Практичне заняття №4
Тема роботи: Визначення
метрологічних характеристик засобів вимірювальної техніки.
Мета роботи: Ознайомитися та навчитись визначати основні метрологічні
характеристики засобів вимірювань.
Теоретичні відомості
Метрологічні характеристики – характеристики
засобів вимірювальної техніки, які нормуються для визначення результату
вимірювання, їхніх основних та додаткових похибок за визначених умов проведення
вимірювань (повірок).
У технічній документації на
засоби вимірювань визначаються умови контролю метрологічних характеристик;
об'єм вибірки, кількість точок вимірювань та їх розміщення у діапазоні
вимірювань, допустимі похибки вимірювань, умови проведення експериментів.
Метрологічні характеристики контролюються щодо відповідності регламентованих
значень як експериментальними, так і розрахунковими методами.
Для кожного типу
засобів вимірювань встановлюють свої метрологічні характеристики. Метрологічні
характеристики, що встановлюються нормативно-технічними документами, називають нормованими
метроло-гічними характеристиками, а визначені експериментально – дійсними
метрологічними характеристиками.
До нормованих метрологічних характеристик відносять:
1. Розмах шкали засобу
вимірювальної техніки – вибирається зі стандартного ряду
шкал для відповідних вимірюваних величин.
2. Межі допустимої похибки засобу
вимірювальної техніки – нормуються приведеною похибкою,
яка відповідає його класу точності.
3. Основні похибки засобу
вимірювальної техніки відповідно до нормативно-технічної документації для
відповідного засобу наводяться у вигляді сумарної похибки: ∆ – межа допустимої
абсолютної похибки при довірчій імовірності не менше 0,95; ∆в – межа допустимої
випадкової складової похибки при довірчій імовірності не менше 0,95;
σ(∆в) – межа допустимого середнього квадратичного відхилення випадкової складової
похибки; ∆с – межа допустимої систематичної
складової похибки при р – 0,95; М(∆С) – математичне
сподівання систематичної складової похибки.
В інтервал, обмежений допустимими
основними похибками ∆, ∆в, та ∆с, мають вкладатися не менше
90 % усіх можливих значень основних похибок.
4. Додаткові похибки – визначаються для
кожної з величин, що впливають на вимірювання, відповідно до
нормативно-технічної документації, а також регламентуються межі цих похибок.
Додаткові похибки регламентуються зазвичай для нових або закордонних засобів
вимірювань, які використовуються у промисловості.
5. Час проведення вимірювання
фізичної величини чи технологічного параметра.
6. Термін експлуатації засобів
вимірювальної техніки.
Також основними МХ
ЗВТ є ціна поділки; похибки;
показання; варіація показань; діапазон вимірювань; номінальне і дійсне значення;
чутливість і поріг чутливості; градуювальна характеристика; надійність; дрейф
показань.
Чутливість
електровимірювального приладу. Під чутливістю S електровимірювального
приладу розуміють відношення лінійного або кутового переміщення покажчика
(стрілки) da до зміни
величини dx, яка вимірюється, і зумовила це переміщення:
Розмірність
чутливості залежить від характеру вимірюваної величини: чутливість приладу до
струму, чутливість приладу до напруги і т.д. Наприклад, якщо стрілка
міліамперметра відхилилась на одну поділку при протіканні через нього струму
величиною 0,5 mA, то чутливість буде:
S = 1 / 0,5 = 2 под/mA.
Ціна поділки шкали приладу. Перед
початком проведення електричних вимірювань необхідно визначити ціну поділки
шкали приладу, тобто, значення вимірюваної електричної величини, що викликає
відхилення стрілки (вказівника) приладу на одну поділку. В загальному випадку
ціна поділки є різницею значень вимірюваної величини для двох сусідніх поділок
шкали. Ціна поділки залежить від верхньої і нижньої межі вимірювання приладу і
від числа поділок шкали. Особливо це треба мати на увазі тоді, коли
використовується при вимірюванні прилад, в якого верхня межа вимірювань має
декілька значень (рис. 1).
Наприклад, в
електричне коло ввімкнено амперметр, верхня межа якого встановлена на 5А (рис. 1), а шкала приладу має 100 поділок, то
ціна поділки такого приладу дорівнює:
.
Чутливість приладу в даному випадку дорівнюватиме: .
Клас
точності.
Однією з важливих характеристик електровимірюваль-ного приладу є клас точності,
який необхідно знати при визначенні похибки вимірюваної величини. Залежно від
ступеня точності показів електровимірю-вальні прилади поділяються на вісім
класів, що позначаються відповідно числами: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5 (2);
2,5 (3); 4,0.
Клас точності вказується на шкалі приладу числом. Наприклад, клас
точності приладу, показаного на рисунку 1,
дорівнює 0,5.
Клас точності приладу, це задане у відсотках
відношення допустимої основної абсолютної похибки приладу в робочій частині
шкали до верхньої межі вимірювального приладу. Основною похибкою називається
похибка при нормальних умовах роботи приладу (певна температура, нормальне
положення приладу, відсутність магнітних і електричних полів і т.д.). Причинами
основної похибки є тертя в опорах рухомої частини приладу, неточність
градуювання і нанесення шкали і т.д.). Робочою частиною у випадку рівномірної
шкали є вся шкала, для нерівномірної – від 25% до 100% від верхньої межі шкали.
Індивідуальні
завдання
Визначити
основні метрологічні характеристики засобів вимірювальної техніки згідно даних
наведених в таблиці 1.
У табл. 1 приведені
варіанти індивідуальних завдань. Номер варіанта завдання відповідає
порядковому номеру прізвища студента в журналі групи.
