контрольно-поверочные и лабораторные измерения. К ним, в частности, относится метрологическая аттестация средств измерений, лабораторный анализ, экспертные измерения. Погрешность таких измерений не должна превышать определенного уровня;

технические измерения, при которых погрешность оценивают по метрологическим характеристикам средств измерений с учетом применяемого метода измерений. Технические измерения получили наибольшее распространение.

Погрешности измерений. Значение измеряемой величины наблюдатель оценивают по показанию отсчетного устройства. В цифровых приборах показание считывают с цифрового отсчетного устройства, в приборах со стрелочными указателем показание отсчитывают по ближайшей к стрелке отметке шкалы, иногда учитывают и доли деления, применяя интерполяцию на глаз.

По показанию определяют результат измерений. Если измерения произведены один раз (с однократным наблюдением измеряемой величины) и не требуется вводить поправку, то показание принимают за результат измерений. В общем случае результат измерений отличается от показания. Так, это имеет место при проведении измерений с многократными наблюдениями, когда результат измерений получают, например, как среднеарифметическое результатов отдельных наблюдений.

Отклонение результата измерений х от истинного значения X измеряемой величины называют погрешностью измерений

А = х-Х. (1.2)

Это соотношение служит исходным для теоретического анализа погрешностей. На практике же из-за невозможности определить истинное значение вместо него берут действительное значение измеряемой величины, например, среднеарифметическое результатов наблюдений при измерениях с многократными наблюдениями.

Погрешность измерений иногда удобно характеризовать ее относительным значением

X X

поскольку XXX.

Измерения можно характеризовать их точностью - близостью результата измерения к истинному значению. Количественно точность выражают как обратную величину модуля относительной погрешности. Так, если 6= 10~ , то точность равна 10. Чем выше точность, тем с меньшей погрешностью произведено измерение. Обычно понятие точности используют для сравнительной характеристики различных измерений или средств измерений.

1.2. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

Средства измерений классифицируют по принципу действия, структуре, виду измеряемой величины. Важное значение имеют их метрологические характеристики.

Электромеханические и электронные приборы. Используемые при электрорадиоизмерениях приборы по принципу действия можно разделить на электромеханические и электронные. К электромеханическим относят приборы, основанные на механическом взаимодействии полей, чаще всего магнитных. Электромеханические приборы применяют в основном для измерений в цепях постоянного тока и токов промышленной частоты, обычно с погрешностью 0,5...3 %. Существуют и более точные электромеханические приборы, обеспечивающие погрешность 0,1...0,2 %. Достижение такой точности связано со значительным удорожанием приборов.

Электромеханические приборы магнитоэлектрической системы используются в измерительной практике как составная часть простейших тестеров для измерений напряжения, тока и сопротивления на постоянном токе или на низких частотах.

При радиотехнических измерениях применяют электронные приборы, построенные на основе транзисторов, диодов и интегральных микросхем. В аналоговых электронных приборах в качестве отсчетного устройства используют магнитоэлектрические приборы или электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), а в цифровых - различные цифровые отсчетные устройства.

Измерительные приборы прямого преобразования и сравнения. По структурному принципу построения различают измерительные приборы прямого преобразования и сравнения. Приборы прямого преобразования состоят из последовательно соединенных измерительных преобразователей (рис. 1.1), содержат отсчетное устройство, и их выходной сигнал доступен для непосредственного восприятия наблюдателем.

Общий коэффициент передачи прибора прямого преобразования

где л: и у - выходной и входной сигналы, Ki (=1, 2, .... п) - коэффициенты передачи измерительных преобразователей. Чувствительность такого прибора

S = dy/dx = K

равна общему коэффициенту передачи.

преоВразоВа-тель i

Преобразователь 2---

Преобразователь п

Отсчетное устройство

Сравнивающее устройство

Преобразователь 1

Преобразователь гь

Преобразователь обратной связи

Отсчетное устройство

Рис. 1.2

Наименьшее значение измеряемой величины, которое можно обнаружить с помощью данного прибора, называют порогом чувствительности. Разрешающую способность прибора обычно оценивают как разность двух близких значений измеряемой величины, при которой эти значения можно различить. Для цифровых приборов, как правило, порог чувствительности и разрешающая способность совпадают и равны цене деления младшего разряда отсчетного устройства. Иногда разрешающую способность определяют как число значений измеряемой величины, которое можно различить в пределах диапазона измерений.

Средства измерений сравнения реализуют метод сравнения измеряемой величины с величиной, воспроизводимой мерой. Их строят по структурной схеме, показанной на рис. 1.2. Цепь прямого преобразования, состоящая из последовательно включенных измерительных преобразователей, охвачена отрицательной обратной связью. Обратную связь реализует преобразователь обратной связи, управляющий мерой. Сравнивающее устройство обычно производит вычитание сигнала обратной связи дгос из входного сигнала х, так что выходной сигнал средства измерений

Сигнал обратной связи

y = K(jC -Хос).

Хос=КосУ,

(1.3)

(1.4)

где Кос - коэффициент передачи цепи обратной связи.

Средства измерений сравнения могут быть реализованы с полным и неполным уравновешиванием. При полном уравновешивании х = Хос и, следовательно.

у = х/Кос; 5=1/Ко.

(1.5)

Чувствительность такого средства измерений полностью определяется коэффициентом обратной связи Кос и не зависит от коэффициента передачи цепи прямого преобразования. Метод измерений, при котором х = Хос, называют нулевым.

Если уравновешивание неполное, то реализуется дифференциальный метод, при котором измеряется разность х - Хос- При этом выходной сигнал получают из совместного решения уравнений (1.3) и (1.4):

у = Кх/{\ + К Кос), S = K/{\+ ККос).

(1.6)

Обычно KKocl, поэтому ужл:/Лос, Sxl/Koc- Следовательно, чувствительность прибора сравнения практически не зависит от коэффициента передачи цепи прямого преобразования, а определяется цепью обратного преобразования.