Практические работы по метрологии
Практические работы по метрологии
Практическое занятие 1. Единицы физических величин
ХI Генеральная конференция по мерам и весам, состоявшаяся в 1960 г. в Париже, утвердила Международную систему единиц (СИ), к настоящему времени она используется в большинстве стран мира. В России принят ГОСТ 8.417 «Единицы величин», который устанавливает наименования единиц физических величин, обозначения, определения и правила применения этих единиц.
Основные и производные единицы
К настоящему времени в СИ приняты семь основных единиц (ГОСТ 8.417, табл. 1), соответствующих семи основным величинам, а также ряд производных единиц (ГОСТ 8.417, табл. 2, 3, 4). Производные единицы образуются из основных единиц при помощи уравнений связи между величинами, отражающих законы природы. Например, производная единица давления Р – паскаль (Н/м2, кг×м-1×с-2) – образована из уравнения связи 
, где F – сила, направленная перпендикулярно к некоторой поверхности (в ньютонах), S – площадь этой поверхности (в метрах квадратных). Поскольку величины F и S являются также производными, их следует выразить через соответствующие уравнения связи (F – через второй закон Ньютона F = m×a, где a – ускорение). Таким образом, получаем уравнение связи давления Р с основными величинами (массой m, перемещением l и временем t):
(1)
Размерность
Связь производной величины с основными величинами отражает ее размерность. Например, размерность давления исходя из уравнения (1) такова:
dim P = dim (l-1×m×t-2) = L-1MT-2
где dim – размерность (от лат. dimension); L, M, T – размерности основных величин - соответственно, длины, массы и времени; -1, -2 – показатели размерности
Внесистемные единицы
Наряду с системными единицами в некоторых случаях используют и внесистемные единицы (ГОСТ 8.417, табл. 5, 6 и приложение В), имеющие особые наименования (микрон, тонна, бар, калория, морская миля и др.).
Например, при измерении давления ранее применялись различные единицы. В СИ принята одна единица давления – Паскаль. Временно допускается к использованию бар (1 бар = 1×105 Па). Другие единицы давления – миллиметры ртутного столба, атмосфера физическая, килограмм-сила на квадратный сантиметр – применять не рекомендуется.
Временно допускаемые к применению внесистемные единицы постепенно изымают из обращения в соответствии с международными соглашениями. Например, в морской навигации всех стран традиционно используют такие единицы, как морская миля и узел. Переход на единицы СИ в этой области возможен лишь в будущем.
4. Приставкик наименованиям единиц
Если числовые значения получаются настолько большими или малыми, что они заканчиваются или начинаются большим числом нулей, то в таких случаях удобно пользоваться кратными или дольными единицами (с помощью приставок к наименованиям единиц: мега, кило, дека и др.). Список приставок с указанием переводных множителей приведен в ГОСТ 8.417, табл. 8. Причем использование двух и более приставок подряд не допускается. Например, вместо наименования единицы микрокилограмм следует писать миллиграмм.
Для единообразия представления значений величин следует применять определенные кратные и дольные единицы, рекомендованные ГОСТ 8.417 (приложение Г).
В кратных и дольных единицах площади и объема, а также других величин, образуемых возведением в степень, показатель степени относится ко всей единице, взятой вместе с приставкой, например
1 км2 = (103м)2 = 106м2
1 см3 = (10-2м)3 = 10-6м3
Неправильно относить приставку к исходной единице, возведенной в степень, например, нельзя считать, что 1 см3 = 1с(м3) = 0,01 м3.
Правила написания единиц
С целью обеспечения взаимопонимания при написании обозначений единиц необходимо соблюдать определенные правила:
между последней цифрой числа и единицей оставляют пробел;
обозначения единиц, образованных по фамилиям ученых, пишут с заглавной буквы;
в обозначениях единиц, образованных делением, используют одну горизонтальную или косую черту и др.
Например, не допускается запись 20Ом, 5 квт, 2 Вт/м2/К. Подробный перечень правил написания обозначений единиц приводится в п. 8 ГОСТ 8.417.
Задачи
1. Запишите основные величины СИ и их размерности.
2. Назовите производные единицы СИ, имеющие специальные названия.
3. Выведите размерности производных физических величин: энергии; работы.
4. По размерности определите наименования физических величин, в определения которых входит одна из основных единиц СИ – моль: L-3N; L2MT-2N-1; L2MT-2q-1N-1.
5. По размерности определите, какие это физические величины: q; LT-1; LT-2; Т-1; l; L-2J; L-1MT-1; LMT-3q-1.
