Технологические измерения и приборы, страница 2

Дополнительная погрешность – возникает при отклонениях влияющих факторов от нормальных.

Три формы погрешности.

1.  Абсолютная погрешность

Δ=x―x₀

2.Относительная погрешность

3.Приведенная погрешность

где Х_n – диапазон измерений.

Метрологические характеристики средств измерения

1.  Функция преобразования (градуировочная характеристика) – это зависимость между входной и выходной величинами. Выражается в виде графиков, формул и таблиц.

Функция преобразования бывает:

·  линейная;

·  нелинейная.

Под влиянием различных внешних факторов градуировочная характеристика может изменяться, при этом возникают аддитивные и мультипликативные погрешности. 

Аддитивные – это погрешность 0, т.е это погрешность, которая остается постоянной на всем диапазоне измерения.

                                                                        

 

Мультипликативная - это погрешность крутизны характеристики,        т.е погрешность, которая изменяется с увеличением диапазона измерения.

 

2.  Вариация – это разность между двумя показаниями измерительного прибора, соответствующими данной точки диапазона измерений при двух направлениях медленных изменений измеряемой величины. Возникает вследствие трения в опорах и люфтах.

   0          10          20         30         40         50         60          70    

3.  Класс точности – это обобщенная характеристика средств измерения, определяемая пределами, допускаемых основные и дополнительные погрешности, также другими свойствами средств измерения. Придел допускаемой погрешности средств измерения может устанавливаться в виде относительных, абсолютных или приведенной погрешности, в зависимости от характера ее измерения на всем диапазоне измерения.

Если средства измерения имеют аддитивную погрешность или она         настолько велика, что мультипликативной можно принибречь, то в этом случае класс точности выражается через предел допустимой абсолютной         погрешности. 

Δ = + х;                 Δ = ± (а + вх);

В этом случае класс точности обозначается римскими цифрами или       латинскими буквами. Однако указания только абсолютной погрешности    позволяет сравнить между собой поточности средства измерения с разным диапазоном измерения, поэтому широкое распространение получило выражение класса точности через предел допускаемой приведенной погрешности.

= + Р;              (1)

Шкалы бывают: равномерные и неравномерные.

Если шкала равномерная, то расчет ведется по формуле (1) в единицах   измерения  и класс точности записывается: 0,5…1,0.

Если шкала будет логарифмическая или гиперболическая, то расчет       погрешности ведется в мм: .

Для средства измерения с преобладающей мультипликативной погрешностью, класс точности удобно выражать через придел допускаемой относительной погрешности, т.к. она остается постоянной на всем диапазоне измерения.

= +q;

 

Пример:                       …

Для средств измерения, в которых присутствуют как аддитивная, так        и мультипликативная погрешности, класс точности выражается через придел допустимой относительной погрешности.

;

где    Х – измеряемое значение в данной точке;

          Хк – конечное значение шкалы;

          С/d = 0,01/0,03;

          С – определяется при max значениях приборов, С = + δ;

          d  - придел допускаемой абсолютной погрешности  при 0 показании прибора выраженный в % от верхнего придела измерения,   

d = + · 100%;

;

где   - суммарная погрешность;

           - основная погрешность;

          - сумма дополнительных погрешностей;

          i – влияющий фактор.

4. Чувствительность средств измерения – это изменение сигнала на   выходе к вызвавшему его изменению входной величины:

;

5. Порог чувствительности  - это входное воздействие вызывающее min ощутимое изменение выходной величины (измеряется в единицах входной величины).

6. Динамических характеристики средств измерения – это зависимость, определяющая изменения выходной величины как реакцию на известное    изменение входной величины (выражается в виде  графиков и формул).

                                                  

        Х_вх                                                                       Х_вых

                                      t                                                                                 t

Средства измерений.

1.Меры.

2. Измерительные преобразователи.

3. Измерительные приборы.

4. Измерительные системы.

5. Вспомогательные средства измерения.

1. Меры– это средства измерения, имеющие нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие одну или несколько единиц     измерения физической величины.

Меры бывают:

· однозначные (батарейка, конденсаты, гиря);

· многозначные (линейка, набор гирь, конденсатор переменной  емкости).

2. Измерительные преобразователи (датчик) – это средство измерения, имеющие нормированные метрологические характеристики, предназначенные для преобразования одной физической   величины в другую или в сигнал измерительной информации удобной для хранения, воспроизведения, передачи на расстояние,  дальнейших преобразований, но не удобной для непосредственного восприятия наблюдателя.

1) По месту измерительной цепи:

ü первичные;

ü промежуточные;

ü масштабные.

2) По характеру преобразования:

ü аналоговые;

ü аналого-цифровые (АЦП);

ü цифро-аналоговые (ЦАП).

1. Первичные преобразователи (термопара) – это датчик информации, в котором тепловая энергия преобразуется в электрическую энергию.

         ΔΡ                          Х                        U                       I 

 

О.И. – объект измерения;

МПД – мембранный перепад давлений;

ППЭС – преобразователь перемещения в электрический сигнал;

U – напряжение;

I – ток.

                 - датчик информации.

МПД

                                                                          F₁= ΔP · S;

                                                                           F₂ = k · x;

                                                                           ΔP · S = k · x;