МIНIСТЕРСТВО ОСВIТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ПОЛТАВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНIЧНИЙ УНIВЕРСIТЕТ

ІМЕНІ ЮРІЯ КОНДРАТЮКА

Кафедра автоматики та електропривода

Методичні вказівки і контрольні завдання з курсу

«ОСНОВИ МЕТРОЛОГІЇ

ТА ЕЛЕКТРИЧНИХ ВИМІРЮВАНЬ»

для студентів спеціальності 7.092203

"Електромеханічні системи автоматизації та електропривод"

денної та заочної форм навчання

Полтава 2007

Методичні вказівки і контрольні завдання з курсу «Основи метрології та електричних вимірювань» для студентів спеціальності 7.092203

"Електромеханічні системи автоматизації та електропривод" денної та заочної форм навчання.-–Полтава: ПолтНТУ, 2007.- 51с.

Укладач: Єрмілова Наталія Василівна, кандидат технічних наук, доцент.

Відповідальний за випуск: Галай М.В., доктор технічних наук, професор.

Затверджено науково-методичною радою університету

Протокол № ____ від __________2007р.

Корректор В.С. Гресь

ВСТУП

Цей навчальний посiбник призначено для аудиторної та самостiйної роботи студентiв пiд час вивчення курсу "Основи метрологiї та електричних вимiрювань".

Названий предмет має на метi дати студентам основи знань, необхiдних для вирiшення виробничих завдань, якi пов"язанi з вибором та використанням засобiв i методiв вимiрювання електричних величин, а також для вивчення iнших навчальних предметiв спецiальностi.

Вивчивши предмет, студенти повиннi знати принцип дiї, властивостi, характеристики засобiв вимiрювання рiзних електричних величин, вмiти обирати засоби та методи вимiрювання, грамотно проводити вимiрювання електричних величин й оцiнювати їх похибки.

Для розв"язання задач студенти повиннi знати основи вищої математики, фiзики, теоретичнi основи електротехнiки та електронiки.

Навчальний посiбник можуть використовувати студенти денної та заочної форм навчання.

1. Похибки вимірювання I засобів вимірювання

1. Основнi поняття I розрахунковi спiввiдношення

1.1.1.Класифiкацiя похибок вимiрювання

Похибки вимiрювання класифiкують за кiлькома ознаками. За способом вираження їх подiляють на абсолютнi, вiдноснi, зведені та варіації .

Абсолютною похибкою вимiрювання (засобу вимiрювання) ΔА називають рiзницю мiж вимiряним А_х i справжнiм А_о значеннями вимірюваної величини:

. (1.1)

Абсолютна похибка має ту ж саму розмiрнiсть, що й вимiрювана величина i може бути додатньою чи вiд’ємною.

Абсолютна похибка з оберненим знаком називається поправкою П:

. (1.2)

Вiдносна похибка вимiрювання (засобу вимiрювання) дорiвнює вiдношенню абсолютної похибки ΔА до справжнього значення вимiрюваної величини А_о:

δ = . (1.3)

Вiдносна похибка характеризує точнiсть вимiрювання i може бути додатньою чи вiд’ємною; її виражають у вiдносних одиницях або в процентах.

Зведена похибка дорiвнює вiдношенню абсолютної похибки до нормувального значення:

, (1.4)

де А_N - нормувальне значення величини, яке може дорiвнювати границi вимiрювання, дiапазоновi вимiрювання, довжинi шкали тощо.

Для переважної бiльшостi приладiв А_N = А_н, де А_н - границя вимiрювання.

Варіація дорівнює різниці між значеннями вимірюваної величини при прямому та зворотньому ході прилада:

(1.5)

Зведена варіація – це відношення варіаціі до нормованого значення, взяте у відсотках :

(1.6)

За характером змiни похибки подiляють на систематичнi та випадковi. Систематична похибка пiд час повторних вимiрювань лишається сталою або змiнються за вiдомим законом. Випадкова похибка в разi повторних вимiрювань однiєї й тiєї самої величини змiнюється випадково.

Залежно вiд джерела виникнення похибки вимiрювання бувають апаратурнi, методичнi i суб’єктивнi. Апаратурнi (або iнструментальнi) похибки є наслiдком похибок застосованих засобiв вимiрювання.

Методичнi (або теоретичнi) похибки виникають через недосконалiсть методiв вимiрювання, застосування наближених спiввiдношень, на яких грунтується обраний метод вимiрювання.

Суб’єктивнi (або особистi) похибки вiдбивають недосконалiсть органiв чуття оператора, його недбалiсть чи недостатню увагу в процесi вимiрювання.

За залежнiстю вiд значення вимiрюваної величини Х похибки подiляють на адитивнi, абсолютна величина яких не залежить вiд Х, i мультиплiкативнi, абсолютна величина яких пропорцiйна Х.

Джерела адитивної похибки - зсув покажчика приладiв з нульової позначки до початку вимiрювання, тертя в опорах, неточнiсть градуювання шкали. Причини мультиплiкативної похибки - вплив зовнiшнiх факторiв (температура, зовнiшнi електромагнiтнi поля) i старiння елементiв та вузлiв приладiв.

За умовами застосування приладів похибки поділяють на основнi та додатковi.

Основна похибка виникає в приладi за нормальних умов експлуатацiї, встановлених ГОСТ 22261-82.

Додатковi похибки засобiв вимiрювання виникають у випадку вiдхилення впливаючих величин вiд нормальних значень (нормальних областей значень).

Стандарти нормують основнi i додатковi похибки приладiв.

2. Класи точностi засобiв вимiрювання

Клас точностi засобiв вимiрювання - це узагальнена характеристика, яка визначає границi припустимих основної та додаткової похибок. Вiдповiдно до ГОСТ 8.401-80 всi засоби вимiрювання залежно вiд спiввiдношення мiж адитивною та мультиплiкативною складовими похибки при встановленнi класу точностi подiляють на чотири основнi групи.

1. Засоби вимiрювання, в яких переважає адитивна складова похибка, - показуючi та самописнi прилади з адитивною похибкою вiд тертя, змiни положення в просторi тощо. Для цiєї групи нормують значення зведеної похибки, виражене в процентах (1.4), яке використовують для позначення класу точностi таких засобiв вимiрювання. Іноді враховують і значення зведеної варіації. Для визначення класа точності прилада розраховують зведену похибку і зведену варіацію в кожній оціфрованій точці шкали. Вибірають найбільше одержане значення і порівнюють його зі стандартною шкалою класів точності .

Класом точності вважається найближче більше число з цієі шкали: