11.3. Погрешности измерения и классы точности
Точность измерения характеризуется его возможными погрешностями. Эти погрешности при каждом конкретном измерении не должны превышать некоторого определенного значения. В зависимости от способа числового выражения различают погрешности абсолютные и относительные, а применительно к показывающим приборам — еще и приведенные.
Абсолютная погрешность А — это разность между измеренным Аиз и действительным А значениями измеряемой величины:
А = Аиз - А.
Например, амперметр показывает Аиз = 9 А, а действительное значение тока А — 8,9 А, следовательно, А = 0,1 А.
Чтобы определить действительное значение величины, нужно к измеренному значению прибавить поправку — абсолютную погрешность, взятую с обратным знаком.
Точность измерения оценивается обычно не абсолютной, а относительной погрешностью — выраженным в процентах отношением абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины:
= (
А
/
А) 100%,
а так как разница между А и Аиз обычно относительно мала, то практически в большинстве случаев можно считать, что = ( А/ Аиз) 100 %. Для приведенного примера измерения тока относительная погрешность
= (0,1/9)100% = 1,11%.
Рис. 11.1
Однако оценивать по относительной погрешности точность показывающих приборов со стрелочным указателем неудобно. Дело в том, что абсолютная погрешность А у них имеет обычно один и тот же порядок вдоль всей шкалы. При постоянной абсолютной погрешности А с уменьшением измеряемой величины Аиз быстро растет относительная погрешность (рис. 11.1). Поэтому рекомендуется выбирать пределы измерения показывающего прибора так, чтобы отсчитывать показания в пределах второй половины шкалы, ближе к ее концу
Таблица 12.1 Условные обозначения на шкалах электроизмерительных приборов
Для оценки точности самих показывающих измерительных приборов служит их приведенная погрешность. Так называется выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности показания А к Аном — номинальному значению, соответствующему наибольшему показанию прибора:
= (
А
/ Аном)100%
(11.1)
Если в рассмотренном примере предел измерения амперметра
Аном = 10 А, то приведенная погрешность = (0,1/10) 100 % = 1 %.
Погрешности прибора обусловливаются недостатками самого прибора и внешними влияниями. Приведенная погрешность, зависящая лишь от самого прибора, называется основной погрешностью. Нормальные рабочие условия — это температура окружающей среды 20 °С (или та, которая обозначена на шкале прибора), нормальное рабочее положение прибора (указанное условным знаком на его шкале), отсутствие вблизи прибора ферромагнитных масс и внешних магнитных нолей (кроме земного) и прочие нормальные условия (номинальные: напряжение, частота тока, синусоидальная форма кривой тока и т.д.).
Допускаемая основная погрешность электроизмерительного прибора определяет его класс точности. Обозначением класса точности служит допускаемая основная погрешность приборов, принадлежащих к этому классу: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4. Принадлежность прибора к определенному классу указывает, что основная погрешность прибора на всех делениях шкалы не превышает значения, определяемого классом точности этого прибора (например, у прибора класса 1 допускаемая основная погрешность 1 %). Отклонение внешних условий от нормальных вызывает дополнительные погрешности.
В зависимости от чувствительности к внешним магнитным или электрическим полям электроизмерительные приборы делятся на две категории: I — приборы менее чувствительные и II — приборы более чувствительные.
Для правильного применения электроизмерительного прибора важны его технические особенности. Эти особенности указываются на шкале прибора условными обозначениями, приведенными в табл. 11.1.