6. По справочным данным удельное сопротивление меди r = 1,7×10-2 Ом×мм2/м. Выразите r в единицах СИ.
7. Скорость автомобиля 20,9 м/с. Каким должно быть показание спидометра, градуированного в километрах в час?
8. По справочным данным плотность латуни равна 8,14 г/см3. Выразите плотность латуни в килограммах на кубический метр.
9. При измерении массового расхода нефти показание поплавкового расходомера типа РП составило 18 кг/с. Выразите массовый расход нефти в тоннах в часах.
10. Погрешность мембранного преобразователя давления не более 5 мм вод. ст. Выразите погрешность в единицах СИ.
11. Угловая скорость вала турбины 380 рад/с. Найдите частоту вращения вала в оборотах в минуту.
12. По данным контрольных измерений плотность раствора серной кислоты составляет 1250 кг/м3. Каким должно быть показание ареометра, градуированного в граммах на кубический сантиметр?
13. Мановакууметр типа МВ-1/4 градуирован в килопаскалях. Как бы выглядела его шкала при использовании ранее принятых единиц физических величин (мм рт. ст., кгс/см2, атм)?
14. При испытаниях автомобиля ВАЗ 2109 в заданном режиме установлено, что мощность двигателя 80,9 кВт. Выразите мощность двигателя в лошадиных силах.
15. Для производственных целей израсходовано 6,741 ГДж электрической энергии. Выразите расход электрической энергии в киловатт-часах.
16. Фундамент Останкинской телевизионной башни оказывает на почву давление 0,27 МПа. Какая сила давления фундамента распределяется на 1 м2 почвы?
17. К каком соотношении должны были бы находиться миллиграмм и микрокилограмм, если бы приставки давались килограмму?
18. Запишите значения физических величин, используя приставки с учетом рекомендаций ГОСТ 8.417 (приложение Г): 5,3×1013 Ом; 10,4×1010 Гц; 2,5×107 Н; 4,7×104 м2; 6×10-10 м3; 0,0098 с; 7,65×106 г; 6,3×10-14 Ф; 12×10-2 Вт
19. Запишите правильно и обоснуйте необходимые исправления в записях, сделанных при метрологической экспертизе: 2,6 кгс-2/м; 2,56 Нм; 0,1 мкм, 0,5 мкм или 0,8 мкм; 77 ± 1мм; 1 рад/с; 2 дал; от -0,1 Н до +0,2 Н; 5 кг/с2×м.
20. Запишите правильно и обоснуйте исправления ошибочных записей: 28,1 м-2×кд×ср; 120±3 Па; от -5 К до +5 К; 6,02 Кл×м; 2 м моль; 31 м2×кг/с2; 0,5 ммин; 20°С; 4 кг м/с3/К.
21. При контроле конструкторского документа отмечены следующие записи, вызвавшие сомнения нормоконтролера: 220В; 18°27¢; 28²8; 57±2 К; 118Н ± 3Н; при напряжении 110 В, 127 В и 220 В; от -5 мм до +8 мм; 3 сА; 2 м2×кг/с/А; 8,6 кг/м×с; 3,1 м×кг×К-1/с2. Запишите приведенные единицы правильно.
22. Укажите на допущенные ошибки в записи результатов измерений 1000кВт; 5°75.
23. Обязателен ли был выбор основной единицы – метра? На чем отразится в первую очередь выбор другой единицы в качестве основной, например, аршина, дюйма, мили и т.д.?
24. При чтении технического журнала Вам встретились обозначения в %, ‰, ppm. Что они означают?
25. В англоязычных странах одной из национальных мер массы является унция. Что больше: грамм или унция?
26. Какие единицы временно допущены к применению в сельском хозяйстве и при определении массы драгоценных камней?
Задания для самостоятельной работы
1. Напишите формулы размерности указанных физических величин, выразите единицы величин через основные единицы СИ и приведите наименования единиц (следует использовать ГОСТ 8.417, табл. 2, 3, 4, Г1).
| Вариант | Физическая величина |
| тепловой поток | |
| удельная теплоемкость | |
| разность потенциалов | |
| поток магнитной индукции | |
| частота | |
| мощность | |
| электрическое сопротивление | |
| количество движения | |
| электрическая емкость | |
| динамическая вязкость | |
| яркость | |
| напряженность магнитного поля | |
| напряженность электрического поля | |
| энтропия | |
| диэлектрическая проницаемость | |
| индуктивность | |
| магнитная проницаемость | |
| электрический заряд | |
| теплопроводность | |
| удельное количество теплоты | |
| электрическое напряжение | |
| электрическая проводимость | |
| количество электричества | |
| удельная теплоемкость | |
| количество теплоты | |
| мощность | |
| электрическая емкость | |
| напряженность электрического поля | |
| частота | |
| электрическое сопротивление |
2. Выразите значения физических величин в единицах СИ (следует использовать ГОСТ 8.417, табл. 5, 7, В1).
