Погрешности измерительных приборов

До сих пор мы не принимали во внимание ошибки прибора. В то же время показания любого измерительного прибора по ряду причин отличаются от истинного значения измеряемой величины; другими словами, прибор обладает погрешностью. Погрешность прибора разделяют на основную и дополнительную.

Основная погрешность

Основная погрешность прибора обусловлена его устройством, качеством изготовления и состоянием. Эту погрешность образуют, в частности, следующие факторы:

· неточная градуировка шкалы у линейки, штангенциркуля, микрометра; неточная градуировка и установка шкалы у электроизмерительных приборов;

· трение подвижных частей в весах, индукционных, емкостных и пьезо-датчиках, стрелочных электроизмерительных приборах;

· остаточные деформации в различных узлах и в чувствительных элементах датчиков;

· изменение электрических и магнитных свойств материалов – «старение» магнитов, изменение проводимости катушек, шунтов и добавочных сопротивлений, окисление контактов;

· собственное потребление энергии электроизмерительными приборами.

Дополнительная погрешность

Дополнительная погрешность прибора обусловлена влиянием таких внешних причин, как:

· температура, влажность и давление окружающей среды;

· внешние электрические и магнитные поля;

· продолжительность прогрева прибора;

· отклонение частоты и формы кривой питающего напряжения от стандартных зависимостей.

Предельная ошибка прибора

В паспорте прибора обычно указывается его наибольшая суммарная абсолютная ошибка – так называемая предельная ошибка δ. Максимальная погрешность δ, даваемая штангенциркулем и микрометром, как правило, нанесена на самом приборе.

Сведения о предельной ошибке некоторых приборов, часто применяемых в лабораторном практикуме, содержатся в таблице 1.1.2.

Класс точности

Погрешность электроизмерительных приборов принято характеризовать классом точности, который определяется как выраженное в процентах отношение предельной абсолютной погрешности δ к максимальному (номинальному) значению x_ном измеряемой данным прибором величины

	(7.2.1)

В зависимости от качества изготовления электроизмерительные приборы в нашей стране характеризуются классом точности, выраженным одним из следующих чисел: 0.02; 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 2.5; 4.0. Более грубым приборам класс точности не присваивается. Класс точности изображается на шкале прибора одним из приведенных чисел, взятым в кружок.

Если известен класс точности прибора, то его предельную ошибку δ можно найти по формуле

δ = (класс точности × xном) / 100.	(7.2.2)

У хороших измерительных приборов цена деления шкалы согласована с классом точности. Пользуясь такими приборами, нецелесообразно на глаз оценивать доли деления, если эти доли не отмечены на шкале.

Ошибка прибора

Погрешность прибора ∆_пр определяется через предельную погрешность δ выражением [2]

Dпр = tp,n × ,	(7.3.1)

в которое входит коэффициент Стьюдента t_p,n (см. параграф 8.3) для бесконечного количества измерений . В соответствии с таблицей 1.1.1 для принятого нами значения надежности p = 0.95 коэффициент t_p,n = 2, и для погрешности прибора получаем

Dпр = δ	(p = 0.95).	(7.3.2)