- •Министерство образования и науки украины
- •Донецкий национальный технический университет
- •Л.А. Васильев
- •Основы метрологии
- •Электроизмерительная техника
- •Донецк - 2004
- •Введение
- •Содержание
- •Раздел 1 основы метрологии…………………………..…..5
- •Раздел 2 средства измерений……………………………..28
- •Раздел 3 технологии измерений…………………………71
- •Раздел 1 основы метрологии
- •Основные понятия
- •Виды измерений
- •Методы измерений
- •Средства измерительной техники
- •Обеспечение единства измерений
- •Понятие погрешности измерения
- •Составляющие погрешности измерений
- •Уменьшение погрешности измерений
- •Классы точности
- •Показатели точности измерений
- •Представление результатов измерений
- •Вычисление значения измеряемой величины
- •Процедура оценивания погрешности
- •Оценивание погрешности при однократных измерениях
- •Понятие неопределенности измерения
- •Процедура вычисления неопределенности
- •Измерительный эксперимент
- •Обработка результатов однофакторного эксперимента.
- •Установление математической модели
- •Для установления математической модели используют пк (в приложении Microsoft Excel, в пакетах Mathkad, Matlab и др.).
- •Оценка погрешностей однофакторного эксперимента
- •Раздел 2 средства измерений
- •Измерительные трансформаторы тока
- •Унифицированные преобразователи
- •Физические основы работы
- •◙ Неподвижную часть; ◙ подвижную часть. Для выполнения измерений необходимо создать: ◙ вращающий момент; ◙ противодействующий момент.
- •Магнитоэлектрические приборы
- •Магнитоэлектрические приборы с преобразователями
- •Термоэлектрические приборы
- •Выпрямительные приборы
- •Электронные приборы
- •Электромагнитные приборы
- •Электродинамические приборы
- •Погрешность схемы включения ваттметра:
- •Ферродинамические приборы
- •Электростатические приборы
- •Индукционные приборы
- •Измерительные мосты – электрические схемы, составленные из сопротивлений (плеч моста), источника питания и измерительного прибора.
- •Уравновешенные мосты постоянного тока
- •Ток в измерительной диагонали моста:
- •Измерительные мосты переменного тока
- •Структурная схема эло
- •Калибраторы
- •Наблюдение формы электрических сигналов
- •Измерение параметров электрических сигналов
- •Измерение напряжений
- •Измерение токов и сопротивлений
- •Измерение временных интервалов и скорости изменения напряжения
- •Измерение частоты
- •При более сложной фигуре – по точкам касания:
- •Измерение фазового сдвига
- •Измерение коротких импульсов
Классы точности
Класс точности – нормированная метрологическая характеристика средства измерения, определяемая пределами допускаемых погрешностей, а также другими свойствами, влияющими на точность.
Приборы с Δад >> Δмлт
.
К
Пример обозначения: 1,0
Расчетные формулы:
Пример 1: Предел измерения амперметра 10 А, класс точности 0,5. Определите абсолютную и относительную погрешности измерения тока 5 А.
Р ешение:
У приборов с резко неравномерной шкалой Хн = lполн .
Класс точности:
П ример обозначения:
Приборы с Δмлт >> Δад
Класс точности:
Пример обозначения:
Расчетная формула:
П ример 2: Счетчик электрической энергии зарегистрировал расход энергии 200 кВт-час. Определите абсолютную погрешность измерения энергии, если класс точности счетчика .
Решение:
Приборы с Δад ~ Δмлт
К
К = с
/d
Пример обозначения: 1,0/0,5
Расчетная формула:
Пример 3: Uн = 50 B; KV = 0,5/0,2; Uизм = 20 B.
∆, δ, γ = ?
Р ешение:
Пример 4: Wн1 = 750 Bт; K1 = 0,5; Wн2 =1000 Bт, K2 = 0,5/0,1;
Выбрать прибор, обеспечивающий меньшую погрешность измерения мощности 500 Вт.
Решение:
М еньшую погрешность дает второй вольтметр.
Лекция 3 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Показатели точности измерений
Результат измерения – числовое значение, приписываемое измеряемой величине, с указанием точности измерения.
Численные показатели точности:
доверительный интервал (доверительные границы) погрешности ΔР;
оценка СКО погрешности S.
Правила выражения показателей точности:
численные показатели точности выражаются в единицах измеряемой величины;
численные показатели точности должны содержать не более двух значащих цифр
А.Крылов: "Всякая неверная цифра – ошибка, а всякая лишняя цифра – половина ошибки";
наименьшие разряды результата измерения и численных показателей точности должны быть одинаковыми.
Представление результатов измерений
Результат измерения:
или
Пример:
U = 105,0 В, Δ0,95 = ± 1,5 B или U = 105,0 ± 1,5 B.
Вычисление значения измеряемой величины
Пусть модель объекта (измеряемой величины)
Х = ƒ (X1, X2, …, Xm) – Δмет ;
при измерениях получены результаты наблюдений Хij,
где i = 1, …, m – количество прямо измеряемых входных величин;
j = 1, …, n – число наблюдений каждой входной величины.
Порядок нахождения :
исключение известных систематических погрешностей путем введения поправок Δc ij :
Х΄ij = Хij – Δc ij ;
оценка равноточности измерений (исключение грубых погрешностей)
– по критерию Смирнова или критерию Райта;
в ычисление среднего арифметического каждой входной величины:
вычисление значения измеряемой величины:
При связанных входных величинах сначала вычисляют ряд
Х'j = ƒ (X'1j, …, X'mj) – Δмет, а затем .