| Вариант | Значения величин | ||||
| 750 мм рт. ст. | 15 мкл | 2×10-5 т/мл | 1,5 пк | 55 т/га | |
| 20 г/мл | 0,9 га/ч | 50 км/сут | 6 мл/ч | 15 об/мин | |
| 90 км/ч | 5 мл/т | 2 об/мин | 120° | 10 мм рт. ст. | |
| 1,6 л/ч | 180 об/ч | 200 га | 100 кгс/см2 | 3,8 г/л | |
| 8 мкл/мин | 100 л.с. | 30 км/сут | 70 кг/га | 25 об/мин | |
| 3,5 ккал | 740 мм рт. ст. | 1,8 л/мин | 2 мг/см3 | 100 км/ч | |
| 20 км/сут | 2,6 л/ч | 150 об/ч | 200 га | 10 мм рт. ст. | |
| 20 г/мл | 50 т/ч | 1,5 а.е. | 4 об/мин | 100 кал | |
| 45° | 40 мм рт. ст. | 7 л/мин | 5 мкг/см3 | 80 см/ч | |
| 10 кгс/см2 | 3 мг/л | 90° | 50 км/сут | 16 мл/ч | |
| 2,5 ккал | 75 л.с. | 20 л/мин | 200 г/км3 | 50 км/мес. | |
| 3 св.год | 5 т/мин | 2 об/ч | 135° | 20 мм рт. ст. | |
| 4 дптр | 15 л/мин | 200 г/мм3 | 1000 км/год | 5 т/ч | |
| 360° | 40 мм рт. ст. | 70 л/мин | 5 г/мм3 | 80 км/мес | |
| 50 км/ч | 10 т/га | 4 об/мин | 20° | 50 пк | |
| 5 ккал | 70 л.с. | 40 л/сут. | 200 мг/м3 | 100 км/ч | |
| 60 мм рт. ст. | 15 мг/л | 2 г/см3 | 10 км/ч | 90 т/мин | |
| 270 кВт×ч | 200 га | 7 л/мин | 5 г/мм3 | 800 км/год | |
| 8 кар | 500 л/год | 10 об/ч | 90° | 2 мм рт. ст. | |
| 5 ккал | 80 бар | 7 дал/мин | 2 кг/га | 100 км/мин | |
| 48 ккал | 50 л.с. | 18 мл/мин | 3 мг/см3 | 60 км/ч | |
| 10 мм/мин | 5 л/ч | 150 об/ч | 20 га | 40 кгс/см2 | |
| 20 г/мл | 70 т/ч | 1,5 а.е. | 4 об/мин | 80 кал | |
| 120 об/ч | 25 мкл | 5 га/ч | 50 км/сут | 100 л.с. | |
| 6 мл/т | 5 об/мин | 150° | 750 мм рт. ст. | 1,8 л/ч | |
| 85 км/ч | 30 км/сут | 65 кг/га | 1,2 пк | 75 т/га | |
| 8 мл/ч | 30 кгс/см2 | 250 га | 150 л.с. | 3,4 г/л | |
| 12 мкл/мин | 4×10-6 т/мл | 25 об/мин | 25 об/мин | 20 г/мл | |
| 6 т/мин | 4,5 об/ч | 500 г/мм3 | 600 км/год | 2 дптр | |
| 25 л/мин | 30 мм рт. ст. | 1,5 св.год | 135° | 15 т/ч |
3. Запишите значения физических величин, используя приставки для обозначения кратных и дольных единиц (следует использовать ГОСТ 8.417, табл. 8 и рекомендации Г1).
