более чем на 30% и имеет постоянную цену делений.

Существенно неравномерная шкала-шкала с сужающимися делениями, для которй значение выходного сигнала, соответствующее полусумме верхнего и нижнего пределов диапазона изменений входного (выходного) сигнала, находится в интервале между 65 и 100% длины шкалы, соответствующей диапазону изменений входного (выходного) сигнала.

Степенная шкала-шкала с расширяющимися или сужающимися делениями, отличная от существенно неравномерной шкалы.

Нулевая отметка шкалы - отметка шкалы, соответствующая нулевому значению измеряемой величины.

Диапазон измерений-область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности прибора.

Предел мзтие^зекмй-наибольшее или наименьшее значение диапазона измерений.

Классы точности приборов

Класс точности измерительного прибора-обобщенная характеристика прибора, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами прибора, влияющими на его точность.

Основная погрешность и/игбора-погрешность прибора, используемого в нормальных условиях. Дополнительная погрешность прибора возникает при его работе в условиях, отличных от нормальных.

Пределы допускаемых основных погрешностей приборов задаются в виде абсолютных, относительных и приведенных погрешностей приборов.

Предел допускаемой основной погрешности-это наибольшая (без учета знака) основная погрешность прибора, при которой он может быть признан годным и допущен к применению. Предел допускаемой основной абсолютной погрешности прибора может выражаться одним значением

А„. . р=+а (10.1)

или суммой двух членов

А„.о.пр = + (а + ЬХ ), (10.2)

где а, Ь-постоянные числа; -показания прибора.

Предел допускаемой основной абсолютной погрешности цифрового прибора может быть задан формулой А„.о. р = +(а, % от Х„ -I- ш), где ш-погрешность дискретности.

Предел допускаемой основной относительной погрешности выражается формулой

S .o.np = %100=+q (10.3)

где X,-верхний предел измерений прибора; с и d-постоянные числа, %

Возможно также задание пределов допускаемых основных абсолютных и относительных погрешностей приборов в виде таблиц или графиков пределов допускаемых погрешностей для разных показаний приборов.

Предел допускаемой основной приведенной погрешности прибора выражается формулой

r p = ifioo=±p,

(10.5)

(10.4)

где р - положительное число, выбираемое из ряда чисел

(1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6)-10 ; п = 0,1, -1, -2, ...

(10.6)

Классы точности приборов условно обозначаются буквами и числами из ряда (10.6) в зависимости от способа задания предела допускаемой основной погрешности прибора. Если предел допускаемой основной погрешности прибора задан формулами (10.1), (10.2), таблицами нли графиками, то класс точности прибора обозначается на шкале прибора и в его нормативно-технической документации прописной буквой латинского алфавита.

При задании предела допускаемой основной погрешности формулой (10.5), и если при этом Хм = Х„ класс точности прибора К„ обозначают числом из ряда (10.6) (без подчеркивания уголком или помещения в кружок, например 1,0). Если же Хм = Ещ(Ещ-длина шкалы или ее части), то класс прибора обозначают числом из ряда (10.6) над углом, например 1,0 .

При указании класса точности на измерительный прибор с существенно неравномерной шкалой можно дополнительно указывать пределы допускаемой основной относительной погрешности для части шкалы, лежащей в пределах, отмеченных специальными знаками (например, точками или треугольниками). В этом случае обозначение класса точности прибора выражают числом со знаком %, помещаемым в кружок.

Например, (J0%).

При задании предела допускаемой основной погрешности формулой (10.3) класс точности прибора обозначают числом из ряда (10.6), помещаемым в кружок. Если предел допускаемой основной погрешности задан формулой (10.4), то класс точности обозначают двумя числами из ряда (10.6) через косую черту (например, 0,01/0,02), где числитель и знаменатель соответствуют коэффициентам а и b в %.

Оценка результатов прямых измерений

Систематическая погрешность-это составляющая погрешности измерений, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одного и того же значения физической величины.

Случайная погрешность-составляющая по-греишости измерений, изменяющаяся случайным

образом при повторных измерениях одного и того же значения физической величины.

