Общие сведения об измерениях. Погрешности измерений и средств измерений
Общие сведения об измерениях
Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Под измерением понимается процесс экспериментального сравнения данной физической величины с однородной физической величиной, значение которой принято за единицу.
Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.
Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы классифицируются по различным признакам. Например, измерительные приборы можно построить на основе аналоговой схемотехники или цифровой. Соответственно их делят на аналоговые и цифровые. Ряд приборов, выпускаемых промышленностью, допускают только отсчитывание показаний. Эти приборы называются показывающими. Измерительные приборы, в которых предусмотрена регистрация показаний, носят название регистрирующих.
Погрешности измерений
Погрешность является одной из основных характеристик средств измерений.
Под погрешностью электроизмерительных приборов, измерительных преобразователей и измерительных систем понимается отклонение их выходного сигнала от истинного значения входного сигнала.
Абсолютная погрешность Δa прибора есть разность между показанием прибора ах и истинным значением а измеряемой величины, т.е.
Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой.
Относительная погрешность δ представляет собой отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Относительная погрешность, обычно выражаемая в процентах, равна
Приведенная погрешность γП есть выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности Δa к нормирующему значению апр
Нормирующее значение – условно принятое значение, могущее быть равным конечному значению диапазона измерений (предельному значению шкалы прибора).
Погрешности средств измерений
Класс точности прибора указывают просто числом предпочтительного рода, например, 0,05. Это используют для измерительных приборов, у которых предел допускаемой приведенной погрешности постоянен на всех отметках рабочей части его шкалы (присутствует только аддитивная погрешность). Таким способом обозначают классы точности вольтметров, амперметров, ваттметров и большинства других однопредельных и многопредельных приборов с равномерной шкалой.
Класс точности прибора (например, амперметра) дается выражением
При установлении классов точности приборов нормируется приведенная погрешность, а не относительная. Причина этого заключается в том, что относительная погрешность по мере уменьшения значений измеряемой величины увеличивается.
По ГОСТ 8.401-80 в качестве значений класса точности прибора используется отвлеченное положительное число из ряда:
В интервале от 1 до 100 можно использовать в качестве значений класса точности числа:
(α = 0) 1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6;
(α = 1) 10; 15; 20; 25; 40; 50; 60.
Т.е. четырнадцать чисел 1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6; 10; 15; 20; 25; 40; 50; 60.
Необходимо отметить, классы точности от 6,0 и выше считаются очень низкими.
Примеры решения задач
Задача №1
Определить для вольтметра с пределом измерения 30 В класса точности 0,5 относительную погрешность для точек 5, 10, 15, 20, 25 и 30 В и наибольшую абсолютную погрешность прибора.
Решение
- Класс точности указывают просто числом предпочтительного рода, например, 0,5. Это используют для измерительных приборов, у которых предел допускаемой приведенной погрешности постоянен на всех отметках рабочей части его шкалы (присутствует только аддитивная погрешность). Таким способом обозначают классы точности вольтметров, амперметров, ваттметров и большинства других однопредельных и многопредельных приборов с равномерной шкалой.
Приведенная погрешность (выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению)
постоянна и равна классу точности прибора.
Относительная погрешность однократного измерения (выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины)
уменьшается к значению класса точности прибора с ростом измеренного значения к предельному значению шкалы прибора.
Абсолютная погрешность однократного измерения
постоянна на всех отметках рабочей части шкалы прибора.
По условию задачи: Uизм = Ui = 5, 10, 15, 20, 25 и 30 В – измеренное значение электрической величины; Uпр = 30 В – предел шкалы вольтметра.
Наибольшая абсолютная погрешность вольтметра
Источник
Размерные ряды станков в зависимости от технологической группы
Технологическая группа металлорежущих станков
Пределы изменения главного Параметра станка, мм
Знаменатель размерного ряда
Токарно-винторезные, токарные патронно-центровые и патронные станки
Наибольший диаметр изделия над станиной
Наибольший диаметр изделия
Токарные многошпиндельные прутковые горизонтальные автоматы
Наибольший условный диаметр отверстия при сверлении
Координатно-расточные, сверлильно- фрезерно-расточные вертикальные станки
Наибольший диаметр устанавливаемого изделия
3 ); удельные энергозатраты (единицы измерения кВт·ч);
эргономичность — уровень шума на рабочем месте; регулируемая мощность звука;
технологичность — удельные показатели трудоемкости производства станочного оборудования;
стандартизация/унификация — коэффициенты использования, определяемые относительно составляющих и их стоимости;
патентно-правовые — показатели патентной чистоты/защищенности;
безопасность — показатели, гарантирующие соблюдение основных требований , предъявляемых к безопасности эксплуатации машины.