| Вариант | Значения величин | ||||
| 2×104 м | 34×10-5 А | 5×10-19 Гц | 3,4×10-11 м2 | 4×109 м3 | |
| 4×10-10 г | 4×10-6 м3 | 4×10-20 м2 | 5×10-12 Ф | 6×1010 Дж | |
| 8×1011 Гц | 2×109 м3 | 5×10-12 Ф | 7×105 Дж | 4×10-21 г | |
| 5×10-12 Ом | 6×1024 с | 4×1012 м3 | 15×107 Ф | 3×10-8 Дж | |
| 1,8×1012 Па | 1,5×10-10 Кл | 2,3×1016 Вб | 5×10-19 Гц | 3,4×10-10 м3 | |
| 5×10-2 Ом | 14×10-6 Гц | 5×10-13 Па | 3×109 Дж | 4×1015 м3 | |
| 4×108 м3 | 7×1014 Дж | 3×107 В | 5×10-17 Гц | 3×102 Н | |
| 8×1011 Гц | 6×1021 Дж | 4×1012 кд | 15×10-12 м3 | 1,4×10-3 А | |
| 5×102 Па | 14×10-8 А | 3×1013 Дж | 6×109 м3 | 5×10-4 Ф | |
| 5×10-5 Ом | 4×105 м2 | 5×10-11 м3 | 3×104 Вт | 9×1012 с | |
| 4×10-12 м2 | 5×10-6 м3 | 4×10-19 с | 5×10-2 Ф | 6×10-7 Кл | |
| 8×1010 Н | 6×10-2 См | 4×104 кд | 15×10-13 Ф | 1,4×10-9 м3 | |
| 5×10-4 См | 4×10-7 Гц | 5×10-4 м | 3×108 м3 | 8×10-10 м2 | |
| 4×10-11 Кл | 8×10-5 м3 | 4×108 г | 5×10-16 Ф | 6×105 Дж | |
| 2,5×1010 Гц | 6×107 Па | 20×1010 м2 | 1,5×10-11 Ф | 1,4×10-8 м3 | |
| 8×1011 м3 | 6×1023 В | 4×10-8 А | 12×10-12 Ф | 15×10-4 кг | |
| 2,5×10-3 Ом | 10×10-5 м3 | 7×104 м2 | 9×109 Дж | 4×104 кд | |
| 4×10-7 м | 4×10-8 м3 | 7×108 г | 5×10-13 Ф | 2×105 Дж | |
| 8×1011 Гц | 7×10-4 м2 | 4×10-12 Н | 1,5×10-13 м3 | 16×10-2 Тл | |
| 5,5×10-7 Ом | 40×10-5 Гц | 5×107 м2 | 6×1010 Дж | 6×1017 Вт | |
| 2,5×10-10 г | 5×10-6 м3 | 4×10-20 м2 | 5×10-12 Ф | 6×1010 Дж | |
| 2×105 Дж | 7×108 г | 5×10-13 Ф | 4×10-8 м3 | 4×10-7 м | |
| 4×108 м3 | 7×1014 Дж | 3×107 В | 5×10-17 Гц | 3×102 Н | |
| 5×10-2 Ом | 14×10-6 Гц | 5×10-13 Па | 3×109 Дж | 4×1015 м3 | |
| 8×1010 Н | 6×10-2 См | 4×104 кд | 15×10-13 Ф | 1,4×10-9 м3 | |
| 15×10-4 кг | 4×10-8 А | 12×10-12 Ф | 6×1023 В | 8×1011 м3 | |
| 4×104 кд | 7×104 м2 | 9×109 Дж | 10×10-5 м3 | 2,5×10-3 Ом | |
| 4×10-10 г | 4×10-6 м3 | 4×10-20 м2 | 5×10-12 Ф | 6×1010 Дж | |
| 1,6×10-2 Тл | 6,5×10-12 Н | 1,5×10-13 м3 | 7×10-4 м2 | 8×1011 Гц | |
| 6×1017 Вт | 5×107 м2 | 6×1010 Дж | 30×10-5 Гц | 4,5×10-7 Ом |
4. Запишите правильно следующие значения физических величин (следует использовать ГОСТ 8.417, п. 8).
