Факторы, влияющие на точность измерений
Точность измерений не может быть выше точности воспроизведения единицы государственным первичным или специальным эталоном (по определению). Никакое техническое устройство не может рассматриваться в качестве измерительного прибора, если ему установленным порядком не передана информация о размере единицы. А передача этой информации от государственного эталона всегда сопровождается потерей точности.
Однако, кроме этого, точность измерений зависит от множества других факторов, связанных с измерительным процессом. Рассмотрение этих факторов следует начать с рассмотрения самого понятия «измерительный процесс», под которым понимают весь объем информации, оборудования и операций, относящихся к данному измерению (МОЗМ, МД № 16).
При этом под понятием – «элемент измерительного процесса» понимают любой отдельный фактор, способный повлиять на результат измерений. Такими факторами являются:
— субъект измерения (оператор);
Объект измерения должен быть достаточно изучен и сформирована его модель, степень детализации которой (глубина изучения объекта измерения) должна быть адекватна цели измерения.
Например, при наличии задания — «измерить диаметр вала», можно предположить (составить модель объекта), что сечением вала является круг и провести только одно измерение диаметра, а можно измерить эллиптичность сечения вала. Или, при измерениях площади сельхозугодий обычно пренебрегают кривизной поверхности Земли, чего нельзя делать при определении площади поверхности океанов.
Оператор вносит в измерительный процесс элемент субъективизма, который, по возможности, должен быть уменьшен. Субъективизм оператора зависит от его квалификации, психофизиологического состояния, комфортности (санитарно-гигиенических) условий труда и многого другого. Оператор может оказывать существенное влияние на точность измерений.
Большое значение имеют используемые методы и способы измерений. Очень часто измерения одной и той же величины различными способами и с помощью различных средств измерений дают совершенно различные результаты. Каждый из этих вариантов имеет свои достоинства и свои недостатки и выбор наиболее оптимального (для данной измерительной задачи) является искусством экспериментатора. В таких случаях не может быть готовых решений и рекомендаций.
Практикой измерений накоплен значительный арсенал приемов, позволяющих существенно уменьшить отдельные составляющие погрешности измерений. Целесообразность применения тех или иных приемов определяется по результатам анализа источников возникновения погрешностей и их возможного влияния на конечный результат измерения для каждой конкретной измерительной задачи.
Необходимо отметить и несовершенство самой измерительной процедуры -неточность установки прибора и снятия показаний, конечное время выполнения измерения, в течение которого происходит изменение внешних условий и ряда влияющих факторов, зависимость качества измерения от квалификации оператора и многое другое. Это также влияет на потенциальную точность измерений.
Средства измерений должны выбираться в соответствии с назначением (целью) измерительного процесса и условиями его проведения. Любые средства измерений имеют ограниченную точность, обусловленную наличием проектных, конструктивных и технологических дефектов конструкции прибора, неточности его настройки и регулировки, неточности поддержания режимов работы и т.д., а также вследствие нестабильности параметров элементов и материалов из-за старения, износа и другими причинами.
Кроме того, невозможно создать измерительный прибор, метрологические характеристики которого абсолютно точно соответствовали бы проектным, а определение их экспериментальным путем, в свою очередь, имеет ограниченную точность.
Необходимо также помнить, что в процессе измерения объект и средство измерений вступают во взаимодействие. В процессе этого взаимодействия средство измерений оказывает влияние на объект, проявляющийся в изменении измеряемой величины. Например, подключение амперметра или вольтметра для измерений характеристик электрических сигналов меняет параметры самой контролируемой электрической цепи и, соответственно, вносит погрешность в результат измерений.
В итоге результат измерения оказывается искаженным по сравнению с тем, каким он должен был бы быть, если бы средство измерений не влияло на объект. Как бы ни учитывалось это обстоятельство (а во многих случаях им просто пренебрегают), оно снижает точность результата измерения.
Таким образом, несовершенство средств измерений, некоторая неопределенность их реальных метрологических характеристик и взаимодействие средства измерения с объектом измерения вносят свой вклад в ограничение точности результатов измерений.