В последние годы выбор подходящего станка осуществляется, исходя из соотношения цена-качество. Это дает возможность сопоставить разные модели оборудования со схожими параметрами.
Технические характеристики
Согласно документации, на схемах сети вольтметры принято обозначение окружностью с вписанной латинской буквой «V». На русских смехах он может заменяться на русскую букву «В». Более того, первая цифра после буквы в маркировке отображает тип устройства и специфику его использования. Например, В2 — вольтметр для постоянного тока, В3 — для переменного, В4 — для импульсного и т.д.
Вам это будет интересно Разновидности бытовых и промышленных электрических выключателей
Аппарат В3-38 для использования в сетях переменного тока
Оценка характеристик прибора включает в себя следующие компоненты:
- Диапазон измерений. Он ограничивается наименьшим и наибольшим показателем, который способен изменить аппарат. Современные устройства обладают диапазоном от милливольт до киловольт. Промышленные аналоги же способны измерять как меньшие, так и большие напряжения;
- Точность измерений. Далеко не каждый домашний тестер отличается повышенной точностью измерений. Как уже было сказано, это зависит от его внутреннего сопротивления. Новые вольтметры при сравнительно небольших размерах обладают маленькими погрешностями измерений;
- Диапазон частот. Показывает чувствительность прибора к тем или иным сигналам с разными частотами, регистрируемых в сети;
- Температура и другие факторы. Эти параметры определяют показатели, при которых аппарат обладает минимальной погрешностью измерений, доступной для него;
- Собственно само внутреннее сопротивление (импеданс). Чем выше этот параметр, тем вольтметр более точен.
Цифровые устройства практически полностью вытеснили аналоговые
Важно! Технические характеристики аналоговых приборов сильно зависят от чувствительности магнитоэлектрического прибора. Чем меньше его ток полного отклонения, тем более высокосопротивительные резисторы можно использовать
Что понимается под классом точности средств измерений и как они обозначаются?
Класс точности средств измерений — обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющими на их точность, значения которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерений. Классы точности присваиваются средствам измерений при их разработке с учетом результатов государственных приемочных испытаний. Класс точности хотя и характеризует совокупность метрологических свойств данного средства измерений, однако не определяет однозначно точность измерений, так как последняя зависит от метода измерений и условий их выполнения.
Для СИ пределы допускаемой основной погрешности, которые выражают в форме приведенной или относительной погрешности (q, p), классы точности обозначают числами, равными этим пределам в %.
Чтобы отличить относительную погрешность от приведенной, на СИ ее обводят 1,5 , т. е. dn = ±1,5%.
Под обозначением класса точности по приведенной погрешности ставят
, т.е. g = ± 0,5%, и записывают без знака , если ХN выражено в единицах величины.
Если класс точности определяется по относительной погрешности (c, d), то они разделяются чертой «/»:
d = [0,02 + 0,01(
)] %,
то класс точности 0,02/0,01.
Класс точности по абсолютной погрешности обозначается римскими цифрами или латинскими буквами в зависимости от пределов значений погрешности.
Обозначение класса точности на средствах измерений дает непосредственное указание на предел допускаемой погрешности. Так, при измерении манометрическим термометром со шкалой 0. 150 °С (ХN = 150°С) класса точности 2,5 основная абсолютная погрешность на любой отметке шкалы термометра не превышает по модулю:
7. Для чего нужны эталоны физических величин? Раскройте основные понятия, входящие в определение эталона.
Эталон — средство измерений (или комплекс СИ), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме СИ и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке. Классификация, назначение и общие требования к созданию, хранению и применению эталонов устанавливает ГОСТ 8.057-80. Эталоны единиц физических величин. Основные положения. Перечень эталонов не повторяет перечня ФВ. Для ряда единиц эталоны не создаются из-за того, что нет возможности непосредственно сравнивать соответствующие ФВ, например нет эталона площади. Не создаются эталоны и в том случае, когда единица ФВ воспроизводится с достаточной точностью на основе сравнительно простых средств измер
Сре́дство измере́ний — техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.
