Исторические этапы развития метрологии

Последовательная схема  соединения:сигнал измер инф передается послед от одного к др элементу схемы(с вых предыдущего на вход последующего).

 

 

 

 

 

Общая погрешность:

 

 

 

Среднеквадратическая  погрешность:

 

 

 

 

Логометрическая схема  соединения:При логлметрической  схеме включения частично и полностью  компенсируется мультипликативная погрешность.

 

 

 

 

Компенсационная схема:

 

 

 

 

Общая относительная  погрешность(мультипликативная)уменьшается  за счет использования ООС на вел

 

 

 

Компенсационная схема  позволяет компенс полностью  аддитив погр и частично мультипликативную,что явл несомненным преимуществом этого варианта схемы.

Дифференциальная схема.При  диф схеме измер сигналы по двум  независимым каналам подаются на суммирующие устройства.

 

 

 

 

Два варианта реализации диф схемы:1)предусматривает реализацию одной из двух измер вел.

 

 

2)Предусматривается стабилизация  вел Х0

 

Общая чувствительность выше в 2 раза, чем чувствительномсть  для 1го варианта диф.схемы.

 

 

При анализе 2го варианта диф.схемы соед. Установлено, что  при х стрем.к 0,величина общей  погрешности в получении результата минимальная, а результирующая погрешность ниже погрешности получения результата каждого из каналов. С др. стороны, в обл. больших значений х стрем. к бесконечн. , общая погрешность в получении результата превышает погрешности по отдельным каналам, а нелинейность выходной хар-ки существенно выше.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42Класс точности. Нормирование точности средств  измерения 

Класс точности – является обобщенной метрологической характеристикой  и представляет собой отношение  максимальной абсолютной погрешности к пределу измерения.

 

 

 

 

Для любого средства измерения, как правило существует совместное действие аддитивной и мультипликативной  погрешности, причем необходимо рассматривать  два случая.

1.Для узкодиапазонного  средства измерения

2. Для широкодиапазонного  средства измерения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как для широкодиапазонного средства измерения существует максимальная погрешность в начале и в конце  диапазона измерения, для ее снижения полный диапазон разбивают на  поддиапозоны и рассматривают их как узкодиапозонные средства измерения.

Рассмотрим 3 случая

1.

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

 

 

43.Погрешность  чувствительности средств измерения.

Для того чтобы оценить  величину погрешности чувствительности необходимо прологарифмировать левую  и правую часть общего выражения для чувствительности характерного на ту или иную схему, а затем взять производную. Полученное значение представляет собой погрешности чувствительности отдельных звеньев, входящую в структурную схему соединения.

1.Погрешности чувствительности средств измерения для прямого преобразования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Погрешность чувствительности средст измерения прямого преобразования определяется суммой погрешности чувствительности измерения элементов и узлов,входящие в структурную схему,по мере увеличения количества этих элементов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫВОД:

1По мере уменьшение  коэффициента относительного уравновешеваниепогрешность  ветви прямого преобразования  увеличивается.При  = 0полная погрешность чувствительности соответствуетпогрешности чувствительности ветви обратного преобразования.

Таким образом для  структурной схемы имеет место  взаимокомпенсациипогрешности чувствительности ветви прямого и обратного  преобразования При =любое погрешность будет взаимокомперсирована.

44.Методы  и средства измерения силы  тока.

Собрать электрическую  схему измерения силы тока,, включающую источники постоянного тока, реостат R  образцовый. Ас и исследуемый  Ах   приборы магнитоэлектрической системы (рис. 1.2).Определить пределы допускаемой абсолютной погрешности образцового и исследуемого приборов по формуле

       ,где          - класс точности прибора; Jh   - нормирующее значение,  Л.

Для определения абсолютной погрешности и вариации показаний  плавно устанавливают реостатом указатель поверяемого прибора поочередно на каждую числовую отметку шкалы и записывают соответствующие этим положениям показания образцового прибора. Необходимо следить за тем, чтобы указатель каждый раз подходил к отметке шкалы со стороны меньших значений. В конце шкалы следует сделать незначительный перегруз, а затем плавно уменьшая измеряемую величину,  вернуться к началу шкалы, подводя указатель поверяемого прибора на каждую числовую отметку, и записать соответствующие показания образцового прибора. Абсолютная погрешность измерения силы тока  определит  л   как разность между показаниями исследуемого и образцового приборов. Она не должна превышать расчетного значения допускаемой основной погрешности выражения (1Д2),

Вариация показаний определяется абсолютным значением разности, между показаниями образцового прибора, полученными при возрастании и убывании измеряемой величины:

или абсолютным значением  разности абсолютных погрешностей, полученных при тех же условиях:

С учетом предела измерения  вариация показаний, % ;

Оценить относительную  погрешность измерения силы тока, %,  по выражению

3. Построить на одном чертеже зависимость для образцового Ао и исследуемого Ах приборов.

4. Измерить на разных пределах приборов электромагнитной систе 
мы одно и то же значение- тока,-

Рассчитать для каждого  предела измерения методическую погрешность измерения силы тока по формуле (I.II).Сделать вывод о влиянии внутреннего сопротивления амперметра на значения методической погрешности измерения силы тока.

48. Делители  напряжения.

Для расширения приделов измерения по напряжению (току) используются делители напряжения (тока). Делители напряжения в соответствии с ГОСТом позволяют расширить предел измерения  до максимального значения 1000В, при условии, что частота измерительного сигнала не более 10кГц.

Стандартные значения коэффициента деления напряжения 10/1 100/1 1000/1 10000/1.

ДН бывают:1.Резистивные     при подключении нагрузки

 

2. Емкостные    

Индуктивные      

49. Измерительные  шунты.

Измерительные шунты  это электрический преобразователь  одной величины  в другую.

