применением при обработке результатов измерения теории вероятностей и методов статистики.
Промахи – это неправильные отсчеты по шкале прибора, пропуски в наблюдениях и т.д. Результаты измерений, содержащие промахи, должны быть отброшены как недостоверные.
Результаты намерений содержат случайные и систематические погрешности. Основной характеристикой измерительного прибора является статическая погрешность, которая определяет степень приближения показаний прибора к действительному значению измеряемой величины.
11.7. Определение погрешностей при однократных измерениях
Различают три вида статических погрешностей.
Абсолютная погрешность ∆а – это разность между показаниями
прибора а и действительным значением измеряемой |
величины а0, т.е. |
|
∆а = а−а0 . |
|
(11.11) |
Абсолютные погрешности измерения тока, напряжения и актив- |
||
ной мощности соответственно определяются выражениями |
|
|
∆I = I − I0 ; ∆U =U −U0 ; ∆P = P − P0 |
. |
(11.12) |
Абсолютная погрешность не дает правильного представления о точности измерения. Например, абсолютная погрешность ∆I=0,2 А при измеряемом токе I0=2 А характеризует низкую точность, а абсолютная погрешность ∆I=0,2 А при I0=200 А означает более высокую точность измерения. Поэтому для оценки точности измерения пользуются относительной погрешностью.
Относительная погрешность ε представляет собой отношение абсолютной погрешности ∆а к истинному значению измеряемой величины а0. Относительная погрешность обычно выражается в процентах.
εа = |
∆а 100% . |
(11.13) |
|
а0 |
|
Относительные погрешности измерения тока, напряжения и активной мощности соответственно определяются выражениями:
εI |
= |
∆I 100% ; |
εU |
= |
∆U 100% ; |
εP = |
∆P 100% . (11.14) |
|
|
I0 |
|
|
U0 |
|
P0 |
Приведенная погрешность – это выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности ∆а к пределу измерения прибора аN.
315
Величина аN определяется суммой левого и правого пределов измерения при двусторонней шкале (с нулем посередине) или разностью верхнего и нижнего пределов измерения при односторонней шкале.
Приведенная погрешность К, выраженная в процентах, называется классом точности измерительного прибора:
Ка = |
∆а |
100% . |
(11.15) |
|
|||
|
аN |
|
|
Классы точности амперметра, вольтметра и ваттметра соответственно определяются выражениями
КI = |
∆I |
100% ; |
KU = |
∆U 100% ; |
K P = |
∆P 100% . (11.16) |
|
||||||
|
I N |
|
U N |
|
PN |
|
По допустимому значению приведенной погрешности все меры и измерительные приборы делятся на следующие классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Класс точности указывается на шкале прибора. Например, указанный на вольтметре класс точности 0,2 означает, что его приведенная погрешность не превышает 0,2%.
Чтобы измерение было более точным, следует устанавливать возможно меньший предел измерения, но такой, чтобы стрелка не выходила за правую или левую границу шкалы. Нередко в начале шкалы бывает нерабочий участок. На этом участке точность измерения, заданная классом точности, не гарантируется. На практике при расчете относительной погрешности вместо истинного значения измеряемой величины берут показания прибора. Тогда формулы (11.14) примут вид
εI = |
∆I 100% ; |
εU |
= |
∆U |
100% ; |
|
εP = |
∆P |
100% . |
(11.17) |
|||||||||||||||||||||||
|
U |
|
P |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Из выражений (11.16) найдем абсолютные погрешности: |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
∆I = |
± K I I N |
; |
|
∆U = |
± KU U N |
; |
∆P = |
± K P PN |
. |
(11.18) |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
100% |
|
|
|
|
100% |
|
|
|
|
100% |
|
|
|
||||||||||||||||||
Произведем подстановку из формул (11.18) в соответствующие |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
выражения (11.17): |
|
|
|
I N |
|
|
|
|
|
|
|
U N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PN |
|
|
|
||||||
ε |
I |
= ±K |
I |
; |
ε |
= ±K |
|
; |
ε |
|
= ±K |
|
|
|
. |
(11.19) |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
I |
U |
|
|
|
|
U U |
|
P |
|
|
|
|
P |
P |
|
|||||||||||||
Из выражений (11.17) определим абсолютные погрешности: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
∆I = |
|
εI I |
; |
∆U = |
εUU |
; ∆P = |
|
εP P |
. |
|
|
|
(11.20) |
|||||||||||||||||||
|
100% |
|
100% |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
100% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
316
Контрольные вопросы
1. Относительной погрешностью называется:
1)отношение абсолютной погрешности к предельному значению шкалы (нормирующей величине) прибора в процентах;
2)разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины;
3)отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины в процентах;
4)отношение измеренного значения величины к предельному значению шкалы прибора.