Если систематическая погрешность заведомо существенно больше случайной, то ограничиваются одним измерением и за его результат принимают показания прибора: X = Х^.

Если же систематическая погрешность практически исключена из результата измерений, а случайная погрешность заведомо существенно больше неисключенной систематической погрешности, то с целью оценки возможных предельных значений случайной погрешности необходимо проводить многократные равноточные наблюдения.

Равноточные наблюдения-это наблюдения (измерения) одного и того же значения физической величины одним оператором в одинаковых условиях одним и тем же средством измерений. При этом получают результаты наблюдений, а результат измерений определяется после статистической обработки результатов наблюдений.

Системетическая погрешность может быть исключена из результата измерения введением поправки с, получаемой после измерения того же значения физической величины образцовым прибором:

с=-А„ = Х,-Х„,

где Хд-действительное значение измеряемой физической величины (т. е. показание образцового прибора); Х^ а: Хд = Хд -I- с.

Если же поправку получить не удается, то за результат однократного измерения принимается показание измерительного прибора (X = X ), а за погрешность измерения - предел допускаемой погрешности прибора. При этом доверительный интервал, в пределах которого с вероятностью Р = 1 лежит истинное значение измеряемой величины, определяется через класс точности прибора (если он используется в нормальных условиях): Х„б [Х„ - А„ р, Хд -I- Ад. .др].

Предел допускаемой основной абсолютной погрешности Ад .др < (K Xn/100), где К^-класс точности прибора, определяемый на основании формулы (10.5), так как K > или A 1 (К„Хд/100), если Кд определяется по формуле (10.3), так как Кд > 6д„.др, и т.п.

Статистическая обработка N результатов равноточных наблюдений с целью получения результата измерений и определения доверительного интервала включает в себя:

1) исключение известных систематических погрешностей из результатов наблюдений (т.е. исправление результатов наблюдений):

2) вычисление оценки среднего арифметического исправленных результатов наблюдений Х; по формуле

И принятие ее за результат измерений (X = Х^р);

3) вычисление оценки среднего квадратиче-ского отклонения г-го результата наблюдения от среднего Х р по формуле

N-1,

ИЛИ

N- 1

N 1 / N

4) вычисление оценки среднего квадратиче-ского отклонения результата измерения X = Х^р от истинного значения Хд измеряемой физической величины по формуле

&[Xj = &/v/N;

5) вычисление доверительной границы случайной погрешности результата измерений (если результаты наблюдений распределены по нормальному закону) по формуле 8 = ст[Х^р], где tN.p-коэффициент Стьюдента, завис'яцщй от числа наблюдений N и доверительной вероятности Р (приведен в справочниках по математике).

При этом Хдб [Х^р - 8, Х^р + 8] с доверительной вероятностью Р.

При других законах распределения результатов наблюдений способы определения доверительных границ значительно сложнее и должны быть указаны в методике выполнения конкретных измерений.

Оценка результатов косвенных измерений

Результат косвенного измерения вычисляют по известной формуле, устанавливающей зависимость между искомой величиной z и величинами-аргументами (аргументами функции z) Xi, Х2,..., Хд, подвергаемыми прямым измерениям, которая в обобщенном виде может быть представлена выражением

Z = f(Xi, х2, ... , Хд).

п

Если функция Z линейна, например z = CjXj,

i = 1

и каждая величина-аргумент измерялась один раз, то абсолютная погрешность косвенного из-

п

мерения А, = CjA где Cj-постоянные коэффициенты; Aj-абсолютные погрешности измерения соответствующих аргументов.

Если же каждый аргумент линейной функции измерялся многократно, то абсолютная средне-квадратическая погрешность косвенного измерения

п

= 1 С? а?,

i= 1

где а;-среднеквадратические погрешности измерения i-x аргументов.

Если функция Z = ф (Xj, Х2,..., х„) нелинейная дифференцируемая, то при однократном измерении аргументов функции абсолютная погрешность косвенного измерения

i = 1 OXj

а при многократных наблюдениях аргументов абсолютная среднеквадратическая погрешность косвенного измерения

i = 1

CT?.

