Метрология, методы и приборы технических измерений

Электромеханические приборы состоят из относительно простой измерительной цепи и измерительного механизма.

Измерительная цепь - совокупность преобразовательных элементов, которая обеспечивает преобразование измеряемой величины в другую величину, воздействующую на измерительный механизм (например, преобразует переменный ток в постоянный).

Измерительный механизм состоит из механических элементов (пружин, катушек, магнитов), взаимодействие которых вызывает их взаимное перемещение.

Электронные измерительные приборы - это электронные устройства: усилители, счетчики, дешифраторы, электронные ключи и т.д.

Каждый измерительный прибор имеет отсчетное устройство, которое позволяет производить отсчет измеряемой величины. Измерительная информация может быть представлена в аналоговой или цифровой форме. Следовательно, в зависимости от способа обработки и представления измерительной информации приборы делятся на аналоговые и цифровые.

В аналоговых измерительных приборах выходные сигналы, а следовательно, и показания являются непрерывными функциями изменения измеряемой величины.

В цифровых измерительных приборах вырабатываются дискретные сигналь измерительной информации, а показания представляются в цифровой форме.

Электромеханические измерительные приборы классифицируются по многим признакам, большинство из которых содержится в условных обозначениях, наносимых на шкалы или корпуса приборов.

Электронные измерительные приборы по характеру измерений и виду измеряемых величин делятся на 20 подгрупп, которым присваиваются буквенные обозначения:

А - приборы для измерения силы тока;

В - приборы для измерения напряжения;

Е - приборы для измерения параметров компонентов и цепей с сосредоточенными постоянными;

Р - приборы для измерения параметров элементов и трактов с распределенными постоянными;

М - приборы для измерения мощности;

Ч - приборы для измерения частоты и временных интервалов;

Ф - приборы для измерения фазовых сдвигов и группового времени запаздывания;

С - приборы для наблюдения, измерения и исследования формы и спектра сигнала;

X - приборы для наблюдения и исследования характеристик радиоустройств;

И - приборы для импульсных измерений;

И - приборы для измерения напряженности поля и радиопомех;

У - усилители измерительные;

Г - генераторы измерительные;

Д - аттенюаторы и приборы для измерения ослаблений;

К - комплексные измерительные установки;

Л - приборы для измерения параметров электронных ламп и полупроводниковых приборов;

Ш - приборы для измерения электрических и магнитных свойств материалов;

Э - измерительные устройства коаксиальных и волноводных трактов;

Я - блоки радиоизмерительных приборов;

Б - источники питания для измерений и радиоизмерительных приборов.

Приборы в подгруппах разделяются по признакам основной выполняемой функции на виды, которым присваивается буквенно-цифровое обозначение, состоящее из обозначения подгруппы и номера вида (например, В2 - вольтметры для измерения постоянного напряжения, ВЗ - вольтметры для измерения переменного напряжения, В7 - универсальные вольтметры).

Приборы каждого вида по совокупности технических характеристик и очередности разработок разделяются на типы, которым присваивается порядковый номер модели. Полное обозначение прибора будет следующим: В7-27.

Для модернизированных приборов после цифры, обозначающей тип, ставятся в алфавитном порядке буквы, соответствующие очередной модернизации (В7-27А). Конструктивная, но не электрическая модификация обозначается порядковой цифрой после косой черты (В7-27А/1). При обозначении комбинированных приборов после буквы подгруппы ставится буква К (ФК2-18 - прибор для измерения фазовых сдвигов и параметров четырехполюсников). На приборах, предназначенных для эксплуатации в тропическом климате, после обозначения типа ставится буква Т (В7-27Т).

Назначение средства измерения оговаривается в полном его наименовании. Оно указывает, какую физическую величину измеряют или что воспроизводится с его помощью. Использование средства измерения не по прямому назначению может привести к получению ложных данных, повреждению самого средства измерения или участка схемы, к которому оно подключено. Следовательно, назначение средства измерения можно считать его метрологической характеристикой.

