Виды погрешностей при измерении цифровым вольтметром

Измерения могут быть однократными и многократными. При однократных измерениях производится одно измерение исследуемой величины, а при многократных делается множество измерений одной и той же величины. При многократных измерениях применяется аппарат математической статистики для обработки случайных величин, распределенных по какому либо закону. В результате этого получают более точное значение измеряемой величины и её доверительный интервал для заданной доверительной вероятности Рд.

В производственных условиях обычно применяют однократные измерения. В этом случае погрешность измерений рассчитывают исходя из информации о методе измерений, условиях измерения и применяемых измерительных средствах.

В общем случае результат измерения должен быть записан в виде: Х + , где Х –результат измерения. а - предел абсолютной допустимой погрешности.

Общая погрешность измерения может складываться из следующих погрешностей:

-методическая погрешность - м

-инструментальная погрешность прибора- и,

-субъективная погрешность, вызванная ошибками оператора- с.

2.2.Методическая погрешность обусловлена несовершенством метода измерений или упрощениями, допущенными при измерениях. Причиной возникновения методической погрешности может быть несовершенство модели измеряемой физической величине. Например, цифровым вольтметром с детектором средневыпрямленного значения можно измерять только гармоническое переменное напряжение. Если у переменного напряжения кроме первой присутствуют и другие гармоники, то результат окажется с ошибкой.. Эта ошибка вызвана несоответствием модели реальной физической величине. Причиной методической погрешности может быть неучтенное влияние объекта измерений и измерительного средства. Например, при подключении цифрового вольтметра к участку электрической цепи появится шунтирующее сопротивление, равное входному сопротивлению вольтметра. Это сопротивление уменьшит падение напряжения на данном участке цепи, при этом показание вольтметра будет несколько меньше, чем реальное падение напряжения при неподключенном вольтметре. Методическая погрешность при измерении цифровым вольтметром возникает также из-за квантования уровня напряжения при его преобразовании в цифровой эквивалент. Эта погрешность называется погрешностью дискретизации и равна для цифрового вольтметра цене деления. Погрешности могут возникать также при расчетах и округлении результатов измерений.

2.3.Инструментальная погрешность обусловлена несовершенством применяемых средств измерений. Например, для цифрового вольтметра причинами погрешности могут быть:

-неточности регулировок прибора,

-наличие внутренних шумов,

-старение элементов,

-нестабильность параметров элементов,

-влияние помех,

Некоторые из факторов приводят к появлению систематических погрешностей, некоторые к появлению случайных погрешностей. Однако в сопроводительных документах на прибор обычно указывается суммарная погрешность, включающая как систематическую, так и случайную погрешности. Для цифровых вольтметров погрешность на шкале остаётся непостоянной, то есть имеет аддитивную и мультипликативные составляющие погрешности, поэтому для расчета основной погрешности применяют двухчленную формулу.

Инструментальная погрешность зависит от внешних воздействий на измерительное средство во время эксплуатации. Условия эксплуатации делятся на нормальные и рабочие. Инструментальную погрешность в нормальной зоне называют основной, а за пределами нормальной зоны, но в рамках рабочей зоны, - дополнительной. Эксплуатация средства измерения вне рабочей зоны не допускается. Для радиоизмерительных средств нормальными считают следующие условия:

-температура

-влажность 65 15 %,

-напряжение питающей сети 220 10 В,

-частота питающей сети 50 0,5 Гц.

2.4.Субъективная погрешность обусловлена индивидуальными особенностями экспериментатора: его опытом, внимательностью, состоянием органов чувств, в первую очередь зрения. Например, если на стрелку прибора смотреть не перпендикулярно поверхности шкалы, то возникает параллакс, приводящий к неточности отсчета. Иногда оператор снимает показания до того, как они установились. Для современных цифровых измерительных средств субъективная погрешность как правило мала или отсутствует, за исключением грубых промахов, которые могут появиться в следствии невнимательности или усталости оператора.

Как правило, основную долю в общую погрешность вносит инструментальная погрешность. Поэтому на практике для упрощения расчетов часто методическую и субъективную погрешность не рассчитывают. Методическая погрешность, как правило, мала по сравнению с инструментальной, а субъективную погрешность учесть достаточно сложно. Для её учета необходимо иметь априорную информацию о данном рабочем месте и данном операторе, которая может быть получена статистическим методом.