Основные методы электрических измерений. 
Погрешности измерительных приборов

Существует два основных метода электрических измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения. В методе непосредственной оценки измеряемая величина отсчитывается непосредственно по шкале прибора. При этом шкала измерительного прибора предварительно градуируется по эталонному прибору в единицах измеряемой величины. Как правило, такая градуировка производится на заводе при изготовлении прибора. Достоинства этого метода — удобство отсчета показаний прибора и малая затрата времени на операцию измерения. Метод непосредственной оценки широко применяется в различных областях техники для контроля и регулирования технологических процессов, в полевых условиях, на подвижных объектах и т. д. Недостаток метода — сравнительно невысокая точность измерений.

В методе сравнения измеряемая величина сравнивается непосредственно с эталоном, образцовой или рабочей мерой. В этом случае точность измерений может быть значительно повышена. Метод сравнения используется главным образом в лабораторных условиях, он требует сравнительно сложной аппаратуры, высокой квалификации операторов и значительных затрат времени. В последнее время метод сравнения автоматизирован.

Практика показывает, что при всяком измерении непрерывной величины неизбежна некоторая погрешность Д — разница между измеренным А_т и действительным А значениями измеряемой величины:

Эта разница носит название абсолютной погрешности измерения. Она определяется систематическими и случайными погрешностями прибора, а также ошибками оператора.

Систематические погрешности изменяются по определенному закону и возникают вследствие факторов, которые могут быть учтены: влияние внешних условий (температура, радиация, электромагнитные поля), несовершенство метода измерения, несовершенство измерительного прибора.

Случайные погрешности возникают вследствие факторов, которые не поддаются непосредственному учету. Оценку случайных погрешностей можно произвести только при очень большом числе повторяющихся измерений, используя методы теории вероятностей.

Ошибки оператора (в записи, в определении цены деления прибора и др.), обычно легко выявляемые в ряду наблюдений по значительным отклонениям результата измерения от средних или примерно ожидаемых значений, исключают из записей и при обработке результатов измерения не учитывают.

Для более полной характеристики измерений вводят понятие относительной погрешности измерения 5:

Величины Д и б характеризуют точность измерения. Во многих случаях возникает необходимость охарактеризовать точность прибора. Для этой цели вводится понятие приведенной погрешности измерения:

где А_м — максимальное значение шкалы прибора, г. е. предельное значение измеряемой величины.

Наибольшая приведенная погрешность определяет класс точности прибора. Если, например, класс точности амперметра равен 1,5, то это означает, что наибольшая приведенная погрешность б" = 1,5% Если прибор рассчитан на измерение токов до 15 А, то абсолютная погрешность измерения этим прибором составит.

Если указанным прибором измерить ток 10 А, то относительная погрешность измерения не превысит.

если тем же прибором измерить ток 1 А, то относительная погрешность измерения не превысит.

Этот пример показывает, что при точных измерениях прибор надо подбирать так, чтобы измеряемая величина приходилась на вторую половину шкалы.

Различают основную и дополнительную приведенные погрешности. Основная приведенная погрешность возникает при нормальных условиях работы, указанных в паспорте прибора и условными знаками на шкале. Дополнительные погрешности возникают при эксплуатации прибора в условиях, отличных от нормальных (повышенная температура окружающей среды, сильные внешние магнитные поля, неправильная установка прибора и др.).

Карточка № 11.2 (181).

Основные методы электрических измерений. Погрешности измерительных приборов.

Продолжение карт. № 11.2