Воспроизведение единицы физической величины – это совокупность операций по материализации единицы ФВ с наивысшей точностью посредством государственного эталона или рабочего эталона. Например, единица массы – 1 килограмм (точно) воспроизведена в виде платиноиридиевой гири, хранимой в Международном бюро мер и весов в качестве международного эталона килограмма. ений других ФВ.
Хранение единицы – совокупность операций, обеспечивающих неизменность во времени размера единицы, присущего данному СИ.
Передача размера единицы – это приведение размера единицы, хранимой поверяемым средством измерений, к размеру единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном, осуществляемое при поверке или калибровке. Размер единицы передается “сверху в низ” – от более точных СИ к менее точным.
Пределы
Как уже говорилось раньше, измерительный прибор, благодаря нормированию уже содержит случайную и систематические ошибки. Но стоит помнить, что они зависят от метода измерения, условий и других факторов. Чтобы значение величины, подлежащей замеру, было на 99% точным, средство измерения должно иметь минимальную неточность. Относительная должна быть примерно на треть или четверть меньше погрешности измерений.
Базовый способ определения погрешности
При установке класса точности в первую очередь нормированию подлежат пределы допустимой основной погрешности, а пределы допускаемой дополнительной погрешности имеют кратное значение от основной. Их пределы выражают в форме абсолютной, относительной и приведенной.
Приведенная погрешность средства измерения – это относительная, выраженная отношением предельно-допустимой абсолютной погрешности к нормирующему показателю. Абсолютная может быть выражена в виде числа или двучлена.
Если класс точности СИ будет определяться через абсолютную, то его обозначают римскими цифрами или буквами латиницы. Чем ближе буква будет к началу алфавита, тем меньше допускаемая абсолютная погрешность такого аппарата.
Класс точности 2,5
Благодаря относительной погрешности можно назначить класс точности двумя способами. В первом случае на шкале будет изображена арабская цифра в кружке, во втором случае дробью, числитель и знаменатель которой сообщают диапазон неточностей.
Основная погрешность может быть только в идеальных лабораторных условиях. В жизни приходится умножать данные на ряд специальных коэффициентов.
Дополнительная случается в результате изменений величин, которые каким-либо образом влияют на измерения (например температура или влажность). Выход за установленные пределы можно выявить, если сложить все дополнительные погрешности.
Случайные ошибки имеют непредсказуемые значения в результате того, что факторы, оказывающие на них влияние постоянно меняются во времени. Для их учета пользуются теорией вероятности из высшей математики и ведут записи происходивших раньше случаев.
Пример расчета погрешности
Статистическая измерительного средства учитывается при измерении какой-либо константы или же редко подверженной изменениям величины.
Динамическая учитывается при замерах величин, которые часто меняют свои значения за небольшой отрезок времени.
Классификация вакуумметров в зависимости от типа устройства
- К этой категории относятся:
- жидкостный;
- механический: мембранный, деформационный и т.д.;
- тепловой: термопарный, теплоэлектрический;
- компрессионный: вакуумметр Мак-Леода;
- ионизационный;
- магнитный;
- вязкостный;
- электроразрядный;
- радиометрический.
Вакуумметры, представленные выше, вы можете использовать для измерения полного давления.
Однако, нередко встречаются ситуации, когда требуется измерить другие разновидности газа. Например, в случае с парциальным давлением необходимо работать со специальными измерителями и масс-спектрометрами. В связи с этим мы получаем еще одну классификацию вакуумных манометров.
Классификация счетчика по фазности
В зависимости от того, какой тип электросети проведен в доме (с однофазным напряжением или трехфазным), необходимо приобретать соответствующий счетчик:
- Однофазный прибор учета — устанавливается в однофазную (двухпроводную) сеть с напряжением 220 В. Такие электросети в основном проведены в квартирах, индивидуальных жилых домах, небольших магазинах, офисах.
- Трехфазный прибор учета — устанавливается в трехфазную сеть с напряжением от 380 В. Такие электросети проводятся в больших коттеджах, на промышленных объектах, в крупных магазинах, ресторанах, административных зданиях и складах, одним словом — на крупных объектах.
Разновидности амперметров
Они могут быть электромеханическими или аналоговыми, цифровыми или электронными. Базовый набор, как правило, состоит из детектора, передающего устройства и индикатора, самописца или запоминающего устройства.