| Вариант | Значения величин | |||||
| 150КВт | 90° С | 50±1 В | 95 Нм | 110 Вт/м2/К | 210 °К | |
| 50 m/с | 127В | 95 Нм/с-1 | 110 Ватт/м2/К | 100 ° С | 50 В ±1 | |
| 5 m/сек | 273 °К | 100Ам | 50±5 гр. | 90 км/час | 9°,46 | |
| 100° К | 110 В/м2/К | 95 Н×м/с-1 | 10 Ам. | 100° К ± 5 | 110В/м2/К×с | |
| 50±5 мкм | 5 Н×м/сек-1 | 90 км/час | 1°,46 | 10 мм. рт.ст. | 5 сек | |
| 100 ° С | 110В/м2/К | 50±0,5 м. | 10 мм. рт. ст. | 5 Н×м/сек-1 | 50±0,5 Ам | |
| 90 км/час | 10 ° С | 5 сек-1 | 50±0,5 м. | 110В/м2/К-1 | 5 м/s2 | |
| 50 Н×м/сек-1 | 10 ° С/час | 40 км/час | 5 Н×метр/с-1 | 5 секунд | 5 В/s | |
| 220 м2кг/с3/А. | 50,0±0,5 м | 110Вт/м2/К | 109 ° С | 98 Н×м/сек-1 | 3 Джоуль/кг×°С | |
| 100 ° С | 70 км/час | 10В/м2×К | 90 км./ч. | 5 Нм | 50 Н×м/сек-1 | |
| 5 кm/сек | 273 °К | 100Ам | 150±5 гр. | 90 км в час | 9°,46 | |
| 100° К±5 | 120 В/м2/К | 9 Н×м/с-1 | 10 Амп. | 100 ° | 110В/м2/К×с | |
| 50±5 мк м | 5 Н×м/сек-1 | 90 км/час | 1°,4 ¢ | 10 мм. рт.ст. | 5 сек | |
| 100 ° С | 110В/м2/К | 50±0,5 м. | 10 мм. рт. ст. | 5 Н×м/сек-1 | 50±0,5 Ам | |
| 80 км/час | 10 ° С | 5 сек-1 | 50±0,5 м. | 110В/м2/К-1 | 5 м/s2 | |
| 50 Н×м/сек-1 | 10 ° С/час | 40 км/час | 5 Н×метр/с-1 | 5 секунд | 5 В/s | |
| 220 м2кг/с3/А. | 50,0±0,5 м | 110Вт/м2/К | 109 ° С | 98 Н×м/сек-1 | 3 Джоуль/°С/кг | |
| 100 ° С | 70 км/час | 10В/м2×К | 90 км./ч. | 5 Нм | 50 Н×м/сек-1 | |
| 100КВт/мин | 90 ° С | 50±1 В | 95 Нм | 220 Вт/м2/К | 210 °К | |
| 50 m/с | 127В | 95 Нм/с-1 | 110 Ватт/м2/К | 100 ° С | 50 В ±1 | |
| 220 м2кг/с3/А. | 50,0±0,5 м | 110Вт/м2/К | 109 ° С | 98 Н×м/сек-1 | 3 Джоуль/кг×°С | |
| 100 ° С | 70 км/час | 10В/м2×К | 90 км./ч. | 5 Нм | 50 Н×м/сек-1 | |
| 5 кm/сек | 273 °К | 100Ам | 150±5 гр. | 90 км в час | 9°,46 | |
| 100° К±5 | 120 В/м2/К | 9 Н×м/с-1 | 10 Амп. | 100 ° | 110В/м2/К×с | |
| 100° К | 110 В/м2/К | 95 Н×м/с-1 | 10 Ам. | 100° К ± 5 | 110В/м2/К×с | |
| 50±5 мкм | 5 Н×м/сек-1 | 90 км/час | 1°,46 | 120 мм. рт.ст. | 5 сек | |
| 100 ° С | 110В/м2/К | 50±0,5 м. | 10 мм. рт. ст. | 5 Н×м/сек-1 | 50±0,5 Ам | |
| 90 км/час | 10 ° С | 5 сек-1 | 50±0,5 м. | 110В/м2/К-1 | 5 м/s2 | |
| 50 Н×м/сек-1 | 10 ° С/час | 40 км/час | 5 Н×метр/с-1 | 5 секунд | 5 В/s | |
| 50±5 мк м | 5 Н×м/сек-1 | 90 км/час | 1°,4 ¢ | 10 мм. рт.ст. | 5 сек |
Понятие о погрешностях
Измерения не могут быть выполнены абсолютно точно. Всегда имеется некоторая неопределенность в значении измеряемой величины. Эта неопределенность характеризуется погрешностью – отклонением измеренного значения величины от ее истинного значения. В значительной мере погрешность результата измерения обусловлена точностью прибора. Эту погрешность называют также инструментальной (приборной), она является одной из основных метрологических характеристик средств измерений.
Инструментальная погрешность – это наиболее значимая составляющая погрешности результата измерения[*]. Значение инструментальной погрешности устанавливают заранее при испытаниях средства измерения и записывают в нормативно-техническую документацию на виды средств измерений (как предел допускаемой погрешности).
Теоретически погрешность средства измерения – это разность между показанием прибора и истинным значением измеряемой величины. Однако в связи с тем, что истинное значение величины остается неизвестным, на практике вместо него используют действительное значение величины, полученное при помощи более точного средства (метода) измерения. Таким образом, погрешность средства измерения D может быть найдена по формуле
D = Хизм - Хд
где Хизм – показание средства измерения, Хд – действительное значение величины (его также называют опорным или эталонным)
Например, при определении правильности показаний стрелочных весов на них была установлена гиря массой 0,500 кг. Показания стрелки весов 0,490 кг. Погрешность составляет D = – 0,010 кг.