Область применения средства измерения - количественная характеристика. Она имеет вид системы неравенств, ограничивающей с одной или с обеих сторон диапазон измерения (воспроизведения). Она включает в себя диапазоны возможного изменения измеряемых или воспроизводимых физических величин; диапазоны допустимого изменения невоспроизводимых физических величин (амплитуды, частоты, формы, стабильности питающих напряжений); диапазоны допустимого изменения внешних условий; требования к согласованию средств измерений с внешними цепями.

В зависимости от формы представления показаний средства измерения классифицируются следующим образом:

· показывающие, т.е. допускающие только отсчет показаний;

· регистрирующие, т.е. допускающие не только отсчет, но и регистрацию показаний в форме диаграмм (самопишущие приборы) или распечатки в цифровой форме (печатающие приборы).

По условиям применения средства измерения классифицируются следующим образом:

· приборы общего применения, предназначенные для использования в различных радиоэлектронных устройствах независимо от их назначения;

· приборы специальные (сервисные), предназначенные для измерения параметров сигналов в определенных устройствах;

· встроенные приборы, входящие в состав радиоэлектронных устройств.

Проведенные работы по стандартизации позволили в последние годы создать измерительные приборы, которые могут использоваться как для общего применения, так и в качестве сервисных и встроенных. Например, электронные вольтметры, частотомеры, генераторы и другие приборы конструктивно выполняются в виде блоков, которые можно переносить или вставлять в стойки и создавать из отдельных модулей (блоков) измерительные устройства.

Вся совокупность измерительных приборов для электронных измерений условно разбивается на три группы:

· приборы для измерения параметров и характеристик электрических сигналов (амперметры, вольтметры, ваттметры, частотомеры, осциллографы);

· приборы для измерения параметров и характеристик электрических цепей (омметры, приборы для измерения емкости, индуктивности и др.);

· источники измерительных сигналов (измерительные генераторы).

По принципу действия различают:

· приборы прямого действия (преобразования);

· приборы сравнения (компенсационного преобразования).

Прибором прямого действия (рисунок 10.1) называется измерительный прибор, в котором происходит одно или несколько преобразований входного сигнала в одном направлении (т.е. без применения обратной связи). Тип индикаторного устройства ИУ определяется принадлежностью прибора к той или иной группе (аналоговые, цифровые, показывающие, регистрирующие). Измеряемая величина X последовательно преобразуется в величину Хп и затем отображается на индикаторном устройстве.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Х Х1 Х2

Прибором сравнения (рисунок 10.2) называется измерительный прибор, предназначенный для непосредственного сравнения измеряемой величины с величиной, значение которой известно.

Известная величина воспроизводится набором мер. Измеряемая величина подвергается прямому преобразованию в преобразователях П1 ... Пn, и по цепи обратной связи сигнал Хn через П1', ... Пm' управляет значением меры. В схеме сравнения измеряемый сигнал сравнивается со значением меры.

При полной компенсации в установившемся режиме X=X-Xm=0. Изменением коэффициента преобразования цепи обратного преобразования добиваются нулевых показаний индикаторного устройства ИУ. Значение измеряемой величины будет Хm. Так реализуется нулевой метод. Если используется дифференциальный метод, то добиваются показаний индикаторного устройства X=X-Xm=0. При этом индикаторное устройство фиксирует ?Х, а измеряемая величина будет равна X=Xm- X.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 10.2 Цепь прямого преобразования

В зависимости от условий эксплуатации измерительные приборы делятся на полевые и лабораторные. Полевые приборы, как правило, применяются для работы на открытом воздухе и в сложных метеорологических условиях, обладают повышенной устойчивостью к механическим нагрузкам и температурно-влажностным колебаниям. Лабораторные измерительные приборы используются в закрытых помещениях с ограниченным спектром климатических и механических воздействий.

11. ОСНОВНЫЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Характеристики средств измерений позволяют оценить свойства средства измерений и возможности его применения в заданных условиях эксплуатации. К ним относятся метрологические и технические характеристики.

Метрологические характеристики оказывают решающее влияние на результаты и погрешности измерений.

К основным метрологическим характеристикам относят следующие:

· чувствительность или цена деления шкалы;

· входной импеданс;

· вариация показаний;

· динамические характеристики;

· погрешности средств измерений;

· выходной код;

· число разрядов;

· цена единицы наименьшего разряда кода приборов с цифровым отсчетом.

