Электрические измерения и приборы. Погрешности измерений и измерительных приборов

1.16 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ

1.16.1 Классификация измерений

Измерение – это определение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Измерения выполняются в общепринятых единицах.

В Республике Беларусь введена Международная система единиц (International System of Units), сокращенно СИ (SI). Основными единицами этой системы являются: метр (м), килограмм (кг), секунда (с), ампер (А), кель-вин (К) и кандела (кд), дополнительными – угловые единицы: радиан (рад) и стерадиан (ср). Кроме основных и дополнительных установлены производные единицы (наиболее употребительные единицы электрических и магнитных величин приведены в таблице на стр. 5).

В промышленности применение электрических методов измерения является важнейшим фактором выпуска качественной продукции.

Электрические методы измерений имеют ряд преимуществ по сравнению с другими методами измерений: незначительное потребление энергии; возможность дистанционной передачи измерительной информации; большая скорость измерений; высокая точность и чувствительность.

Технические средства, используемые при электрических измерениях и имеющие нормированные погрешности, по назначению подразделяются на меры, измерительные преобразователи, электроизмерительные приборы, электроизмерительные установки и измерительные системы.

Мерой называются средства измерения, предназначенные для воспроизведения физической величины заданного размера с определенной точностью. Существуют однозначные меры, например измерительная катушка сопротивления, конденсатор, и многозначные (переменного значения), а также наборы и магазины мер, т. е. комплекты мер для воспроизведения ряда одноименных величин различного размера (магазины сопротивлений, емкостей).

Измерительные преобразователи предназначены для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования и обработки, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Некоторые из них – шунты, делители напряжения, измерительные трансформаторы, усилители – могут преобразовывать электрические величины в электрические же, но необходимые потребителю, другие – термоэлектрические термометры, тензорезисторы, индуктивные преобразователи – неэлектрические величины в электрические.

Электроизмерительные приборы– это средства электрических измерений, предназначенные для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем (вольтметр, амперметр, ваттметр, фазометр).

Электроизмерительная установкасостоит из ряда средств измерений (мер, измерительных преобразователей, приборов) и вспомогательных устройств, расположенных в одном месте. Электроизмерительные установки используются для поверки и градуировки электроизмерительных приборов и испытаний магнитных и электроизоляционных материалов.

Измерительные информационные системыпредставляют собой совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи. Они предназначены для автоматического получения измерительной информации от ряда ее источников, а также для ее передачи и обработки.

В зависимости от способа получения результата различают два метода измерения: прямой и косвенный.

Прямымназывается такое измерение,результат которого получается непосредственно из опытных данных. Сюда относятся измерения различных физических величин при помощи приборов, градуированных в установленных единицах, например, измерение силы тока амперметром, сопротивления проводника – омметром, температуры – термометром и т. д. Прямые измерения широко применяются из-за их простоты и скорости получения результата.

Косвенным называется измерение, при котором искомая величина определяется на основании известной математической зависимости между ней и величинами, полученными при прямых измерениях. Например, мощность Р в цепях постоянного тока вычисляют по формуле: Р = UI; напряжение U в этом случае измеряют вольтметром, а ток I – амперметром; сопротивление резистора R = U/I – по измеренным значениям напряжения U и тока I. Косвенные измерения используются, как правило, только в тех случаях, когда нельзя применять прямые.

В зависимости от совокупности приемов использования принципов и средств измерений различают методы измерения непосредственной оценки и сравнения с мерой.

Сущность метода непосредственной оценкизаключается в том, что о значении измеряемой величины судят по показанию одного (прямые измерения) или нескольких (косвенные измерения) приборов, заранее проградуированных в единицах измеряемой величины или в единицах других величин, от которых зависит измеряемая величина. Метод непосредственной оценки прост, но отличаемся относительно невысокой точностью.

Метод сравнения с меройзаключается в том, что измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой, например, измерение сопротивления путем сравнения с мерой сопротивления – образцовой катушкой сопротивления, измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями. Этот метод более точен, но процесс измерения усложняется. При технических измерениях чаще применяются приборы непосредственной оценки как они более простые, дешевые и требующие мало времени для выполнения измерения.

1.16.2 Погрешности измерений и измерительных приборов

1.16.2.1 Метрологические характеристики средств измерения.                Классификация погрешностей измерений

Важнейшими характеристиками средств измерения, отличающими их от других технических средств, являются метрологические характеристики, с помощью которых определяют значение измеряемой величины и аппаратную составляющую погрешности результата измерений.

К метрологическим характеристикам относятся погрешности средств