    

Конструктивные шунты  бывают встроенными в электрический  прибор, и наружные, стационарные и  переносные.

Пределы измерения с  помощью шунтов от 0,01 – 7500А. В соответствии с ГОСТ класс точности шунтов стационарных – 0,05 0,1 0,2 0,5; в переносных – 0,02 0,05 0,2. Нормируются так же стандартные значения падения напряжения на шунте: 10, 15, 30, 50, 60, 75, 300 мВ.

 

50. Добавочные  резисторы.

Добавочные резисторы - это электрический преобразователь одной величины  в другую. С помощью добавочных резисторов расширяют предел измерения  по напряжению

 

 В соответствии с ГОСТ диапазон  измерения от 100-3000 В

при классе точности 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 %. При стандартных значениях сила тока 3,5 7 10 60 мА.

 

 

 

 

 

51 Способы  снижения систематической погрешности.

Систематическая погрешность  – состояние погрешности остающееся постоянным или закономерно изменяющееся при повторном измерении одной  и той же величины.

Способы устранения делятся  на два класса:

Общие методы:

Термостабилизация –  использование спец. экранов, термостатов.

термоизоляция

установление спец. экранов  защищающих от действия внешних полей.

применение амортизирующих устройств в средствах измерения.

применение стабилизаторов питания напряжения.

Специальные методы:

метод замещения 

метод противопоставления

метод компенсации погрешности  по закону

метод постоянных наблюдений – измерения производятся трижды путем использования обратной меры на входе в средство измерения

метод периодических  наблюдений.

Полностью устранить  систематическую погрешность невозможно, нго если известна функция зависимости  влияния величины от других факторов, то эта составляющая погрешности  может быть оценена и сведена к достаточно малому значению.

 

 

 

53. Электромеханические  измерительные преобразователи.

В этих преобразователях электрическая энергия образуется в механическую энергию перемещения  подвижной части относительно неподвижной.

Поворот подвижной части  измерительного механизма осуществляется под действием момента, зависящего от входной электрической величины и называемого вращающим. Этот момент должен однозначно определяться измеряемой величиной х, и может так же зависит от угла поворота подвижной части , вращающий момент .

Находят применение 6ть измерительных  механизмов, отличающихся способом создания вращающего момента: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, ферродинамические, электростатические и индукционные.

По способу создания противодействующего момента измерительные  механизмы бывают я механическим противодействующим моментом,  и  с электрическим противодействующим моментом – логометрические измерительные  механизмы.

 

 

 

 

 

 

52.Эволюция  систем единиц измерения. Основные и производные единиц измерения.

1) МКГСС — система единиц измерения, в которой основными единицами являются метр, килограмм-сила и секунда; её называют также технической системой единиц. МКГСС оформилась в середине XIX века; в настоящее время не используется. В системе МКГСС единица массы была производной единицей — она определялась как масса, которой сила в 1 кгс сообщает ускорение 1 м/с?. Она называлась «техническая единица массы» (обозначается т. е. м.) или «инерта» и составляла 9,80665 кг. Такая единица была очень непривычной, поэтому везде, где можно, вместо массы писали вес

В 1874 г. была введена система  СГС, основанная на трёх единицах —  сантиметр, грамм и секунда. Были также введены десятичные приставки  от микро до мега.

2) МКС — система единиц измерения, в которой основными единицами являются метр, килограмм и секунда.

3)МКСА — система единиц измерения, в которой к основным единицам МКС добавлена четвертая основная единица измерения — ампер.

4)На основе МКСА в 1960 г. была принята международная система единиц (СИ), которая в настоящее время вытеснила МКС и МКСА.

5) после второй мировой  войны  в 1948г принято решение  о переходе от международных  электрических величин к абсолютным  практическим единицам на основе  СГС.

Решением 10й генеральной конференции по мерам и весам в 1954г и 11й 1960 была принята новая практичная система единиц – система СИ, в которую входят: метр, кг, секунда, ампер, градус, градус Кельвина, кандела.

И дополнительно радиан и стереорадиан., а в 1969 году основная единица измерения – моль.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

54. Порядок  поверки средств измерения силы  тока.

В первую очередь необходимо собрать электрическую схему  измерения силы тока, включающий источник постоянного тока, реостат, образцовый и исследуемый  амперметры приборы магнитоэлектрической системы.

Определить пределы  допускаемой абсолютной погрешности  образцового и исследуемого приборов по формуле:

  , - нормирующее значение

Для определения абсолютной погрешности и вариации показания плавно устанавливают реостатом указатель поверяемого прибора поочередно  на каждую числовую отметку шкалы и записывают соответствующие этим положения показания образцового прибора. Необходимо следить за тем, чтобы указатель каждый раз к отметки шкалы со стороны меньших значений.

В конце шкалы следует  сделать незначительный перегруз, а  затем плавно уменьшая измеряемую величину, вернуться обратно к началу шкалы, подводя указатель поверяемого  прибора на каждую числовую отметку, и записать соответствующие показания образцового прибора. Абсолютная погрешность измерения силы тока определиться как разность между показателями исследуемого и образцового прибора. Она не должна превышать расчетного значения  допускаемой основной погрешности.

 Необходимо построить  на одном чертеже зависимость    для образцового и исследуемого приборов.

Ели погрешность поверяемого  прибора  , то поверяемое средство соответствует своему классу точности. Если хотя бы одна из погрешностей поверяемого прибора,  то поверяемый прибор не соответствует своему классу точности. Ели погрешность поверяемого прибора находиться в зоне между и , то для установки соответствия данного прибора своему классу точности необходимо провести дополнительные испытания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

55. Измерительные  схемы уравновешивающего преобразователя.

Измерительные схемы  зависят от того, какой метод преобразования измерительной информации заложен в основу.