Классы точности
Для многих средств измерений, применяемых в повседневной практике, принято деление по точности на классы. Класс точности определяется пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей[‡], а также другими свойствами средств измерений, влияющими на точность. В зависимости от формы представления погрешности средств измерений (D, d, g) применяют различные способы обозначений классов точности, основные указанные ниже.
| Форма представления погрешности | Пример обозначения класса точности средства измерения | Предел допускаемой основной погрешности |
| Абсолютная | А, В, С I, II, III 3б, 2а | D=±а |
| Относительная |  1,5 0,5/0,2 | d =±1,5 %  |
| Приведенная | 0,5 | g =±0,5 % |
Пример. Имеются три вольтметра: класса 1,0 с номинальным напряжением 300 В, класса 1,5/1,0 на 220 В и класса 2,5 на 150 В. Определить, какой из вольтметров обеспечит большую точность измерения напряжения в точке 130 В.
Решение. По классу точности определим предельно допускаемые абсолютные погрешности в точке 130 В. Для первого вольтметра:
В, для второго: 
, 
В, для третьего: 
В. Второй вольтметр точнее.
Задачи
1. Температура в масляном термостате измеряется эталонным палочным стеклянным термометром и поверяемым парогазовым термометром. Первый показал 111 °С, второй 110 °С. Определите действительное значение температуры, поправку к показаниям поверяемого прибора и его относительную погрешность.
2. Основная приведенная погрешность амперметра со шкалой 100 А, составляет 2,5 %. Определите возможную абсолютную погрешность для первой и последней отметок шкалы (1 и 100 А).
3. Расшифруйте следующие условные обозначения классов точности: 0,5 – моста сопротивлений; 0,05/4×10-6 – магазина сопротивлений; 2/0,2 – цифрового вольтметра; 3в – весов; 1,5 – омметра; 0,4 – мембранного манометра.
4. Назовите нормируемое значение для приборов, шкалы которых приведены ниже.
 |  |
5. Определите абсолютную и относительную погрешности измерений, если показание вольтметра с пределом измерений 300 В класса 2,5 составило 100 В.
6. Определите относительную погрешность измерения в начале шкалы (для 30 делений) для прибора класса 0,5, имеющего шкалу 100 делений. Во сколько раз эта погрешность больше погрешности на последнем – сотом делении шкалы прибора?
7. Двумя пружинными манометрами на 600 кПа измерено давление воздуха в камере компрессора. Образцовый манометр имеет погрешность 1 % от верхнего предела измерения, технический 4 %. Первый показал 300 кПа, второй 290 кПа. Оцените возможное истинное значение давления. Определите относительную погрешность измерения давления обоими манометрами.
8. При определении класса точности ваттметра, рассчитанного на 750 Вт, получили следующие данные: 47 Вт – при мощности 50 Вт, 115 Вт – при 100 Вт, 204 Вт – при 200 Вт, 413 Вт – при 400 Вт, 728 Вт – при 750 Вт. Какой класс точности прибора?
9. Для пружинных манометров установлены классы точности 0,15; 0,25; 0,4; 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10. На каком принципе построен это ряд?
10. Сравните погрешности измерений давления в 70 кПа пружинными манометрами классов точности 0,2 и 1,0 с пределами измерений на 600 и 100 кПа, соответственно. Какой из этих приборов точнее?
11. Для измерения напряжения используются два вольтметра: V1 (Uном = 30 В, класс 2,5) и V2 (Uном = 150 В, класс 1,0). Определите, какой из вольтметров более точный, если первый показал 19,5 В, а другой – 20 В.
12. Имеем результаты измерений: (0,47±0,05) мм; (647,4±0,6) мм; (5580±5) г; (2689,44±0,27) г. Какой из результатов наиболее точный, а какой – наиболее грубый?
13. При поверке дистанционного парогазового термометра класса точности 2,5 с пределом измерений 100 °С были получены следующие показания эталонных ртутных термометров в оцифрованных точках поверяемого. Оценить годность прибора.
| Поверяемые точки, °С | ||||||
| При повышении t, °C | 0,1 | |||||
| При понижении t, °C |
14. Оцените годность пружинного манометра класса точности 1,0 на 60 кПа, если при его поверке методом сличения с эталонным манометром класса точности 0,2 в точке 50 кПа при повышении давления было зафиксировано 49,5 кПа, а при понижении 50,2 кПа (подсказка: определите вариацию показаний прибора).
