Источникомсистематических составляющих погрешностей являются: СИ, метод измерения, условия измерения, сам экспериментатор

По причинам возникновенияпогрешности принято делить на методические, инструментальные, внешние и субъективные.

Методические погрешностивозникают из-за несовершенства метода измерений, некорректности алгоритмов или формул, по которым производятся вычисления результатов измерений, из-за влияния выбранного CИ на измеряемые параметры сигналов и т.д.

Инструментальные погрешностивозникают из-за несовершенства СИ, т.е. от их собственных погрешностей.

Внешние погрешностисвязаны с отклонением одной или нескольких влияющих величин от нормальных значений или выходом их за пределы нормальной области.

Субъективные погрешностивызваны ошибками экспериментатора при отсчете показаний.

По характеру проявления измеряемой величиныв процессе измерений различаютстатические и динамические.

По условиям эксплуатации средств измеренийразличаютосновную и дополнительную погрешности.

Источникомсистематических составляющих погрешностей являются: СИ, метод измерения, условия измерения, сам экспериментатор.

Определить систематическую погрешность чрезвычайно сложно, но можно путем ввода поправки.Поправка –величина обратная абсолютной погрешности и обозначается П. Поправку можно рассчитать по формуле: П=-∆_п

3. Единицы измерений. Запись конечного результата измерений

Абсолютные единицы — результат прямых измерений одной или не­скольких величин с использованием значений физических констант.

Относительные единицы — измерения соотношения величины к од­ноименной величине, играющей роль единицы, или изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.

Для напряжения: 1 dB = 20lg (U1/U2) = 1,12;

Ndb = 20lg (Uвх /Uвых); Uвых = Uвх/ ²⁰√10^Ndb

Для мощности: 1dB = 10lg (P1/P2) = 1,25.

Запись конечного результата:

1)X = x̃ ± ∆_n; Ϭ = (∆_n / х_изм)*100; ∆_n = Ϭ*X_изм/100.

2)X = x̃ ± ∆_n; Ɣ = (∆_n / х_пред)*100; ∆_n = (Ɣ* X_пред) /100.

4. Классификация средств измерений (СИ) и основные параметры СИ

1) А —Приборы для измерения тока:

А2 ­­­­­­­­­­­­— Постоянного; А3— переменного; А1 — образцовый.

2) В —Приборы для измерения напряжения:

В2—Постоянного;В3 — переменного; В7— комбинированный прибор.

3) С —Приборы для наблюдения, измерения и исследования формы сигнала и спектра:

С1—осциллографы универсальные; С2—измерители коэффициента амплитудной модуляции (модулометры); СЗ— измерители девиации частоты (девиометры);С4—анализаторы спектра; С6—измерители нелинейных искажений; С7—измерители линейных искажений; С9—осциллографы специальные.

Средство измерений (СИ) — это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и хранящее единицу физическойвеличины, размер которой принимается неизменным (в пределах установ­ленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Основные параметры:

1)Диапазон показаний — это область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями школы.

2)Диапазон измерений — область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений.

3)Цена деления шкалы — разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

4)Точность измерений — качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины.

5)Чувствительность — отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины.

6)Погрешность измерения — отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

При конструировании средств измерений стремятся к тому, чтобы погрешность измерения была наименьшей, а другие метрологические показатели средств измерений находились в заданных пределах. Этого достигают сочетанием больших передаточных отношений с простотой и технологичностью конструкции. Необходимо также, чтобы по возможности ось шкалы прибора и контролируемый размер проверяемой детали располагались на одной прямой. Если это условие не выдерживается, то перекос и непараллельность направляющих измерительного прибора обусловливают значительные погрешности измерения.

5. Дать определение класса точности СИ и способы выражения класса точности

Класс точности – обобщенная характеристика СИ, определяемая пределами допускаемых

основных и дополнительных погрешностей, а так же другими свойствами СИ, влияющих на точность, значения которых устанавливают в соответствующих стандартах

СИ может иметь два и более класса точности. Например, при на при наличии двух или более диапазонов измерений одной и той же физической величины ему можно присвоить два или более класса точности. Приборы, предназначенные для измерения нескольких физических величин, так же могут иметь различные классы точности для каждой измеряемой величины.