Аналоговые устройства — самые старые из используемых инструментов. Хотя они надежны для статических и стабильных измерений, они не подходят для динамических и переходных условий. Кроме того, они довольно громоздкие и имеют ограничения из-за использования стрелочной индикации.
Электронные инструменты реагируют быстрее и способны мгновенно обнаруживать динамические изменения тока в сети. Примером является цифровой мультиметр, который способен измерить значения тока в динамическом или переходном режиме за секунды.
Термоманометр
термоманометр в 3d
У нас имелись места, где нужно были местные приборы измерения температуры и давления, для того, чтобы сэкономить место, было решено поставить вместо термометра и манометра термоманометр. В комплект поставки термоманометра входит клапан, для того чтобы его можно было демонтировать без разгерметизации системы.
Цена манометра и термометра у той же РОСМА 350+685 = 1035 рублей, цена термоманометра = 1110 рублей. Учитывая, что и фитингов потребуется в 2 раза больше, не вижу смысла ставить отдельно термометр и манометр.
Были заказаны:
- Термоманометр РОСМА ТМБР — 31Р2(0-140°C)(0-0,25МПа)G1/2
- Бобышка №2 БП-БТ-30-G½ (под термометр БТ)
Что такое класс точности прибора? :: SYL.ru
Класс точности – это характеристика прибора, которая определяется границами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими свойствами, предусмотренными стандартами на данный вид изделия, которые оказывают влияние на точность. Этот параметр присутствует в технических характеристиках многих приборов, которые имеют эталонные выходные параметры, будь то электронные или механические измерительные устройства. Класс точности является основной характеристикой измерительной техники: весов, мультиметров, осциллографов, КИПовского оборудования и прочего. Чем выше это значение у прибора, тем больше стоит такое устройство, это связано со сложностью производства таких изделий.
Нормированная погрешность
Класс точности приборов измерений характеризует свойства таких изделий по отношению к точности, но при этом не является показателем точности этих измерений, выполненных при помощи данного устройства. С целью преждевременного выявления погрешности прибора, которую данное средство внесет в измеряемый результат, используют нормированные значения погрешностей. Значение этого параметра у каждого технического приспособления одной группы является индивидуальным, оно имеет отличные друг от друга случайные и систематические составляющие, но такая погрешность любого измерительного прибора одного класса не должна превышать установленное нормированное значение. Границы главной погрешности и коэффициента влияния заносятся в паспорт любого измерительного прибора. Все основные методы нормирования допустимых погрешностей и обозначения класса измеряющих устройств установлены ГОСТом, например, класс точности весов предусмотрен ГОСТом 24104-2001, который вступил в силу 01.07.2002.
Виды маркирования
Класс точности любого измерительного прибора маркируется на шкале устройства в виде числа. Это значение указывает нормированную величину погрешности, выраженную в процентном отношении. Если класс точности на шкале прибора обведен кружком, например 2,5, то это значит, что величина погрешности чувствительности устройства составляет 2,5 процента. По такому принципу нормируют погрешность масштабных преобразователей (измерительных шунтов, делителей напряжения, измерителей трансформаторов напряжения и тока и т. п.). Если значение класса точности на шкале прибора не подчеркнуто, например 0,7, это значит, что устройство нормируется погрешностью нуля равным 0,7. Эти приборы при любых з
Какие бывают классы точности
Погрешность электросчетчика определяется его конструктивной особенностью и регламентируется заводом-изготовителем. На заводе производится тарировка, после чего показания заносятся в паспорт изделия. Законодательно установлены сроки эксплуатации и поверки счетчиков в зависимости от конструктивной особенности.
В таблице снизу приведены среднестатистические данные о сроках эксплуатации.
По истечении этого срока эксплуатация запрещена, следует заменить прибор или отправить его на поверку. Сейчас за сроками должны следить собственники. Если не соблюдать указанный норматив, то на владельца могут наложить штраф.
Ответственность за пользование просроченным электросчетчиком лежит на владельце. Для проведения поверки устройство демонтируется и передается в специализированную лабораторию, где производят комплексную экспертизу и проверяют погрешность измерения.
Если прибор учета отвечает заводским показателям, то работники лаборатории дают заключение о пригодности устройство к дальнейшей эксплуатации, о чем делается запись в паспорте изделия. Неисправный электросчетчик ремонтируют или списывают.