15. Проведено однократное измерение термо-ЭДС автоматическим потенциометром класса точности 0,5 со шкалой 200 – 600 °С. Оцените максимальную относительную погрешность прибора на отметке 550 °С. Зависит ли относительная погрешность от показаний прибора?
16. При измерении расхода калориметрическим расходомером измерение мощности нагревателя производилось по показаниям амперметра и вольтметра. Оба эти прибора имели класс точности 0,5, работали в нормальных условиях и имели, соответственно, шкалы 0 – 5 А и 0 – 30 В. Измеренная сила тока равна 3,5 А, напряжение 24 В. Определите мощность нагревателя и погрешность измерения мощности.
17. При поверке технического амперметра класса точности 4,0 с верхним пределом 5 А получены следующие показания прибора при прямом и обратном ходе:
| Поверяемый амперметр, А | |||||||||
| Эталонный амперметр, А | 1,2 | 2,2 | 2,9 | 3,8 | 4,8 | 3,9 | 2,9 | 2,3 | 1,1 |
Найдите абсолютную, относительную и приведенную погрешности, а также вариацию показаний прибора. Оцените годность прибора.
18. Калибровка вольтметра методом сравнения с показаниями эталонного прибора дала следующие результаты:
| Поверяемый прибор, В | Эталонный прибор, В | |
| при увеличении | при уменьшении | |
| 1,020 | 1,025 | |
| 1,990 | 2,010 | |
| 2,980 | 2,990 | |
| 3,975 | 3,960 | |
| 4,950 | 4,975 |
Определите наибольшую относительную и приведенную погрешность.
19. В цепь током 15 А включены четыре амперметра со следующими параметрами:
| Класс точности | Шкала, А |
| 1,0 | 0 – 50 |
| 1,5 | 0 – 30 |
| 2,5 | 0 – 20 |
| 0,5 | -50 – 50 |
Определите, какой из приборов обеспечит большую точность измерений силы тока.
20. Имеются три вольтметра: класса 1,0 с номинальным напряжением 300 В, класса 1,5 на 220 В и класса 2,5 на 150 В. Определить, какой из вольтметров обеспечит большую точность измерения напряжения 130 В.
21. В технических условиях на амперметры и вольтметры типа Э8027 указано, что минимальное значение вероятности безотказной работы равно 0,96 за 2000 ч. Сколько приборов из 100 приборов данного типа после 2000 ч работы, как правило, будут нуждаться в ремонте?
22. Через резистор сопротивлением 10 Ом протекает ток 2,5 А. При измерении падения напряжения вольтметр показал 24,5 В. Определите абсолютную и относительную погрешность измерения напряжения.
Задания для самостоятельной работы
1. Показание вольтметра класса точности К, шкала которого проградуирована от Uн до Uв, составляет U В. Чему равно измеряемое напряжение?
| Вариант | Исходные данные | ||
| Класс точности К | Шкала Uн … Uв, В | Показание U, В | |
| 0,25 | 0…200 | 124,5 | |
 0,1 | 0…10 | 5,46 | |
| -100…100 | |||
| 0,2 | -5…5 | -3,50 | |
| 0,2/0,1 | -50…50 | -25,65 | |
| 0,5/0,2 | 100…500 | 350,33 | |
| 0,2/0,1 | 0…50 | 48,695 | |
| 0,5/0,2 | -100…100 | 65,345 | |
| 1,5 | -300…300 | -150,5 | |
| 0,1/0,05 | 0…25 | 10,250 | |
 1 | -100…100 | ||
| 0,4 | -5…5 | -3,50 | |
| 0,2/0,1 | -50…50 | -45,6 | |
| 0,6/0,2 | 100…500 | 250,0 | |
| 0,25 | 0…200 | 154,5 | |
 0,15 | 0…10 | 5,4 | |
| 0,2/0,15 | -50…50 | -25,0 | |
| 0,4/0,2 | 100…500 | 450,3 | |
| 0,25/0,1 | 0…50 | 48,8 | |
| 0,5/0,25 | -100…100 | 60,00 | |
| 0,25/0,1 | 0…50 | 30,65 | |
| 0,6/0,2 | 0…100 | 85,65 | |
| 0,2 | -50…50 | -25,80 | |
| 0,5/0,25 | 100…500 | 460,75 | |
| 1,5 | -300…300 | -150,5 | |
| 0,1/0,05 | 0…25 | 20,250 | |
 1 | -250…250 | ||
| 0,25 | -5…5 | -2,50 | |
| 0,25 | 0…200 | 164,5 | |
| 1,6 | 0…10 | 8,5 |
2. В цепь током I включены последовательно три амперметра (их параметры приведены в таблице). Необходимо оценить погрешность, вносимую каждым прибором и определить, какой из амперметров точнее.
