Характеристика средств измерений.

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 30Следующая ⇒

Статической характеристикой прибора (рис. 1.2) называется зависимость выходной величины y от входной величины x в установившемся режиме работы (т.е. когда x и y не меняются во времени: x = const, y = const), выраженная таблично, графически или аналитически.

Рис. 1.2. Условное изображение прибора.

Статическую характеристику прибора получают следующим образом:

1) подают на вход прибора постоянное значение входного сигнала x = х₀= const;

2) дожидаются установившегося режима работы прибора, когда его выходной сигнал y станет постоянным, т.е. когда x = const, y = const;

3) измеряют значение входного сигнала х = х₀ и выходного сигнала y = y₀, а результаты измерения записывают в табл.1.5;

4) повторяют необходимое количество раз пункты 1 – 3, подавая на вход различные значение входного сигнала х = x_i = const, i = 1…. n .

В результате получают таблицу 1.5 значений x и y (табличное выражение статической характеристики прибора).

Статическая табличная характеристика прибора Таблица 1.5.

x	y
x₀	y₀
x₁	y₁
x₂	y₂
x₃	y₃
…	…
x_n	y_n

Используя данные табл.1.5, строят статическую характеристику в виде графической зависимости y = f (x) (графическое выражение статической характеристики прибора, рис. 1.3.). Функция f(x) представляет собой аналитическое выражение статической характеристики.

Для приборов наилучшей является линейная статическая характеристика y = kx + a, где а – постоянная, k – передаточный коэффициент, причём среди линейных статических характеристик более предпочтительны характеристики, для которых a = 0, т.е. y = kх.

Рис. 1.3. Примеры статических характеристик :

1 – линейная нереверсивная;

2 – линейная реверсивная;

3 – нелинейная нереверсивная;

4 – нелинейная реверсивная;

5 – релейная нереверсивная;

6 – релейная реверсивная;

7 – с зоной нечувствительности (явление сухого трения);

8 – для ферромагнитных элементов.

Самой желательной статической характеристикой прибора является зависимость y = x, получаемая при коэффициенте передачи k = 1.

В этом случае искомое значение физической величины отсчитывают непосредственно по шкале прибора.

Чувствительность S прибора представляет собой предел отношения приращения выходного сигнала к приращению входного сигнала.

Порог чувствительности прибора ∆х – это минимальное изменение входного сигнала, которое может быть зарегистрировано (обнаружено, замечено) с помощью прибора без применения дополнительных технических средств.

Для приборов часто характерен гистерезис. Гистерезис (от греч. hysteresis — отставание, запаздывание) - явление, которое состоит в том, что физическая величина, характеризующая состояние тела (например, намагниченность), неоднозначно зависит от физические величины, характеризующей внешние условия (например: магнитного поля). Различают магнитный, электрический и механический гистерезис - когда значения выходного сигнала (y) при одних и тех же значениях входного сигнала (x) не совпадают при прямом и обратном ходе. В этом случае статическая характеристика прибора имеет вид так называемой петли гистерезиса (см. рис. 1.3:8).

Причинами гистерезиса обычно являются трение в деталях прибора; люфты (зазоры) между деталями прибора.

Гистерезис является причиной существования порога чувствительности прибора и, как следствие, возникновения вариации показаний прибора. Гистерезис понижает точность измерений, поэтому желательно свести его к минимуму.

Цена деления прибора С – разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

Перегрузочная способность – способность прибора в определённое время выдерживать нагрузки, превышающие допустимые.

Быстродействие прибора В – время, затрачиваемое на одно измерение. Для аналоговых приборов – время установления показания, для цифровых – отношение числа измерений n к промежутку времени ∆t, за которое эти измерения произведены;

Время установления показаний (время успокоения) – время, за которое амплитуда колебания подвижной части прибора станет меньше абсолютной погрешности прибора.

Надёжность – способность прибора сохранять эксплуатационные параметры в течение заданного времени.

Классификация погрешностей.

Качество средств и результатов измерений принято характеризовать, указывая их погрешности. Введение понятия "погрешность" требует определения и чёткого разграничения трёх понятий: истинного и действительного значений измеряемой физической величины и результата измерения.

Истинное значение х_и физической величины – это значение, идеальным образом отражающее свойство данного объекта, как в количественном, так и в качественном отношении. Оно не зависит от средств нашего познания и является той абсолютной истиной, к которой мы стремимся, пытаясь выразить её в виде числовых значений. На практике истинное значение практически всегда неизвестно (в редких случаях оно может быть определено с применением первичных или вторичных эталонов), поэтому его приходится заменять понятием "действительное значение".

Действительное значение х_д физической величины – значение, найденное экспериментально и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели оно может быть использовано вместо него. Действительное значение может быть получено при помощи рабочих эталонов.

Результат измерения (измеренное значение) х представляет собой приближённую оценку истинного значения величины, найденную путём измерения (результат, полученный с помощью рабочего средства измерения).

Понятие "погрешность" – одно из центральных в метрологии, где используются понятия "погрешность результата измерения" и "погрешность средства измерения". Эти два понятия во многом близки друг к другу и классифицируются по одинаковым признакам.

Погрешность результата измерения – это отклонение результата измерения от истинного значения и Погрешность результата измерения – это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Погрешность средства измерения – отклонение показания средства измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины. Оно характеризует точность результатов измерений, проводимых данным средством.

По способу выражения различают: абсолютные, относительные и приведённые погрешности.

Абсолютная погрешность ∆x выражается в единицах измеряемой величины х и равна разности между измеренным и истинным значениями. Так как истинное значение практически всегда бывает неизвестно, то вместо него может использоваться действительное значение:

∆x = x− x_и ≈ x− x_д. (1.3)

Абсолютная погрешность не может в полной мере служить показателем точности измерений, так как одно и то же её значение, например ∆х = 0,5 мм при х = 100 мм соответствует достаточно высокой точности измерений, а при х = 1 мм – низкой. Поэтому и вводится понятие относительной погрешности.

Относительная погрешность δx представляет собой отношение абсолютной погрешности измерения к истинному (действительному, измеренному) значению и часто выражается в процентах.

По характеру проявления погрешности делятся на случайные, систематические и грубые (промахи).

Систематическая погрешность – составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. Систематические погрешности могут быть предсказаны, обнаружены и, благодаря этому, почти полностью устранены введением соответствующей поправки или регулировкой средства измерения.

Случайная погрешность – составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) в серии повторных измерений одного и того же значения физической величины, проведённых с одинаковой тщательностью в одних и тех же условиях. В появлении таких погрешностей не наблюдается какой-либо закономерности, они обнаруживаются при повторных измерениях одной и той же величины в виде некоторого разброса получаемых результатов. Случайные погрешности неизбежны, неустранимы и всегда присутствуют в результате измерения. Описание случайных погрешностей возможно только на основе теории случайных процессов и математической статистики. В отличие от систематических, случайные погрешности нельзя исключить из результатов измерений путём введения поправки, однако их можно существенно уменьшить путём увеличения числа наблюдений и их статистической обработки. Поэтому для получения результата, минимально отличающегося от истинного значения измеряемой величины, проводят многократные измерения физической величины с последующей математической обработкой экспериментальных данных.

Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 18; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!