Характеристики вимірювальних приладів. Істинне та дійсне значення величини вимірювання

 

 

 

Реферат

з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів»

на тему:

«Характеристики вимірювальних приладів. Істинне та дійсне значення величини вимірювання»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

План

1. Характеристики засобів вимірювальної техніки
2. Істинне та дійсне значення величини вимірювання

Список використаної літератури

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Характеристики  засобів вимірювальної техніки

Залежно від призначення, будови, принципу дії, засоби вимірювальної  техніки мають різні характеристики, які визначаються точністю, правильністю, чутливістю, відтворенням, збіжністю, швидкодією та надійністю роботи.

Результати вимірюваної  величини визначаються за шкалою приладу, діапазон показів якого обмежений  початковим і кінцевим значенням.

Діапазон вимірювань — інтервал вимірюваної величини, у межах якого пронормовані похибки засобу вимірювання.

Досить часто діапазон вимірювань подається не в одиницях вимірюваної величини, а у вигляді  нормованого сигналу для відповідних  оцифрованих значень шкали засобу вимірювання і називається градуювальною характеристикою.Вона встановлюється як залежність між значеннями вимірюваної величини на вході та виході засобу вимірювань, отриманими під час градуювання та поданими у вигляді таблиці, графіка або формули. Наприклад, градуювальна характеристика автоматичного потенціометра, моста, логометра та інших прикладів подана таблично як залежність показань температури на шкалі приладу від вхідного сигналу, мілівольтах.

Точністю засобу вимірювання називається характеристика засобу вимірювань, яка визначається за близькістю його показів до істинного значення вимірюваної величини або ж близькістю до нуля всіх його похибок (випадкових, систематичних методичних та інших).

Правильністю  засобу вимірювань називається характеристика, яка показує близькість до нуля його систематичних похибок.

Важливою характеристикою  засобу вимірювання є його чутливість, що розраховується з відношення зміни вихідної величини засобу вимірювання до зміни вхідної величини, яка спричинила цю зміну:

де ∆l і ∆φ — зміни  відповідно лінійної чи кутової вихідної величин засобу вимірювання у мм, поділках, градусах повороту;

∆А — зміна вхідної  вимірюваної величини у відповідних  одиницях.

Поріг чутливості — найменше значення вимірюваної величини, яке може бути виявлене засобом вимірювання, тобто на виході засобу вимірювання відбудеться зміна вихідної величини хоча б на 0,5 поділки.

Поряд з приведеними  характеристиками важливе значення мають характеристики якості засобів  вимірювань, які вказують на близькість результатів вимірювань, виконаних  як воднакових, так і в різних умовах експерименту.

Збіжність засобу вимірювань — характеристика якості, яка відображає близькість результатів вимірювань однієї і тієї самої величини у однакових умовах.

Відтворюваність засобу вимірювань — характернетика якості, яка відображає близькість результатів вимірювань однієї і тієї самої величини, виконаних у різних умовах, різних місцях, різними методами і засобами вимірювань.

Стабільність  засобу вимірювань — характеристика якості засобу вимірювань, яка вказує на незмінність у часі його метрологічних властивостей.

Швидкодія засобу вимірювань характеризується часом реагування засобу вимірювання на зміну вхідної вимірюваної величини. Для автоматичних приладів швидкодія — час переміщення каретки з одного кінця в другий кінець шкали приладу.

Надійність засобу вимірювання характеризується збереженням безвідмовної роботи протягом заданого достатнього часу. Надійність характеризується такими показниками: часом безвідмовної роботи, терміном роботи, наробкою на відмову та ін. Інколи надійність роботи засобу вимірювання характеризують за його працездатністю або можливістю виконувати свої функції відповідно до технічних вимог.

Слід зауважити, що на характеристики засобів вимірювальної техніки  негативно впливають зовнішні умови (температура, тиск, вологість, вібрація, магнітні поля та ін.), тому умови експлуатації засобів вимірювальної техніки повинні відповідати умовам їх градуювання, вказаним у технічних паспортах.

 

 

 

 

2. Істинне та дійсне  значення величини вимірювання

У зв'язку із тім, що значення фізичної величини визначають експериментальним шляхом, воно має похибку вимірювань. Розрізняють істинне й дійсне значеня фізичної величини.