| Вариант | Ток I, А | 1-й амперметр | 2-й амперметр | 3-й амперметр | |||
| Класс точности | Шкала Iн…Iв | Класс точности | Шкала Iн…Iв | Класс точности | Шкала Iн…Iв | ||
| 15,05 | 0,1 | 0…50 | 0,1/0,05 | 0…30 | 0,2/0,1 | 0…30 | |
| 20,50 |  0,5 | 0…25 | 0,2/0,1 | 0…50 | 0,1/0,05 | 0…100 | |
| 25,8 | 0,1/0,05 | -30…30 | 0,2/0,1 | -30…30 | 0,1 | 0…50 | |
| -10,04 | 0,2/0,1 | -50…50 | 0,1/0,05 | -100…100 | 0,05 | -25…25 | |
| 7,8 | 0,1 | 0…50 | 0,15 | 0…40 |  0,2 | 0…10 | |
| 20,05 | 0,5 | 0…25 | 0,25 | -25…25 | 0,25 | 0…25 | |
| 10,38 | 0,15 | -30…30 | 0,1/0,05 | -20…20 | 0,2 | 0…20 | |
| -30,56 | 0,2 | -50…50 | 0,2/0,1 | -50…50 | 0,1 | -50…50 | |
| -15,90 | 0,2/0,1 | -50…50 |  0,1 | -30…30 | 0,1/0,05 | -25…25 | |
| 8,2 |  0,5 | 0…30 | 0,25 | -50…50 | 0,15 | -25…25 | |
| 7,0 | 0,1 | 0…50 | 0,5 | 0…40 |  0,2 | 0…10 | |
| 25,0 |  0,4 | 0…25 | 0,25 | -25…25 | 0,25 | 0…25 | |
| 10,4 | 0,15 | -30…30 | 0,1/0,05 | -25…25 | 0,2 | 0…25 | |
| -30,8 | 0,2 | -50…50 | 0,2/0,1 | -50…50 | 0,15 | -50…50 | |
| -20,90 | 0,2/0,1 | -50…50 |  0,2 | -30…30 | 0,1/0,05 | -25…25 | |
| 8,2 |  0,6 | 0…30 | 0,25 | -50…50 | 0,15 | -25…25 | |
| 18,0 | 0,1 | 0…50 | 0,1/0,05 | 0…30 | 0,2/0,15 | 0…30 | |
| 20,50 |  0,5 | 0…25 | 0,2/0,1 | 0…50 | 0,1/0,05 | 0…100 | |
| 25,5 | 0,1/0,05 | -30…30 | 0,2/0,1 | -30…30 | 0,1 | 0…50 | |
| -10,0 | 0,2/0,1 | -50…50 | 0,1/0,05 | -100…100 | 0,05 | -25…25 | |
| 20,0 |  0,6 | 0…25 | 0,25 | -25…25 | 0,25/1,15 | 0…25 | |
| 10,5 | 0,15 | -30…30 | 0,1/0,05 | -25…25 | 0,4 | 0…25 | |
| -35,5 | 0,2 | -50…50 |  0,2/0,1 | -50…50 | 0,15 | -50…50 | |
| -18,5 | 0,2/0,1 | -50…50 | 0,2 | -30…30 | 0,1/0,05 | -25…25 | |
| 20,0 | 0,2/0,1 | 0…50 |  0,15 | 0…30 | 0,1/0,05 | -25…25 | |
| 10,2 |  0,6 | 0…30 | 0,25 | -50…50 | 0,15 | -25…25 | |
| 18,0 | 0,1 | 0…50 | 0,1/0,05 | 0…30 | 0,2/0,15 | 0…30 | |
| 22,50 |  0,5 | 0…25 | 0,25/0,1 | 0…50 | 0,1/0,05 | 0…100 | |
| 25,50 |  0,4 | 0…25 | 0,2/0,1 | 0…50 | 0,1/0,05 | 0…100 | |
| 15,6 | 0,1/0,05 | -30…30 | 0,2/0,1 | -30…30 | 0,1 | 0…50 |
Оцените погрешность контроля одного из технологических параметров камерной печи. Измерительная установка включает датчик, промежуточный преобразователь и вторичный записывающий прибор. Инструментальные погрешности приведены в таблице.
| Вариант | Контролируемый параметр Наши рекомендации |