключать или коррек- тировать многие виды систематических погрешностей, особенно инструментальные погрешности. Автоматическое введение по- правок, связанных с неточностями градуировки, расчет и исклю- чение дополнительных погрешностей, исключение погрешно- стей, обусловленных смещением нуля – эти и другие корректи- ровки позволяют существенно повысить точность измерений.