- •Та вимірювальна техніка
- •1.1. Фізична величина - основне поняття метрології
- •1.1.1 Систематизація фізичних величин
- •1.1.2 Основне рівняння вимірювання
- •1.2 Класифікація вимірювань
- •1.3 Засоби вимірювальної техніки
- •1.3.1 Вимірювальні пристрої
- •1.3.2. Засоби вимірювання
- •1.4. Методи вимірювань
- •1.5 Похибки вимірювань
- •1.5.1 Систематичні похибки і методи їх вилучення
- •1.5.2 Випадкові похибки
- •1.5.3 Оцінка випадкових похибок прямих вимірювань
- •1.5.4 Оцінка випадкових похибок опосередкованих вимірювань
- •1.6 Властивості засобів вимірювань
- •1.6.1 Статичні метрологічні характеристики
- •1.6.2 Похибки засобів вимірювань
- •1.7 Повірка засобів вимірювальної техніки
- •1.8 Державна система забезпечення єдності вимірювань
- •Контрольні питання
- •2.2. Магнітоелектричні прилади
- •2.2.1. Магнітоелектричний вимірювальний перетворювач
- •2.2.2. Магнітоелектричні амперметри
- •2.2.3. Магнітоелектричні вольтметри
- •2.2.4. Магнітоелектричні гальванометри
- •2.2.5. Магнітоелектричні омметри
- •2.2.6. Випрямні прилади
- •2.2.7. Термоелектричні прилади
- •2.3. Електромагнітні прилади
- •2.3.1. Електромагнітний вимірювальний перетворювач
- •2.3.2. Електромагнітні амперметри та вольтметри
- •2.4. Електродинамічні прилади
- •2.4.1. Електродинамічний вимірювальний перетворювач
- •2.4.2. Амперметри, вольтметри і ватметри електродинамічної системи
- •2.4.3. Феродинамічний вимірювальний перетворювач
- •2.4.4. Електромеханічні частотоміри і фазометри
- •2.5. Електростатичні прилади
- •2.6. Вимірювальні трансформатори змінного струму та напруги
- •2.6.1. Вимірювальні трансформатори струму (втс)
- •2.6.2. Вимірювальні трансформатори напруги (втн)
- •2.7. Вимірювання потужності та енергії
- •2.7.1. Вимірювання активної потужності в трифазних колах Вимірювання в симетричному колі
- •Вимірювання активної потужності в несиметричних трифазних колах трьома ватметрами
- •Вимірювання активної потужності в трифазному трипровідному колі двома ватметрами
- •Р исунок 2.34
- •2.7.2. Трифазні ватметри
- •2.7.3. Вимірювання реактивної потужності
- •Вимірювання реактивної потужності трьома ватметрами
- •Вимірювання реактивної потужності двома ватметрами
- •2.7.4. Похибки вимірювання потужності, які вносяться вимірювальними трансформаторами
- •2.7.5. Вимірювання електричної енергії індукційними лічильниками
- •Контрольні питання
- •3.1 Електронні вольтметри
- •3.1.1 Амплітудний (піковий) вольтметр
- •3.1.2 Вольтметр середніх квадратичних значень
- •3.2 Електронні частотоміри
- •3.2.1 Суть методу заряду і розряду конденсатора
- •3.2.2 Електронний конденсаторний частотомір
- •3.3 Електронні фазометри
- •3.3.1 Електронний фазометр часового перетворення
- •3.4 Мостові засоби вимірювань
- •3.4.1 Міст Уітстона. Загальна теорія мостових схем
- •3.4.2 Вимірювальні мости постійного струму
- •Одинарний (чотириплечий) міст постійного струму
- •Подвійний (шестиплечий) міст постійного струму
- •3.4.3 Вимірювальні мости змінного струму Мости для вимірювання ємності
- •Мости для вимірювання параметрів котушок індуктивності
- •3.4.4 Автоматичний міст постійного струму
- •3.5 Компенсаційні засоби вимірювань
- •3.5.1 Компенсатори постійного струму Дві схеми компенсації напруги
- •Компенсатор постійного струму
- •3.5.2 Компенсатори змінного струму
- •3.6. Вимірювання електричної енергії електронними лічильниками
- •3.7 Електронний осцилограф
- •3.8 Світлопроменевий осцилограф
- •Контрольні питання
- •4.2 Класифікація цифрових вимірювальних приладів
- •4.3 Цифровий частотомір середніх значень
- •4.4 Цифровий періодомір (частотомір миттєвих значень)
- •4.5 Цифровий фазометр миттєвих значень
- •4.6 Цифровий вольтметр час-імпульсного перетворення
- •4.7 Цифровий вольтметр послідовного наближення
- •4.8 Цифровий вольтметр слідкувального зрівноважування
- •Контрольні питання
- •5.1. Вимірювальні перетворювачі магнітних величин
- •Перетворювач для вимірювання слабких магнітних полів на основі ядерного магнітного резонансу має ампулу з робочою речовиною, яка розташована всередині котушки індуктивності.