Чувствительность измерительного прибора характеризует реакцию прибора на изменение сигнала на входе и равняется отношению изменения сигнала на выходе прибора Да к вызывающему его изменению измеряемой величины АХ:

(11.1)

Цена деления, или постоянная прибора, - это величина, обратная чувствительности:

 (11.2)

Она равна значению физической величины, приходящемуся на одно деление шкалы.

Шкалы приборов могут быть равномерными и неравномерными. У равномерной шкалы одному делению шкалы соответствует одно и то же значение измеряемой величины. Если шкала неравномерна, то одному и тому же делению шкалы соответствуют разные значения измеряемой величины. У неравномерной шкалы обычно нормируется минимальная цена деления.

Иногда употребляют такое понятие, как порог чувствительности (предельная чувствительность) - наименьшее изменение входной величины, способное вызывать заметное изменение показаний прибора.

Входной импеданс (ZBX) определяет влияние средства измерения на исследуемую схему. За счет потребления некоторой мощности средство измерения может изменить режим работы маломощного источника входного сигнала, что приводит к появлению погрешности измерения. Входной импеданс - величина комплексная.

Вариация показаний измерительного прибора (выходного сигнала измерительного преобразователя) - это разность показаний измерительного прибора, соответствующая данной точке диапазона измерений при двух направлениях медленного изменения параметра входного сигнала. Причиной вариации показаний является трение в опорах подвижной части измерительного механизма.

Такие характеристики, как выходной код, число разрядов кода, относятся к цифровым измерительным приборам.

Динамические характеристики - это характеристики инерционных свойств средства измерения. Они определяют зависимость параметров выходного сигнала средства измерения от меняющихся во времени величин: параметров входного сигнала, нагрузки, внешних факторов - и нормируются передаточной функцией (характеризующей связь между входным и выходным сигналом), графиками амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик, временем установления показаний или быстродействием (величиной, обратной времени установления показаний).

Время установления показаний прибора - промежуток времени с момента изменения измеряемой величины до момента установления показаний. Иногда вместо этого термина употребляют термин «время срабатывания». Время установления показаний зависит от системы прибора и его конструкции. Желательно, чтобы запаздывание между изменением измеряемой величины и моментом установления показаний прибора было наименьшим. У приборов прямого преобразования «запаздывание» показаний прибора характеризуется так называемым временем успокоения.

Строго говоря, под временем успокоения следовало бы понимать тот промежуток времени, который проходит с момента изменения измеряемой величины до момента, когда стрелка займет положение, соответствующее новому значению измеряемой величины. Поэтому время успокоения можно определить следующим образом: это промежуток времени, прошедший с момента изменения измеряемой величины до момента, когда указатель прибора не удаляется от окончательного положения более чем на 1% длины шкалы. Согласно стандарту, время успокоения для большинства типов приборов не должно превышать 4 с.

К динамическим характеристикам относятся также разрешающая способность, диапазон измеряемых величин, диапазон рабочих частот и диапазон влияющих величин.

Разрешающая способность - минимальная разность двух значений измеряемых однородных величин, которая может быть различима прибором.

В техническом описании прибора обычно указывают параметры, которые можно объединить в группу количественных характеристик, определяющих область применения. Область применения характеризуется совокупностью трех групп физических величин: диапазона измеряемых величин; диапазона рабочих частот; диапазона влияющих величин.

Диапазон измеряемых величин - это минимальное и максимальное значения величин, которые могут быть измерены с заданной точностью.

Диапазон рабочих частот - полоса частот, в пределах которой возможна эксплуатация прибора или измерения производятся с погрешностью, не превышающей заданную величину.

Диапазон влияющих величин - это диапазон внешних величин, от которых могут зависеть показания приборов (температуры, внешних полей, ускорений и т.д.).

При выходе за пределы диапазонов, определяющих область применения средства измерения, измерения становятся вообще невозможными или осуществляются с погрешностью, превышающей допустимую для данного средства измерения.

В технической документации каждого средства измерения указывается его назначение, т.е. основные функции средства измерения и область его применения. Характеристика назначения средства измерения может включать в себя предельные значения неинформативных параметров и рабочие условия применения средства измерения.