2. Абсолютной погрешностью называется:
1)отношение абсолютной погрешности к предельному значению шкалы прибора в процентах;
2)разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины;
3)отношение абсолютной погрешности к действительному значению величины в процентах;
4)отношение измеренного значения величины к предельному значению шкалы прибора.
3.К какому методу измерения относится измерение мощности в цепи постоянного тока методом амперметра и вольтметра:
1) совокупному; 2) относительному; 3) косвенному; 4) прямому?
4.Если измеренное значение тока Iи=1,9 А, действительное значение тока I=1,8 А, то относительная погрешность равна:
1) 0,1 А; 2) 5,6 %; 3) –0,1 А; 4) 10 %.
5.Цена деления шкалы прибора с односторонней шкалой определяется:
1) как отношение разности верхнего и нижнего пределов измерения к числу делений шкалы;
2) отношение разности верхнего и нижнего пределов измерения к классу точности прибора;
3) отношение числа делений шкалы прибора к разности верхнего
инижнего пределов измерения;
4) отношение суммы верхнего и нижнего пределов измерения к числу делений шкалы.
317
6. Цена деления шкалы прибора с двусторонней шкалой определяется:
1)как отношение разности левого и правого пределов измерения
кчислу делений шкалы;
2)отношение разности левого и правого пределов измерения к классу точности прибора;
3)отношение числа делений шкалы прибора к разности левого и правого пределов измерения;
4)отношение суммы левого и правого пределов измерения к числу делений шкалы.
7. Ваттметр измеряет мощность приемника(ов): |
|||
* |
* W |
R1 |
|
|
|
|
|
U |
|
R2 |
R3 |
1) R1; 2) R1 и R2; 3) всех; 4) R2 и R3. |
|
||
8.Из представленных значений величиной мощности являются: 1) 1 А; 2) 100 кВт·ч; 3) 20 МВт; 4) 30 Дж.
9.Класс точности электроизмерительного прибора определяет-
ся:
1)относительной погрешностью, равной γпр % = ∆АА 100 ;
2)погрешностью, равной отношению абсолютной погрешности к
количеству делений шкалы прибора N γпр % = |
∆А |
100 ; |
|
N |
|||
|
|
3) приведенной погрешностью, равной отношению абсолютной погрешности к нормирующей величине прибора АN (в большинстве
случаев это предел шкалы измерений) γпр % = ∆А 100;
АN
4) абсолютной погрешностью, равной разности между измеренным и действительным значениями измеряемой величины
∆А=АИЗМ–А.
318
10. Как включают в электрическую цепь амперметр, вольтметр: 1) амперметр последовательно с нагрузкой, вольтметр парал-
лельно нагрузке; 2) амперметр и вольтметр последовательно с нагрузкой;
3) амперметр и вольтметр параллельно нагрузке?
11. Принцип работы прибора электромагнитной системы осно-
ван:
1)на явлении самоиндукции;
2)взаимодействии проводников с током;
3)взаимодействии проводника с током и магнитного поля;
4)взаимодействии ферромагнитного сердечника с магнитным
полем.
12. Приведенный на рисунке прибор относится к приборам: |
|||||||||
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 100 |
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
0.5 |
1)электромагнитной системы;
2)электродинамической системы;
3)индукционной системы;
4)магнитоэлектрической системы.
13. Шкала ваттметра, включенного на входе цепи переменного тока, имеет 100 делений. Предел измерения по напряжению 150 В, предел измерения по току 5 А. Стрелка прибора указывает на деление
60.Определить активную мощность цепи.
1)150 Вт; 2) 300 Вт; 3) 450 Вт; 4) 600 Вт.
14. Ваттметр, включенный в фазу трехфазной цепи с симметричной нагрузкой, показал 150 Вт. Чему равна активная мощность нагрузки:
1) 150 Вт; 2) 300 Вт; 3) 450 Вт; 4) 600 Вт?
319