Таблиця 1
В№ |
Прилад |
Одиниці вимірю-вання |
Діапазон
вимірю-вань |
Значення вимірювальної
величини |
Число поділок шкали/число поділок вказівника |
Абсолютна
похибка |
1 |
Амперметр |
А |
0…10 |
2 |
50/10 |
0,01 |
Ватметр |
Вт |
0…2000 |
1000 |
100/50 |
25 |
|
Омметр |
Ом |
0…1 |
0,1 |
20/2 |
0,01 |
|
2 |
Вольтметр |
U |
0…300 |
222 |
50/37 |
3 |
Манометр |
Па |
0…1000 |
200 |
50/10 |
5 |
|
Секундомір |
с |
0…60 |
50 |
60/50 |
0,1 |
|
3 |
Ватметр |
Вт |
0…1000 |
500 |
50/25 |
10 |
Секундомір |
с |
0…60 |
30 |
60/30 |
0,2 |
|
Омметр |
Ом |
0…10 |
5 |
20/10 |
0,05 |
Продовження табл. 1
4 |
Вольтметр |
U |
0…50 |
20 |
50/20 |
0,25 |
Манометр |
Па |
0…500 |
100 |
50/10 |
2 |
|
Секундомір |
с |
0…60 |
40 |
60/40 |
0,12 |
|
5 |
Амперметр |
А |
0…5 |
4 |
50/40 |
0,01 |
Ватметр |
Вт |
0…5000 |
3000 |
50/30 |
25 |
|
Омметр |
Ом |
0…1000 |
200 |
50/10 |
1,25 |
|
6 |
Вольтметр |
U |
0…50 |
15 |
50/15 |
0,5 |
Манометр |
Па |
0…10000 |
5000 |
50/25 |
35 |
|
Секундомір |
с |
0…60 |
55 |
60/55 |
0,15 |
|
7 |
Амперметр |
А |
0…10 |
9 |
10/9 |
0,01 |
Ватметр |
Вт |
0…100 |
90 |
50/45 |
1,5 |
|
Омметр |
Ом |
0…5 |
5 |
20/20 |
0,01 |
|
8 |
Амперметр |
А |
0…10 |
2 |
50/10 |
0,01 |
Ватметр |
Вт |
0…2000 |
1000 |
100/50 |
25 |
|
Омметр |
Ом |
0…1 |
0,1 |
20/2 |
0,01 |
|
9 |
Вольтметр |
U |
0…300 |
222 |
50/37 |
3 |
Манометр |
Па |
0…1000 |
200 |
50/10 |
5 |
|
Секундомір |
с |
0…60 |
50 |
60/50 |
0,1 |
|
10 |
Амперметр |
А |
0…10 |
2 |
50/10 |
0,01 |
Ватметр |
Вт |
0…2000 |
1000 |
100/50 |
25 |
|
Омметр |
Ом |
0…1 |
0,1 |
20/2 |
0,01 |
|
11 |
Вольтметр |
U |
0…300 |
222 |
50/37 |
3 |
Манометр |
Па |
0…1000 |
200 |
50/10 |
5 |
|
Секундомір |
с |
0…60 |
50 |
60/50 |
0,1 |
|
12 |
Амперметр |
А |
0…10 |
2 |
50/10 |
0,01 |
Ватметр |
Вт |
0…2000 |
1000 |
100/50 |
25 |
|
Омметр |
Ом |
0…1 |
0,1 |
20/2 |
0,01 |
|
13 |
Вольтметр |
U |
0…300 |
222 |
50/37 |
3 |
Манометр |
Па |
0…1000 |
200 |
50/10 |
5 |
|
Секундомір |
с |
0…60 |
50 |
60/50 |
0,1 |
|
14 |
Амперметр |
А |
0…10 |
2 |
50/10 |
0,01 |
Ватметр |
Вт |
0…2000 |
1000 |
100/50 |
25 |
|
Омметр |
Ом |
0…1 |
0,1 |
20/2 |
0,01 |
|
115 |
Амперметр |
А |
0…10 |
2 |
50/10 |
0,01 |
Ватметр |
Вт |
0…2000 |
1000 |
100/50 |
25 |
|
Омметр |
Ом |
0…1 |
0,1 |
20/2 |
0,01 |
|
16 |
Вольтметр |
U |
0…300 |
222 |
50/37 |
3 |
Манометр |
Па |
0…1000 |
200 |
50/10 |
5 |
|
Секундомір |
с |
0…60 |
50 |
60/50 |
0,1 |
|
117 |
Амперметр |
А |
0…10 |
2 |
50/10 |
0,01 |
Ватметр |
Вт |
0…2000 |
1000 |
100/50 |
25 |
|
Омметр |
Ом |
0…1 |
0,1 |
20/2 |
0,01 |
|
18 |
Вольтметр |
U |
0…300 |
222 |
50/37 |
3 |
Манометр |
Па |
0…1000 |
200 |
50/10 |
5 |
|
Секундомір |
с |
0…60 |
50 |
60/50 |
0,1 |
|
19 |
Амперметр |
А |
0…10 |
2 |
50/10 |
0,01 |
Ватметр |
Вт |
0…2000 |
1000 |
100/50 |
25 |
|
Омметр |
Ом |
0…1 |
0,1 |
20/2 |
0,01 |
|
20 |
Вольтметр |
U |
0…300 |
222 |
50/37 |
3 |
Манометр |
Па |
0…1000 |
200 |
50/10 |
5 |
Контрольні запитання
1)
Що являє собою
клас точності приладу?
2)
Скільки існує
класів точності електровимірювальних приладів?
3)
Які Вам відомі
метрологічні характеристики засобів вимірювань?
4)
Що таке чутливість
приладу та ціна поділки, як вони визначаються?