Надежность измерительного прибора - количественная характеристика, определяющая способность прибора выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки в определенных режимах и условиях эксплуатации. Надежность может быть установлена одним из следующих показателей:

· минимальным значением вероятности безотказной работы на заданное время;

· минимальным значением наработки до первого отказа, или минимальным значением наработки на отказ (не менее 1000 часов);

· минимальным значением параметра потока отказов;

· максимальным значением интенсивности отказов.

Метрологическая надежность - вероятность нахождения основных метрологических характеристик и в первую очередь погрешности в допустимых пределах в течение определенного времени.

Надежность средства измерения характеризуется показателями безотказности (наработка на отказ не менее 1000 часов), долговечности (средний срок службы более 8 лет или средний ресурс более 5000 часов) и ремонтопригодности (среднее время восстановления работоспособности прибора от 10 минут до 96 часов).

Гарантийный срок эксплуатации не должен быть менее 18 месяцев со дня ввода средства измерения в эксплуатацию.

В зависимости от значений влияющих величин, характеризующих климатические и механические воздействия в рабочих условиях применения, а также предельные условия транспортирования, средства измерения делятся на семь групп. С увеличением номера группы условия применения ужесточаются.

В нормативно-технической документации содержатся требования к электропитанию, времени установления рабочего режима и продолжительности непрерывной работы, к электрической прочности и сопротивлению изоляции, а также требования безопасности.

Принцип действия прибора, область применения, рабочее положение прибора, классы точности, прочность изоляции и другие метрологические и технические характеристики обозначаются на корпусе прибора с помощью специальных обозначений, регламентированных ГОСТ 23217-78 «Приборы электроизмерительные аналоговые с непосредственным отсчетом. Наносимые условные обозначения».

12. ВЫБОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

12.1 Планирование измерений

Процесс решения любой измерительной задачи разбивается на три этапа:

· подготовка измерений - планирование измерительного эксперимента и создание всех необходимых предпосылок для эксперимента, направленного на получение измерительной информации;

· проведение измерений - экспериментальное определение результатов наблюдений;

· обработка измерительной информации с целью получения результата измерения.

Цель измерения состоит в получении информации о количественных характеристиках или параметрах устройства для оценки его состояния или поведения при проектировании, производстве, испытаниях и эксплуатации. Иными словами, цель эксперимента - определение размера физической величины.

Несмотря на большое разнообразие измерительных задач, их решение обычно складывается из определенной последовательности операций, начиная с постановки задачи и кончая получением результатов измерений.

Задача формулируется с учетом конечной цели измерений, определяющей назначение, условия получения и способы использования измерительной информации, и только после этого планируется процедура измерений, включающая:

· построение или выбор модели объекта измерения;

· определение наилучшего плана проведения эксперимента;

· выбор вида измерения (прямое, косвенное и т.д.);

· выбор средств измерения;

· учет условий, в которых выполняются измерения;

· учет взаимодействия объекта измерения со средствами измерения.

Измерения всегда базируются на априорной (известной до опыта) информации. На основе априорных данных строят или выбирают физическую или математическую модель объекта измерения. Это важный этап, так как ошибки, допущенные на этом этапе, в дальнейшем невозможно исправить. В ходе измерений модель объекта можно лишь уточнить, например, путем предварительных измерений. Несоответствие реального объекта приписываемой ему модели служит источником методической погрешности.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Одной из основных задач планирования измерений является выявление взаимосвязей между входными и выходными параметрами объекта и представление их в количественной форме в виде математической модели (рисунок 12.1).

На рисунке 12.1 х - внешнее воздействие; у - реакция системы; w -возмущающие воздействия (случайные).

Математическая модель представляет собой совокупность уравнений, условий и алгоритмических правил и позволяет анализировать и проектировать объекты, а также управлять ими.

Входные параметры, которые влияют на объект и могут быть измерены, называются факторами.

При пассивном эксперименте исследователь не имеет возможности воздействовать на объект, поэтому задача определения наилучшего плана эксперимента сводится к оптимальной организации пассивного сбора информации и включает в себя такие вопросы, как выбор интервалов времени между моментами измерений, задание числа выполняемых измерений, определение метода обработки результатов и т.д. Для решения указанных вопросов используют известные методы обработки результатов измерений.