Під істинним значенням  фізичної величини розуміють значення величини, яке ідеальним чином відображає в якісному і кількісному відношенні відповідну властивість об'єкту, повинно бути вільне від похибок вимірювань. Воно є границею, до якої наближається значення фізичної величини в міру того, як підвищується точність вимірювань.

Так як усі фізичні величини знаходяться експериментальним або дослідним шляхом і їх значенню притаманні помилки вимірювань, то істинне значення фізичних величин залишається невідомим.

Визначити істинне значення величини вимірювання неможливо  через обмежені можливості засобів  вимірювань. Однак існують величини значення яких відоме за значенням, наприклад, один повний оберт дорівнює 360°. Відмічена  раніше неможливість визначення істинного значення є наслідком принципової недосконалості відображення при вимірюванні та причиною неминучості похибки вимірювання.

Дійсним значенням  фізичної величини називається значення фізичної величини, знайдене експериментальним шляхом і настільки близьке до істинного значення, що для поставленого завдання вимірювання може його замінити. Це значення змінюється в залежності від необхідної точності вимірювань.

На практиці дійсне значення ФВ може бути знайдено за допомогою  багаторазових вимірювань з наступним  усередненням результатів спостережень і представленням цього середнього в якості дійсного або за допомогою зразкового засобу вимірювання.

При технічних вимірюваннях значення фізичної величини, знайдене із допустимою похибкою, приймається  за дійсне значення.

Недосконалість вимірювальних  приладів і методів вимірювання, а також недосконалість людських органів чуття та вплив середовища вносять певну неточність (похибку) у процес вимірювання. Тому здобуті  результати є наближеними значеннями вимірюваних фізичних величин. Вимірювання дає лише оцінку істинного значення (а не саме істинне значення), яку називають дійсним значенням фізичної величини.

Під похибкою вимірювань (абсолютною, відносною) розуміють відхилення результату вимірювань від істинного значення вимірюваної величини.

Тут - результат вимірювання величини ; - її істинне значення.

В ряді джерел, наприклад  у ВРЕ, наряду з терміном похибка вимірювання вживається термін помилка вимірювання. Оскільки термін помилка вимірювання є невдалим, він не рекомендується до вживання.

Похибка вимірювання  є кількісною характеристикою точності вимірювання.

На практиці істинне  значення величини невідоме, тому неможливо  точно визначити і величину відхилення результату вимірювання від нього. Тому на практиці доводиться користуватися не похибками, а їх оцінками або характеристиками.

Оцінку похибки (приблизне значення) можна знайти за формулою

де  - дійсне значення вимірюваної фізичної величини, тобто її значення, знайдене експериментально і настільки близьке до істинного, що може бути використане замість нього. Фактично за таке значення приймають значення міри фізичної величини, еталона або визначене за допомогою точнішої методики. Наприклад, результат зважування деякого тіла на вагах становив 1 кг. Для визначення похибки зважування була використана еталонна гиря, номінальної маси 1 кг. Її дійсна маса, встановлена під час її повірки і вказана в свідоцтві про повірку, рівна 1,00003 кг. При зважуванні вказаної гирі на цих же вагах, за тим же методом і за тих же умов, що і тіла, одержали значення 0,99998 кг. Тоді оцінка похибки зважування еталонної гирі (0,99998 -1,00003) кг=-0,00005 кг. Оскільки результат зважування тіла близький до результату зважування гирі, це розраховане значення похибки можна прийняти за оцінку похибки результату зважування тіла.

В залежності від обраної  класифікаційної ознаки існують  різні класифікації похибок вимірювання, серед яких можна виділити найбільш поширені:

1)за формою вираження; 2)за джерелами виникнення;

3)за закономірностями виникнення та прояву.

Список використаної літератури:

1. Цюцюра В.Д., Цюцюра С.В. Метрологія та основи вимірювань. Навч. посібн., К., "Знання -Прес", 2003
2. Тарасова В.В.,Малиновський А.С.,Рибак М.Ф., Метрологія, стандартизація і сертифікація.Підручник/За заг.ред.В.В Тарасової.-К.:Центр навчальної літератури,2006.-264с.
3. Гончаров А.А., Копилов В.Д. Метрологія, стандартизація і сертифікація. М.: Видавничий центр «Академія», 2004.
4. Кухарчук В.В. Метрологія та вимірювальна техніка: Навч. посібн. / Кучерук В.Ю., Долгополов В.П., Грумінська Л.В.– Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2004. –252с.