Bledy pomiarowe - dokladnosc miernikow, elektryczne, metrologia
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
WPROWADZENIE
Wartości błędów narzędzi pomiarowych bardzo rzadko są znane dokładnie. Producenci aparatury
podają jedynie wartości graniczne błędów podstawowych i dodatkowych, gwarantując tym samym, że
przy zachowaniu określonych warunków użytkowania danego narzędzia pomiarowego popełniane nim
błędy nie przekroczą określonych wartości.
Błędy podstawowe
przyrządów pomiarowych, wzorców
miar i przetworników pomiarowych określają niedokładność wykonanego nimi pomiaru
w warunkach
odniesienia.
Warunki odniesienia stanowi odpowiedni, znormalizowany, zbiór określonych wartości
wielkości wpływających. Parametrem metrologicznym charakteryzującym przyrząd pomiarowy jest
błąd
podstawowy.
Błędy podstawowe wielu przyrządów pomiarowych podawane są w postaci
odpowiedniego wskaźnika
klasy dokładności.
ANALOGOWE PRZYRZĄDY WSKAZUJĄCE O DZIAŁANIU BEZPOŚREDNIM
W przypadku analogowych przyrządów wskazówkowych,
klasa charakteryzuje wartość
graniczną błędu wskazań wyrażoną w procentach wartości umownej.
Wartością umowną
może być górna granica zakresu pomiarowego, wartość wskazana, długość podziałki, obszar
pomiarowy. Informacje o rodzaju wartości umownej podawane są na przyrządzie w formie
odpowiedniego symbolu. Dla większości przyrządów pomiarowych wartością umowną jest górna
granica zakresu pomiarowego.
W normie PN-92/E-06501/01 jako warunki odniesienia dla analogowych przyrządów
wskazujących określono m.in. następujące tolerancje dla wielkości wpływających, takich jak:
• temperatura otoczenia 23°± 1° dla przyrządów o wskaźniku klasy <=0,3;
23°± 2° dla przyrządów o wskaźniku klasy <=0,5;
• wilgotność względna 40÷60%;
• pozycja pracy oznaczona( pozioma lub pionowa) ± 1°;
• zewnętrzne pole magnetyczne: całkowity brak
• zewnętrzne pole elektryczne: całkowity brak.
Niezachowanie wartości wpływających w, określonych przez warunki odniesienia, granicach
powoduje powstawanie
błędów dodatkowych.
Normy definiują dla każdej z możliwych wielkości
wpływających granice
nominalnego zakresu użytkowania i dopuszczalny błąd dodatkowy
,
wyrażony w procentach wskaźnika klasy. Przykładowo dla temperatury otoczenia w przedziale
zmian: temperatura odniesienia ±10° dopuszczalny błąd dodatkowy dla przyrządów analogowych
wynosi 100% wskaźnika klasy. Producent musi zatem tak skonstruować przyrząd, aby tych
wartości nie przekroczyć.
Przykład 1:
Woltomierz kl.1 i zakresie pomiarowym Uz=10V w żadnym punkcie skali nie powinien
mierzyć z błędem większym niż graniczna wartość:
o ile tylko warunki pracy będą zgodne z warunkami odniesienia ( np. temperatura otoczenia nie
przekroczy zakresu (23±2)°C.
Graniczny błąd względny pomiaru napięcia U, wyraża zależność:
i zależy od wykorzystania zakresu pomiarowego.
Przykład
2
:
Jeśli w czasie pomiaru woltomierz z przykładu 1 wskaże 5,00 V to wartość ta obarczona będzie błędem
granicznym względnym równym ±2%, a wiec 2 razy większym niż wskaźnik klasy.
Pomiar jest tym dokładniejszy im wartość mierzona jest bliższa zakresowi przyrządu. Przyrządy
wielozakresowe mają podziałkę opisaną w działkach od 0 do a
max
i wynik surowy (ten odczytany z
przyrządu) musi być podany z uwzględnieniem pełnych możliwości rozdzielczości podziałki i ludzkiego
oka.
Do przeliczenia wychylenia wskazówki przyrządu
na wartość mierzoną, np. napięcia, konieczne
jest wyznaczenie stałej
tego woltomierza na danym zakresie U
z
i obliczenie wartości mierzonej
jako:
PRZYRZĄDY CYFROWE
Błędy podstawowe, warunki odniesienia oraz warunki użytkowania i wartości graniczne błędów
dodatkowych są podawane w dokumentacji przyrządu.
W przypadku cyfrowych przyrządów pomiarowych,
błąd podstawowy jest sumą dwóch
składników, z
których jeden jest addytywny (niezależny od mierzonej wartości X), a drugi
multiplikatywny (proporcjonalny do X). Jeżeli X jest wartością zmierzoną a X
z
użytym podzakresem
pomiarowym, to całkowita wartość granicznego błędu pomiaru podawana jest w jednej z poniższych
postaci:
( w jednostkach mierzonej wielkości)
W dokumentacji technicznej, informacje o dokładności pomiaru przyrządem cyfrowym podawane są
często w postaci uproszczonej: ±(a
%
+n); ±(δ
p
+
d
), np. ±(0,1%+4dgt). Taki zapis należy interpretować
jako sumę błędu równego a[%] wartości mierzonej i błędu, odpowiadającego n - krotnej (4)
rozdzielczości pola odczytowego. (Jeżeli nie ma informacji o wartości tego błędu, należy przyjąć jego
minimalną możliwą wartość, odpowiadającą n=1).
Graniczny błąd względny cyfrowego pomiaru wartości wielkości X wyrażony w %, równy jest, zatem:
Pomiar cyfrowy jest tym dokładniejszy im więcej jest cyfr w wyniku pomiaru.
Przykład 3
.
Woltomierzem cyfrowym o błędzie podstawowym ±(0,1%+2dgt), na zakresie pomiarowym
200,0mV zmierzono napięcie 123,4mV. Podać przedział niepewności dla wartości mierzonego napięcia
.
Przedział niepewności określa suma dwóch składników:
i błędu
odpowiadającego wartości dwóch, najmniej znaczących cyfr wskazania:
Suma obu składników daje wartość
= ±0,32mV, którą przy zapisywaniu wyniku pomiaru i jego
niepewności należy zaokrąglić, uwzględniając rozdzielczość przyrządu ±0,1mV. Ostatecznie, zatem
wynik pomiaru zapiszemy jako:
U=(123,4±0,3)mV
Graniczny błąd względny tego pomiaru równy jest:
Przykład 4
:
Woltomierzem cyfrowym o parametrach jak w przykładzie 3 zmierzono wartość napięcia U= 10,2mV.
Obliczyć błąd względny tego pomiaru.
Wartość graniczna błędu względnego jest sumą błędu
p
=±0,1% niezależnego od wskazania i błędu
,
(2dgt) równego ±( 0,2mV/10,2mV)·100%=2%.
Tak więc ostatecznie:
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