В отличие от пассивного эксперимента активный связан с воздействием на ход процессов в изучаемом объекте и с возможностью выбора в каждом опыте тех уровней факторов, которые представляют интерес. Если какой-либо существенный фактор окажется неучтенным, то это может привести к значительному повышению погрешности эксперимента. С другой стороны, увеличение числа рассматриваемых факторов приводит к значительному возрастанию числа опытов, поэтому следует воспользоваться методами отсеивания несущественных факторов.

Методы планирования многофакторного эксперимента, в котором необходимо учитывать влияние многих независимых переменных, предполагают изменение всех факторов сразу, а не изучение влияния каждого из них в отдельности, как при традиционных способах составления планов. Такое многофакторное планирование более эффективно и позволяет значительно уменьшить погрешности определения интересующих экспериментатора величин.

Построение плана эксперимента сводится к выбору экспериментальных точек, симметричных относительно основного (нулевого) уровня, которым является исходная точка в многомерном факторном пространстве. Для этого для каждого фактора выбирают два крайних уровня, между которыми они будут варьироваться в ходе эксперимента.

После выделения параметров и характеристик объекта выбирают виды их измерений в зависимости от возможности реализации, а также от требуемой точности. При проведении измерений средства измерений взаимодействуют с объектом измерений. При этом объект и средства измерений влияют друг на друга, что может привести к некоторому изменению свойств объекта и показаний измерительного прибора. Так, входное сопротивление подключаемого средства измерения может существенно влиять на режим работы объекта и привести к погрешности в результатах измерений. При измерениях в цепях переменного тока следует учитывать влияние на объект не только активной составляющей входного сопротивления средства измерений, но и реактивной. На режим работы объекта и, следовательно, на результат измерений особенно сильно воздействуют емкостные составляющие входного сопротивления электронных осциллографов и вольтметров. Подключение вольтметра к колебательному контуру приводит к снижению частоты резонанса контура за счет входной емкости вольтметра, к снижению добротности контура за счет шунтирующего действия активной составляющей входного сопротивления этого прибора.

Стандартные методики измерений учитывают всевозможные источники погрешности измерений, регламентируют последовательность действий, обеспечивающих наименьшую погрешность измерений. При отсутствии стандартной методики производят аттестацию методики измерений, в ходе которой определяют сначала составляющие погрешности измерений, а затем и суммарную погрешность, значение которой и приписывают данной методике.

12.2 Выбор средств измерений

Правильный выбор средств измерений является необходимым условием получения достоверной измерительной информации. Поэтому основное внимание при выборе средств измерений для решения данной измерительной задачи уделяют обеспечению необходимой точности измерений в динамическом и частотном диапазонах изменения измеряемых параметров технических устройств. Одновременно учитывают и условия, в которых планируется использовать средства измерения, а также допустимую продолжительность измерения.

При анализе условий определяются

· уровни механических воздействий на средства измерения (вибрации, удары, линейные ускорения);

· значения климатических факторов (температура, влажность, атмосферное давление);

· наличие активной разрушающей среды, к воздействию которой не приспособлен прибор (агрессивные газы и жидкости, грибки);

· наличие сильных магнитных и электрических полей и защиты от них у выбираемых средств измерений.

В простых измерительных задачах, заключающихся в определении значений параметров несложных устройств, вопросы выбора и применения средств измерений решают, как правило, эвристически, на основе практического опыта. В этом случае рекомендации носят общий характер и сводятся к необходимости проверки следующих условий:

· средство измерений должно обеспечивать измерение параметров устройств с необходимой точностью. Быстродействием, в заданном диапазоне значений измеряемой физической величины, в определенных условиях окружающей среды (при фиксированном уровне внешних факторов);

· средства измерений должны быть приемлемыми по стоимости, эргономическими, массогабаритным и другим характеристикам.

Первоначально определяют типы средств измерений, пригодные по своему функциональному назначению, диапазонам измеряемых физических величин, стойкости к внешним воздействующим факторам, массогабаритным характеристикам.

После того как выбраны измерительные приборы, пригодные для указанных в измерительной задаче условий, необходимо правильно оценить, какой из них обладает наименьшей избыточностью по точностным характеристикам. Стремление произвести измерения с большей, чем это необходимо, точностью проводит к удорожанию измерений. В то же время снижение требований к точности ухудшает достоверность результатов измерений и обесценивает их.

Известные подходы к выбору средств измерений по точности основаны на рассмотрении двух различных случаев их использования:

1). для измерения параметров устройств;

2). для контроля параметров устройств.

В первом случае достигается значение предела допускаемой погрешности измерения меньшее, чем требуется. Во втором случае средства измерений выбираются из условия, что вероятности ложного и (или) необнаруженного отказа контролируемого параметра не должны превышать допустимых значений. Таким образом, задача выбора измерительного прибора сводится к определению соотношения между требуемым пределом допускаемой погрешности измерения и допуском на контролируемый параметр.

Исходными данными, необходимыми при выборе средства измерения по точности, являются

· состав измеряемых и контролируемых параметров устройств;

· значения допусков на отклонения контролируемых параметров и допустимые значения суммарной погрешности определения измеряемых параметров;

· допустимые значения условных вероятностей ложного и необнаруженного отказов для каждого из контролируемых параметров;

· законы распределения отклонений контролируемых параметров от своих номинальных значений.

12.3 Основные правила измерений

Об основных подходах к выбору средств измерений уже говорилось выше. К сказанному следует добавить следующее. Измерительные приборы выбираются на основании их технических характеристик в соответствии с измеряемой величиной, заданной точностью и диапазоном частот. Приборы должны оказывать малое влияние на работу исследуемых устройств. Наиболее часто значительные ошибки возникают из-за неправильного подбора приборов. Приборы должны быть исправны, поверены. Запрещается применение для измерений приборов с истекшим сроком поверки.

12.3.1 Составление схемы измерительной установки

При составлении схемы измерительной установки необходимо учитывать следующее:

· все приборы должны устанавливаться в правильное и устойчивое положение;

· соединительные провода должны иметь надежные контакты и хорошую изоляцию;

· приборы следует располагать так, чтобы удобно было производить отсчеты и манипулировать их органами настройки и управления;

· шкалы должны хорошо освещаться, должны быть приняты меры к устранению параллакса;

· при работе с высоковольтными установками необходимо установить ограждение;

· проводники должны быть как можно короче;

· располагать приборы следует так, чтобы исключить или свести к минимуму их влияние друг на друга.

12.3.2 Порядок проведения эксперимента

Необходимо заранее наметить порядок манипуляций и снятия отсчетов и строго его придерживаться во время измерений. Беспорядочные наблюдения имеют малую ценность. Излишняя торопливость также вредит делу. Следует избегать перерыва начатой серии наблюдений, особенно когда от их регулярности зависит исключение систематической погрешности. Если возникли сомнения в правильности полученных результатов, измерения необходимо произвести несколько раз.

12.3.3 Оформление результатов эксперимента

Достоверность измерений во многом зависит от качества ведения протокола. В протоколе должно быть отмечено следующее:

· род измерений и применяемый метод;

· время измерений;

· наименование и номера приборов;

· результаты эксперимента.

Отсчеты со шкал следует записывать в виде соответствующих таблиц и в такой форме, в какой они получены в процессе измерений. В протоколах должны быть отмечены все обстоятельства, которые могут оказать влияние на точность измерений.

Окончательные вычисления не следует накапливать или откладывать на долгий срок. Полезно часть их производить в процессе измерений. Бессистемные вычисления и измерения часто приводят к ошибкам результата, что затрудняет определение характера изменения изучаемого процесса, определение точности проведенных измерений и т.д.

В конечном счете качество измерений зависит от опыта экспериментатора, однако правила могут предохранить от грубых ошибок.