Классы точности устанавливают на СИ при разработке на основании исследований и испытаний их представительной партии. Пределы допускаемых погрешностей нормируют и выражают в форме абсолютной ( ), относительной ( ) или приведенной ( си= ) погрешностей (далее индекс «СИ», для упрощения опущен). В общем случае, зная класс точности СИ, можно найти максимально допустимое значение абсолютной погрешности для всех точек диапазона:

= / 100

Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности:

где x – значение измеряемой величины, α,b – положительные числа.

Пределы допускаемой приведенной погрешности :

100=

– нормирующее значение, выражаемое в единицах абсолютной погрешности ∆;

p – отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда положительных чисел:

где n – 1,0,-1,-2 и т.д.

Пределы допустимой приведенной основной погрешности:

100= ,

,

где q – отвлеченное положительное число, выбираемое из рядя предпочтительных чисел.

6. Классификация приборов для измерения тока и напряжения

В соответствии с общей классификацией приборы для измерения силы тока образуют подгруппу А – амперметры. Внутри этой подгруппы выделяют амперметры постоянного тока (А2), переменного тока (А3), универсальные (А7) и преобразователи тока (А9).

Амперметры, как правило, проектируются на базе электромеханических приборов, которые по принципу своей работы позволяют измерять постоянные и переменные токи низкой частоты. На них распространяются требования ГОСТ 8711-78, который, в частности, устанавливает следующие классы точности: 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1; 1.5; 2.5; 4 и 5. Дополнение электромеханических приборов преобразователями переменного тока в постоянный позволяет значительно расширить их возможности и использовать для измерения тока на радиочастотах.

Гораздо более обширна классификация приборов для измерения напряжения – вольтметров, образующих очень распространенную подгруппу В. Среди приборов этой подгруппы выделяются вольтметры постоянного тока (В2), переменного тока(В3), импульсного тока (В4), фазочувствительные (В5), селективные (В6), универсальные (В7), измерители отношения, разности и нестабильности напряжений (В8), а также преобразователи напряжений (В9).

Вольтметры постоянного и переменного тока низкой частоты также могут проектироваться на базе электромеханических приборов по ГОСТ 8711-78. Однако, как правило, вольтметры - это представители электронных измерительных приборов в аналоговом или цифровом вариантах. На электронные аналоговые вольтметры распространяются требования ГОСТ 9781-78. В частности вольтметры видов В3…В7 дополнительно классифицируются по измеряемому параметру напряжения на вольтметры амплитудного (пиковые), среднеквадратического и средневыпрямленного напряжения. Они могут иметь классы точности 0,1; 0.2; 0.5; 1; 1.5; 2.5; 4; 5; 6; 10; 15; и 25

7. Измеряемые параметры тока и напряжения

Измерение параметров тока и напряжения довольно сложная метрологическая задача, связанная с обеспечением требуемого частотного диапазона и учета с обеспечением формы кривой измеряемого сигнала. Переменное напряжение характеризуется несколькими характеристиками, и его уровень может быть определен по амплитудному, действующему среднеквадратическому, эффективному или средневыпрямленному (постоянному) значению.

Мгновенное значение напряжения U(t)наблюдают на осциллографе или экранелюбого другого устройства и определяют для каждого момента времени.

Амплитуда (высота, пиковое значение) Um – наиболее мгновенное значение напряжения за время наблюдения, или за период. Измеренные напряжения могут иметь различный вид, например, форму импульсов, гармонических и негармонических колебаний – суммы синусоиды с постоянной составляющей.

Действующее (среднеквадратичное) напряжение определяется как корень квадратный из среднего квадрата мгновенного значения напряжения за время измерения (или за период)

При несинусоидальном периодическом сигнале квадрат действующего значения равен сумме квадратов постоянной составляющей и действующих значений гармоник.

Среднее значение напряжения равно среднему арифметическому всех мгновенных значений за период.

Средневыпрямленное значение (постоянная составляющая) напряжения определяется как среднее арифметическое абсолютных значений за период

Для напряжения одной полярности среднее и средневыпрямленное значения равны. В случае разнополярных напряжений эти два значения могут существенно отличаться друг от друга. Для гармонических напряжений Uср = 0,637Um.

Наибольшая потребность существует в измерении действующего значения, поскольку этот параметр связан с мощностью, нагревом, потерями. Часто же проще измерить амплитудное или средневыпрямленное значение и провести пересчет с применением коэффициентов амплитуды Ka и формы Kф: Ka = Um/U, Kф = U/Uср.в; Ka = 1,41; Kф = 1,11

8. Аналоговые вольтметры типа УД и ДУ. Преимущества и недостатки