Общие сведения о измерениях

5.1.1 Способы представления измерительной информации

Сигналы измерительной информации, вырабатываемые датчиками (первичными измерительными преобразователями), для получения результата измерения подвергают вторичному преобразованию с помощью специальных измерительных схем. Эти схемы составляют основу вторичных измерительных приборов. Кроме измерительной схемы вторичные измерительные приборы содержат еще ряд других функциональных узлов, среди которых обязательным является отсчетное устройство, делающее результат измерения доступным для визуального восприятия. По способу обработки измерительной информации и представления результата измерения вторичные приборы подразделяются на аналоговые и цифровые. При аналоговом способе измерения устанавливается прямая связь между значением измеряемой величины (температуры, давления, расхода…) и значением физической величины сигнала (силы тока, напряжения, электрического сопротивления…). Отсчетное устройство аналогового прибора представляет наблюдателю результат измерения аналогом измеряемой величины в виде длины участка шкалы, отмеченного положением указательной стрелки. При цифровом способе измерительная информация представляется в виде определенной комбинации импульсов, отражающих числовое значение измеряемой величины в двоичной системе счисления. Результат измерения в цифровых приборах выводится непосредственно в виде числа на цифровые индикаторы или дисплей.

На рисунке 5.1 показаны примеры аналогового и цифрового представления измеряемого значения.

 

г)

в)

б)

а)

 

Рисунок 5.1 – Примеры аналогового (а, б) и цифрового (в, г) представления результата измерения

Цифровой метод имеет большие преимущества в обработке сигналов и выводе данных по сравнению с аналоговым. При цифровом показании отсчет производится практически без ошибок, а при аналоговом точность отсчета зависит от способности оператора к интерполяции. При обработке измерительной информации в цифровом виде получается существенно большая точность, чем на аналоговой технике. При дистанционной передаче результатов измерений сигналы в цифровом виде являются более помехозащищёнными. Хранение информации в запоминающих устройствах, обмен информацией между измерительными приборами и управляющими ЭВМ производится в цифровом виде.

Преимущество аналогового вывода измеряемого значения состоит в большей наглядности, поэтому наблюдение за стрелочным прибором существенно проще, чем за цифровыми показаниями.

 

5.1.2 Погрешности измерений, поверка измерительных приборов

Экспериментальная часть лабораторной работы заключается в выполнении основных элементов поверки цифрового прибора ТРМ-5 и одного из аналоговых приборов (по указанию преподавателя).

Поверка контрольно-измерительных приборов – это плановое испытательное мероприятие, позволяющее сделать вывод о пригодности прибора к эксплуатации. Основным этапом поверки является определение правильности (точности) показаний, т. е. степени приближения показаний к действительному значению измеряемой величины. За действительное значение измеряемой величины принимается результат измерения ее образцовым прибором.

Разность между показанием поверяемого прибора А_п и действительным значением измеряемой величины А₀, определяемым по образцовому прибору, называется абсолютной погрешностью прибора

 

.

(5.1)

 

Отношение абсолютной погрешности к действительному значению величины, выраженное в процентах, называется относительной погрешностью .

.

(5.2)

 

Приведенной относительной погрешностью называется отношение абсолютной погрешности к диапазону шкалы измерительного прибора N, выраженное в процентах

 

.

(5.3)

Погрешность, которую измерительный прибор имеет в нормальных условиях эксплуатации, называется основной. При отклонении условий измерений от нормальных возникают дополнительные погрешности.

Разница показаний прибора при измерении одного и того же значения величины А₀ называется вариацией В. Вариация как и погрешность может быть выражена в виде приведённой относительной β

в % по формуле

 

(5.3а)

 

При поверке прибора экспериментально определяют основные и дополнительные погрешности, а также вариации. Поверка заканчивается составлением заключения о пригодности прибора к эксплуатации. Положительное заключение делается, если основные отклонения прибора не превышают допустимые. Допустимые значения основных погрешностей в технических приборах задаются в виде класса точности.

Класс точности К – это отношение максимальной допустимой основной погрешности к диапазону измерений прибора, выраженное в процентах. Другими словами, класс точности – это максимальное допустимое значение основной относительной приведенной погрешности

 

.

(5.4)

 

В процессе поверки определяют значения абсолютной погрешности и вариации на всех оцифрованных точках шкалы прибора, рассчитывают максимальные значения относительной приведенной погрешности γ_max и приведённой вариации β_max и сопоставляют их с классом точности, при этом значение β_max не должно превышать 0,5К.