Погрешности измерений. Электрические измерения. Основные понятия.

Электрические измерения. Основные понятия.

Электрическое измерение - это процесс, заключающийся в определении значения электрических величин опытным пу­тем с помощью электроизмерительных приборов.

Электроизмерительный прибор - это средство измере­ния, предназначенное для выдачи количественной информации об измеряемой величине в доступной для восприятия форме. Он должен быть проградуирован в единицах измерения опре­деляемой этим прибором величины.

Электроизмерительные приборы могут быть классифицированы по различным призна­кам. Различают аналоговые и цифровые: показывающие и ре­гистрирующие; стационарные и переносные. Электроизмери­тельные приборы делятся по роду измеряемой величины, нап­ример, амперметр, вольтметр.

Результатом измерения является некоторое число, даю­щее количественную информацию об измеряемой величине. Ре­зультат измерения выражается в принятых единицах измерения.

Единицы измерения устанавливаются в каждой стране особым законодательством с учетом рекомендаций международных организаций. Основной системой измерения в международной практике является система СИ. Эталонами физических величин называют средства измерений или комплекс средств измерений, обеспечивающих воспроизведение и хранение единицы измерения с целью передачи её размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений.

В зависимости от точности эталоны различаются следующим образом:

Первичный эталон- эталон, который обеспечивает воспроизведение и хранение единицы измерения с наивысшей достижимой при данном уровне развития науки и техники точностью. Хранится в особых условиях.

Вторичный эталон- эталон, значение которого устанавливается по первичному эталону, является международным.

Государственный эталон является эталоном, исходящим для данной страны.

Рабочий эталон – эталон, применяемый для передачи размера единицы образцовым средствам измерения высшей точности. Рабочий эталон предназначен для практического применения при поверке и градуировке различных мер.

Мерой называют вещественное воспроизведение единицы измерения, её дробного или кратного значения с определённой наперёд заданной точностью. Меры имеют меньшую точность по сравнению с эталонами. Различают однозначные, многозначные меры и набор мер.

Однозначная мера воспроизводит физическую величину одного размера.

Многозначная мера воспроизводит ряд одноимённых величин разного размера.

Набор мер представляет собой специально подобранный комплект мер, применяемых не только по отдельности, но и различных сочетаниях с целью воспроизведения ряда одноимённых величин различного размера.

Виды измерений

Существует два способа измерения физической величи­ны: прямой и косвенный.

При прямом измерении значение искомой, величины определяется непосредственно из экспериментальных данных, например, с помощью стрелочных приборов. Уравнение прямого измерения:

где - измеряемая величина; Х - числовое значение измеряемой величины;

- единица измерения измеряемой величины.

При косвенном измерении значение искомой величины определяется по результатам прямого измерения других ве­личин, связанных с искомой известной зависимостью. Урав­нение косвенного измерения:

,

где - измеряемая величина; - значения измеряемых величин, полученных с помощью прямых измерений.

Косвенное измерение сопротивления производится с помощью приборов, используемых для прямого измерения тока I и напряжения U, а величина сопротивления определяется по закону Ома:

Существуют две схемы косвенного измерения (рисунок 7.1, 7.2).

Рисунок 7.1 Рисунок 7.2

При измерении сопротивления по схеме (рисунок 7.1) погрешность возникает за счет того, что амперметр учитывает не только ток, протекающий через сопротивление, но и ток, протекающий через вольтметр.

При измерении сопротивления по схеме (рисунок 7.2) погрешность возникает из-за того, что вольтметр кроме падения напряжения на сопротивлении

учитывает также значение падения напряжения на амперметре.

Действительные значения сопротивления с учетом погрешности, вносимой измерительными приборами, определяются по следующим формулам:

- для схемы, изображенной на рисунке 7.1:

- для схемы, изображенной на рисунке 7.2:

Очевидно, что схема, изображенная на рисунке 7.1, дает меньшую погрешность при измерении сопротивления малой величины, а схема, изображенная на рисунке 7.2, дает меньшую погрешность при измерении сопротивления большой величины.