- •5.2. Вимірювання характеристик постійних магнітних полів
- •5.3. Вимірювання різниці магнітних потенціалів
- •5.4. Вимірювання характеристик постійних магнітних полів веберметром
- •5.5. Випробування феромагнітних матеріалів
- •5.5.1. Визначення статичних магнітних характеристик
- •5.5.2. Визначення динамічних магнітних характеристик
- •5.5.3. Визначення динамічних характеристик за допомогою вольтметра з керованим випрямлячем
- •5.6 Сенсори струму і напруги на основі ефекта Холла
- •5.6.1 Сенсори струму компенсаційного типу
- •5.6.2 Методика розрахунку параметрів сенсора струму
- •Співвідношення витків складає 1:1000, що і визначає вихідний струм .
- •5.6.3 Сенсори напруги компенсаційного типу
- •5.6.4 Сенсори напруги з зовнішнім резистором
- •Контрольні питання
- •6.1 Особливості вимірювання неелектричних величин
- •6.2 Узагальнена структурна схема
- •6.3 Параметричні вимірювальні перетворювачі
- •6.3.1 Резистивні перетворювачі
- •6.3.2. Ємнісні перетворювачі
- •6.3.3. Індуктивні перетворювачі
- •6.4. Генераторні вимірювальні перетворювачі
- •6.4.1 Індукційні перетворювачі
- •6. 4. 2 П’єзоелектричні перетворювачі
- •6.4.2 Електретні перетворювачі
- •6. 4. 4. Термоелектричні перетворювачі
- •6.4.3. Фотоелектричні перетворювачі
- •Контрольні питання
- •7.1. Функції, що виконуються мікропроцесорами у вимірювальних системах
- •7.2 Архітектура мікропроцесорної системи
- •7.3 Покращення метрологічних характеристик
- •7.4 Процесорні похибки вимірювань
- •7.5 Загальна характеристика мікроконтролерів фірми atmel
- •7.6 Мікропроцесорний частотомір
- •7.8 Мікропроцесорний вимірювач струму та напруги
- •А) мікропроцесорний вольтметр
- •Б) мікропроцесорний амперметр
- •7.9 Вимірювальний канал потужності
- •7.10 Мікропроцесорний вимірювач кутової швидкості
- •7.11 Мікропроцесорний вимірювач ковзання
- •7.12 Мікропроцесорний вимірювач моменту інерції
- •7.13 Мікропроцесорний вимірювач пускового моменту
- •Контрольні питання
- •Література
- •Навчальне видання
- •Метрологія та вимірювальна техніка Навчальний посібник Оригінал-макет підготовлено в.В.Кухарчуком
- •21021, М.Вінниця, Хмельницьке шосе, 95, внту
- •21021, М.Вінниця, Хмельницьке шосе, 95, внту
1.5.1 Систематичні похибки і методи їх вилучення
Врахування і вилучення систематичних похибок досить важливе завдання кожного точного вимірювання. Повністю вилучити систематичні похибки неможливо, завжди залишаються якісь невраховані залишки. Ці залишки необхідно врахувати, щоб оцінити межі невилученої систематичної похибки результату.