Условия проведения измерений, влияющие на точность измерений, включают в себя внешние и внутренние влияющие факторы. Под внутренними понимаются факторы, действующие внутри самого средства измерения. К ним относятся взаимные и паразитные электромагнитные влияния элементов и их соединений друг на друга, тепловыделение, трение, акустическая эмиссия и т.д.
Внешние влияющие факторы включают в себя изменение параметров окружающей среды (температуры, влажности, давления), напряжения в сети питания, наводки от расположенных поблизости электрических, магнитных, электромагнитных гравитационных полей, ускорений и т.п. Исключение, компенсация и учет влияющих факторов в рабочих условиях измерений с помощью функций влияния являются не только наукой, но и искусством.
Условия проведения измерений влияют на все остальные элементы измерительного процесса — на объект измерений, способ и средства измерений, самого оператора. Например, температура окружающей среды может изменить геометрические размеры измеряемой детали или плотность контролируемой жидкости, т. е. изменить саму измеряемую величину. С другой стороны, изменение температуры окружающей среды изменяет характеристики средств измерений (влияет на инструментальную составляющую погрешности измерений) и влияет на физиологические свойства оператора, т.е. на субъективную погрешность измерений.
Все вышеперечисленные факторы, влияющие на точность измерений, учитываются при разработке, стандартизации и аттестации методик выполнения измерений.
Источник
Какие факторы увеличивают точность измерения напряжения
1. Шум – это паразитные помехи в электрических сигналах и показаниях.
Причиной их проявления могу быть несколько источников:
* Электромагнитные поля могут индуцировать напряжение и токи в исследуемом образце и
всхеме измерительного прибора.
* Сигналы связи (радио, телевидение и т. д)
* Наводки отдисплея, ламп накаливания и других бытовых и промышленных электроприборов,
* Возникновениепаразитных электрических токов
*Вследствие нагрева или охлаждения электрооборудования.
Таким образом, шум от внешних источников может иметь широкий диапазон частот от радиочастот до 50 Гц.
Влияние этих шумов возможно т снизить соответствующей фильтрации или экранированием с заземлением.
Многие измерительные приборы и устройства имеют ограниченный диапазон рабочих частот
и поэтому нечувствительны к радиочастотному шуму.
Внешний шум уменьшается за счет деления напряжения входными импедансами электронных цепей.
Следовательно, чем ниже их импедансы, тем меньшеостаточный внешний шум, входящий в измерение.
Шум может также исходить из самого образца. Это термически генерируемый шум —
колебания концентраций и энергии носителей заряда. Такой шум генерируется
со статистическим распределением по частоте и уровню и, следовательно, в принципе охватывает все
частоты. И это напрямую зависит от качества (погрешности) измерительного инструмента.
2. Влияние температуры на точность замеров
Напряжения могут вводиться в цепь посредством контактных потенциалов между различными материалами
и тепловыми асимметриями. Они могут влиять на измерения напряжения постоянного тока, и
Измерения сопротивления постоянного тока. Например, если используется термопара то
, считывание сопротивления будет неустойчивым
и, меняются в зависимости, от полярности замеров.
Температурные влияния могут быть уменьшены с помощью экранирования кабелей и использования
компонентов с материалами, с высокой термоустойчивостью.
Электротермические параметры схем измерительного прибора тоже иногда служат причиной погрешности при измерениях .
Электрические приборы (вольтметры и амперметры) в целом достаточно точны.
Разрешение является свойством измерительного прибора, Для уменьшения значения шума можно настроить прибор
Точность связана с нулевым уровнем (смещениями),
который относительно легко исправить, применяя настройку нулевого показания перед замером.
Чтобы проверить вольтметр, необходим
источник калибровочного напряжения. Чтобы проверить амперметр, надо иметь эталонный резистор и эталонный вольтметр. Рассчитать по закону Ома. Либо надежнее обратиться к метрологам .
чтобы проверить оборудование для измерения импеданса, нужны эталонные резисторы.
Другие параметры также могут влиять на точность; линейности и, не в последнюю очередь,
температурная стабильность. Большинство измерительных приборов определяют пределы погрешности как функцию
температуры или отклонений температуры. Поэтому при измерениях следует учитывать температуру, влажностьокружающей среды.
4. Паразитные импедансы.
Паразитные импедансы образуются сопротивлением, индуктивностью и распределенной емкостью проводов которые подводятся к проверяемому оборудованию, а также переключателей и зажимов .