13 ПРАВИЛА ОКРУГЛЕНИЯ ЗНАЧЕНИЙ ПОГРЕШНОСТИ И РЕЗУЛЬТАТА НАБЛЮДЕНИЙ

Исходными данными для расчета являются нормируемые значения погрешности средства измерения, которые указываются всего с одной или двумя значащими цифрами. Следовательно, в окончательном значении рассчитанной погрешности должны быть оставлены одна-две значащие цифры. Например, если число 1,2 округляется до одной значащей цифры, то отбрасывание второго знака приводит к ошибке порядка 30-50%. И наоборот, если число 0,94 округлить до 0,9, то получается дезинформация, так как исходные данные не обеспечивают такой точности. В связи с этим приняты следующие правила округления значений:

1) погрешность результата измерения указывается двумя значащими цифрами, если первая из них равна 1 или 2, и одной, если 3 и более;

2) результат измерения округляется до того же десятичного разряда, которым оканчивается округленное значение погрешности;

3) округление производится лишь в конечном ответе, а все предварительные вычисления проводятся с одним-двумя лишними знаками.

Недостатком этих правил является тот факт, что относительная погрешность от округления изменяется скачком при переходе, например, от числа 0,29 [(0,30-0,29)/0,30=3 %] к числу 0,3 [(0,4-0,3)/0,3=30 %]. Следовательно, для устранения скачка относительной погрешности предлагается каждую декаду возможных значений округляемой погрешности делить на три части: от 0,1 до 0,2; от 0,2 до 0,5 и от 0,5 до 1,0 - и в каждой использовать свой шаг округления: 0,02; 0,05 и 0,1. Тогда ряд разрешенных к употреблению округленных значений погрешности получает вид 0,10-0,12-0,14-0,16-0,18-0,20-0,25-0,30-0,35-0,40-0,45-0,5-0,6-0,7-0,8-0,9-1,0. Преимущество этого способа округления состоит в том, что погрешность от округления на границах участков изменяется лишь от 5 до 10 %.

Следовательно, последние цифры результат должны соответствовать приведенному ряду.

14. ПРАВИЛА ПОСТРОЕНИЯ ГРАФИКОВ

14.1 Выбор размера графика

Нетрудно видеть, что определенному классу точности прибора соответствует определенный размер графика. Например, если прибор имеет класс точности 1,0, то наибольшая погрешность прибора составляет не более 0,01 от предела измерения. Следовательно, размер графика должен быть не более 2x100/1,0= 200 мм (или, в крайнем случае, 160 мм).

Если же прибор имеет класс точности 2,5, то желательный размер графика будет 2x100/2,5=80 мм (но не менее 64 мм).

Если прибор имеет класс точности 0,5, то график должен иметь следующий размер: 2x100/0,5=400 мм (не менее 320 мм).

14.2 Выбор формы графика

Если график имеет большой размер, то пользоваться им неудобно. Если же уменьшить размер графика, то будет вноситься дополнительная погрешность. В данном случае рациональным будет график с перенесенным масштабом (рисунок 14.1), когда сетка переносится с осей непосредственно на график. Этим достигаются определенная компактность и удобство использования без внесения дополнительной погрешности.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 14.1

Для многопредельных приборов строят несколько кривых в разных масштабах.

Для приборов с высоким классом точности (0,01 и выше) существует два способа обеспечения удобства пользования не в ущерб точности.

Первый - это замена графика числовой таблицей. Промежуточные значения величин при этом находят с помощью интерполяции.

Второй - это разбиение кривой на несколько отрезков и расположение их в одном месте. Значения величин на концах каждого отрезка определяются на основании сверки с эталоном.

ЛИТЕРАТУРА

1. Елизаров А.С. Электрорадиоизмерения: Учебник для вузов. - Мн.: Выш. шк., 1986. - 320 с.

2. Клаассен К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике. - М.: Постмаркет, 2000. - 350 с.

3. Мирский Г.Я. Электронные измерения. Издание 4-е, перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1984. - 184 с.

4. Архипенко А.Г., Белошицкий А.П., Ляльков СВ. Метрология, стандартизация и сертификация: Учеб. пособие. В 3 ч. 4.1. - Мн.: БГУИР, 1997.

5. Кузнецов В.А., Паньков А.Н., Подольский О.А. и др. Основы эксплуатации средств измерений. - М.: Радио и связь, .1984. - 184 с.

6. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1987.

Размещено на Allbest.ru