Для виявлення, оцінки і вилучення систематичних похибок необхідно, по-перше, знати місце і причини їх виникнення, а по-друге - способи виявлення і вилучення цих похибок.
Залежно від причин виникнення систематичні похибки можна розподілити на чотири групи: інструментальні; методичні; суб’єктивні; похибки встановлення.
Похибки встановлення. До них належать такі, прояви яких зумовлені неправильним застосуванням міри: встановлення приладу з нахилом або відхилення зовнішніх умов від нормальних (наявність зовнішніх полів, відхилення температури від нормальної тощо).
Суб’єктивні похибки. Вони проявляються в результаті особливостей самого спостерігача. Наприклад, при підрахунку поділок шкали різні люди по-різному оцінюють одне і те саме положення стрілки. Один схильний завжди занижувати покази, інший - завищувати їх.
Методичні похибки виникають через недоліки самого методу вимірювання або через неточність застосованих спрощених формул. Скажімо, при непрямому вимірюванні площі перерізу круглого стержня прямим вимірюванням діаметра з наступним обчисленням площі результат буде із систематичною методичною похибкою через обмежене число знаків і значення числа .
Інструментальні похибки зумовлені недосконалістю технології виготовлення засобів вимірювань.
За характером зміни в часі систематичні похибки поділяють на: постійні, прогресивні, періодичні.
Постійні похибки. До них належать такі, які тривалий час залишаються незмінними і протягом вимірювального експерименту є постійними. Часто вони носять технологічний характер і виникають, напри-
клад, при недостатньо точному намотуванні котушок індуктивності, під час градуювання шкали і т.ін.
Прогресивні похибки. Це такі похибки, які у процесі даної серії вимірювань неперервно зростають або зменшуються, тобто є функцією часу.
Вони можуть бути спричинені повільним зменшенням (збільшенням) напруги живлення, прогріванням приладу і іншими причинами.
Періодичні похибки. До їх числа належать систематичні похибки, значення яких є періодичною функцією або часу, або самої вимірюваної величини.
Способи вилучення систематичних похибок. Moжна уникнути систематичних похибок, вилучивши їх джерело. Однак це не завжди можна здійснити. На практиці широко застосовуються такі способи вилучення систематичних похибок: дворазове спостереження; рандомізація; введення поправок.
Суть способу дворазових спостережень полягає в тому, що дану величину вимірюють не один раз, а два, але під час другого вимірювання умови вимірювання змінюють так, щоб систематична похибка засобу вимірювання входила в рівняння вимірювання з протилежними знаками
, . (1.15)
Середнє з результатів двох таких вимірювань
, (1.16)
буде вільне від систематичної похибки тому що систематична складова похибки входить в останнє рівняння з різними знаками.
Систематичні похибки з відомими значеннями і знаками можуть бути вилучені і після проведення вимірювань при обробці їхніх результатів. З цією метою у непоправлені результати спостережень вводяться поправки , або ці результати помножують на коригувальний коефіцієнт
, або . (1.17)
Коригувальний коефіцієнт. Числовий коефіцієнт , на який помножують результат вимірювання з метою вилучення систематичної похибки.
Результати вимірювання, отримані після введення поправки та (або) із врахуванням коригувального коефіцієнта, називають поправленими.
Ефективним способом зменшення систематичних похибок є їх рандомізація, тобто переведення у випадкові. Нехай, наприклад, буде n однотипних засобів вимірювання із систематичною похибкою однакового походження; якщо для даного засобу ця похибка постійна, то від пристрою до пристрою вона змінюється випадково. Тому вимірювання однієї і тієї самої величини всіма засобами і усереднення результатів одержаних спостережень дозволять значно зменшити цю похибку.