Сопротивление обычно составляет порядка 1 ома или меньше
На нашем сайте вы можете узнать — какие электроизмерения и электроизмерительные приборы мы используем и при необходимости заказать у нас данную услугу –подробнее здесь .
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Точность — измерение — напряжение
Точность измерения напряжений и токов с помощью осциллографа определяется точностью калибровки масштаба амплитуд. [1]
Точность измерения напряжений и токов с помощью осциллографа сравнительно невелика, и поэтому в большинстве случаев такие измерения выполняются при осциллографировании как вспомогательные попутно с другими исследованиями. [2]
Точность измерения напряжения может быть повышена при применении вольтметра с большим сопротивлением, например прибора ТТ-1, который на шкале 200 в имеет сопротивление 1000 ком. [3]
Точность измерения напряжений и токов с помощью осциллографа сравнительно невелика, и поэтому в большинстве случаев такие измерения выполняются при осциллографировании как вспомогательные, попутно с другими исследованиями. Однако в некоторых случаях осциллограф является единственным прибором, с помощью которого можно измерять напряжения. [4]
Точность измерения напряжения в пределах от десятых долей вольта до нескольких сотен вольт приближается к 0 1 % на частотах, равных десяткам мегагерцу она падает до 1 % и ниже на сотнях мегагерц и не лучше 10 % на тысячах мегагерц. [6]
Точность измерения напряжения в данном случае будет зависеть не только от М степени точности при -, бора, но и от величины сопротивлении вольтметра и сопротивления растеканию зонда. Из многочисленных схем, существующих для измерений малых напряжений помощью катодных ламп, рекомендуется схема, приведенная на фиг. [7]
Для повышения точности измерения напряжения в последнее время начинают применяться специальные вольтметры с подавленной начальной частью шкалы — так называемые вольтметры номинального напряжения. [8]
Для обеспечения точности измерений напряжений и временных интервалов в осциллографы встраивают источники эталонны сигналов-калибраторы амплитуды и длительности, вырабатывающие соответственно калибровочное напряжение и калибровочные интервалы. Функции калибраторов амплитуды и длительности могут быть совмещены. Эталонный сигнал такого источника формируется в виде прямоугольных импульсов, размах которых используется в качестве калибровочного напряжения, а период повторения — в качестве калибровочных интервалов. При калибровочных сигналах в форме меандра погрешности калибровки коэффициента отклонения и развертки минимальны. Кроме того, такая форма сигнала позволяет использовать его для настройки выносных осциялографическ Их делителей. При этом длительность импульсов должна быть примерно равной длительности переходного процесса, возникающего в раском-пенсированном делителе при подаче эталонного сигнала. [10]
Для повышения точности измерения напряжения в более сложных приборах используют метод сравнения напряжения исследуемого сигнала с калиброванным напряжением. Калибратор в этом случае должен вырабатывать напряжение, значение которого можно устанавливать достаточно высокой точностью. Сущность метода поясняется на рис. 8.29. Напряжение калибровки ( меандр) поступает на регулятор, снабженный шкалой, позволяющей отсчитывать установленное напряжение. [11]
Точность установки коэффициентов передачи определяется точностью измерения напряжений вольтметром и может быть повышена в результате использования компенсационного метода изменения напряжений. В этом случае напряжение, снимаемое с выхода ОБ, сравнивается с помощью нуль — гальванометра с напряжением, поступающим с эталонного источника, на котором установлено заданное значение напряжения. [12]
Точность определения тока / зависит от точности измерения напряжения U12 и класса образцовой меры, а также от выполнения условия Кобр С Rn — Для повышения точности измерения Uiz применяется компенсационный метод. [13]
Указанный способ определения остаточных напряжений прост, но он страдает недочетами: необходимо разрушение всей конструкции; точность измерений напряжений при этом способе невелика. [14]
В лабораторных автоматических компенсаторах напряжения ввиду наличия простых и высокоточных источников образцового постоянного напряжения на кремниевых стабилитронах целесообразно использовать дифференциальный метод повышения точности измерения напряжений . К дополнительному источнику образцового напряжения ( ИОН) ( рис. 4.1, б) подключается делитель напряжения. [15]
Источник