Соответствующие относительные погрешности косвенных измерений находятся делением абсолютных погрешностей на значение искомой величины Z.

Если абсолютные погрешности прямых измерений аргументов находят через класс точности приборов, измерявших аргументы, то абсолютная погрешность косвенного измерения принимает максимально возможное предельное (т.е. просуммированное по модулю) значение. Например, при нелинейной функции z

или

5х, 100

соответственно при определении класса точности приборов К) по формулам (10.5) или (10.3). Здесь Kj, Xpii, X i-соответственно классы точности, нормирующие значения и показания приборов, измерявших i-e аргументы.

Классификация измерительных приборов

Измерительные приборы делятся на показывающие и регистрирующие, на приборы непосредственной оценки и приборы сравнения. По конструктивным компонентам они делятся на электромеханические и электронные радиоизмерительные.

Электромеханические измерительные приборы по типу измерительного механизма делятся на измерительные приборы магнитоэлектрические (в условном обозначении прибора стоит буква М), электромагнитные (Э), электростатические (С), электродинамические (Д).

В приборах выпрямительной системы (Ц) используется вьшрямитель и магнитоэлектрический измерительный механизм, в приборах термоэлектрических (Т)-термопара и магнитоэлектрический измерительный механизм.

Условное обозначение типа электромеханического прибора состоит из прописной буквы русского алфавита (в зависимости от системы прибора) и рядом стоящего числа. Например, С75-измерительный прибор электростатической системы.

Радиоизмерительные приборы по характеру измерений и виду измеряемых величин разделяются на подгруппы, которым присваивается буквенное обозначение (прописная буква русского алфавита). Приборы подгрупп делятся в соответствии с основной выполняемой функцией на виды, которым присваивается буквенно-цифровое обозначение, состоящее из обозначения

подгруппы и номера вида. Приборы каждого вида разделяются на типы, которым присваивается порядковый номер модели. В обозначении прибора номер модели пишется после обозначения вида через дефис. Например, обозначение В2-10 обозначает: вольтметр (подгруппа В) постоянного тока (вида В2) модели номер 10.

Приборы, подвергшиеся модернизации, обозначаются как первоначальная модель с добавлением (после номера модели) русской прописной буквы в алфавитном порядке (например, В2-10А). Приборы, эксплуатация которых возможна в условиях тропического климата, в обозначении имеют дополнительно букву Т (например, В2-10АТ).

Приборы с одинаковьпии электрическими характеристиками, различающиеся лишь конструктивным исполнением, обозначаются дополнительно цифрой, которая пишется через дробь после номера модели: В2-10/1. Многофункциональные приборы могут иметь в обозначении вида дополнительную букву К . Например, универсальный (т. е. постоянного и переменного тока) вольтметромметр может быть обозначен как В7-15 или ВК7-15.

Блоки, которыми комплектуются приборы, относятся к подгруппе Я. В обозначение вида блока добавляется буква, обозначающая индекс подгруппы по выполняемой функции. Например, блок прибора для измерения напряжения обозначается Я IB, блок прибора для наблюдения и исследования формы сигнала-Я4С и т.д.

Перечень подгрупп электронных радиоизмерительных приборов дан в табл. 10.5.

Таблица 10.5. Классификация радионзмеритель-ных приборов

Подгруппа

Наименование подгруппы

А Приборы для измерения тока В Приборы для измерения напряжения Е Приборы для измерения параметров компонентов и цепей с сосредоточенными постоянными М Приборы для измерения мощности Р Приборы для измерения параметров элементов с распределенными постоянными

Ч Приборы для измерения частоты и времени

Ф Приборы для измерения разности фаз и группового времени запаздывания

С Приборы для наблюдения, измерения и исследования формы сигнала и спектра

X Приборы для наблюдения и исследования характеристик радиоустройств

И Приборы для импульсных измерений

П Приборы для измерения напряженности поля и радиопомех

У Усилители измерительные

Г Генераторы измерительные

Д Аттенюаторы и приборы для измерения ослабления