Итак, по ПУЭ максимально допустимая погрешность индукционных приборов учета электроэнергии равна 2. Однако, по закону на 2020 год с 1 июля должны будут устанавливаться «умные счетчики» за счет государства. Исходя из этого следует, что владельцу не нужно будет заниматься приобретением электросчетчика, и знать какая у него погрешность 1 или 2, что лучше. Этим будут заниматься организации, производящие замену устройств учета.
Учет электроэнергии обязателен для всех потребителей. Так, для юридических лиц, физических лиц с трёхфазным вводом и прочих крупных потребителей электросчетчики трехфазного тока. Если у него имеются такие электроустановки.
В зависимости от мощности потребления используют электросчетчики с классом точности:
- Для хозяйствующих субъектов с присоединением к сети 35 кВ и мощностью до 670 кВт устанавливаются счетчик электроэнергии с погрешностью не менее 1,0.
- Для подсоединения нагрузки с напряжением 110 кВ и более, класс точности счетчика электроэнергии должен быть 0,5S.
- Учет потребляемой электроэнергии при нагрузке выше 670 кВт, применяются устройства с точностью 0,5S и позволяющие фиксировать почасовые нагрузки, а также иметь возможность интегрироваться в систему учета и памяти, способную хранить данные до 90 суток.
Все электросчетчики, применяемые для коммерческого учета на высоковольтных линиях, не могут быть прямого включения. Для измерения потребляемой электроэнергии в этом случае, а также при потреблении токов свыше 100А применяются счетчики трансформаторного включения.
При напряжении подключения 110 кВ и более, а также при мощности свыше 670 кВт применяются приборы учета с классом точности 0,5 и 0,5S. Потребителю необходимо знать, какой класс точности должен быть у счетчика и 0,5 и 0,5S в чем разница между этими показателями.
Основные отличия заключаются в следующем:
- Погрешность 0,5 не позволяет учитывать всю электроэнергию, что приводит к большему объему недоучтенной электроэнергии, по сравнению с 0,5S.
- Разница в показаниях составляет 0,75%.
- Счетчики с погрешностью 0,5 не проходят поверку и бракуются.
- При выходе устройства из строя или окончании срока эксплуатации обязательна замена таких счетчиков на приборы с погрешностью 0,5S.
ВАЖНО! Показания на приборе зависят от класса точности электросчетчика и трансформатора тока
Какие классы точности бывают, как обозначаются
Как мы уже успели выяснить, интервал погрешности определяется классом точности. Данная величина рассчитывается, устанавливается ГОСТом и техническими условиями. В зависимости от заданной погрешность, бывает: абсолютная, приведенная, относительная, см. таблицу ниже
Согласно ГОСТ 8.401-80 в системе СИ классы точности обычно помечается латинской буквой, часто с добавлением индекса, отмеченного цифрой. Чем меньше погрешность, соответственно, меньше цифра и буквенное значение выше по алфавиту, тем более высокая точность.
Приборы, способные выполнять множество различных замеров, могут быть одновременно более двух классов.
Класс точности обозначается на корпусе устройства в виде числа обведенного в кружок, обозначает диапазон погрешностей измерений в процентах. Например, цифра ② означает относительную погрешность ±2%. Если рядом со знаком присутствует значок в виде галочки, это значит, что длина шкалы используется в качестве вспомогательного определения погрешности.
- 0,1, 0,2 – считается самым высоким классом
- 0,5, 1 – чаще применяется для устройств средней ценовой категории, например, бытовых
- 1,5, 2,5 – используется для приборов измерения с низкой точностью или индикаторов, аналоговых датчиков
Примечание. На корпусе высокоточных измерителей, класс может не наносится. Обозначение таких устройств как правило выполняется особыми знаками.
Итоги
В настоящее время существует огромное многообразие вакуумметров, каждый из которых отличается как своими преимуществами и техническими характеристиками, так и конструкционными особенностями. При выборе датчиков для усановок стоит учитывать, что современные производители стремятся к улучшению работоспособности приборов путем объединения достоинств разных устройств, поэтому зачастую наблюдается размытость классовых границ. Это влияет на стоимость вакуумметра и на его долговечность.
При покупке вакуумного манометра обращайте внимание на технические характеристики прибора, его чувствительность
