« poprzedni punkt | następny punkt » |
Przyrząd pomiarowy (rys. 5.9) może być uważany za przetwornik przetwarzający wielkość wejściową (mierzoną) X na wielkość wyjściową Y, której wartość dostarcza informacji o mierzonej wielkości. Wielkością wyjściową jest najczęściej kąt wychylenia wskazówki lub stan wskaźnika cyfrowego.
Rys. 5.9. Przyrząd pomiarowy
Przyrząd pomiarowy pracuje zawsze w określonych warunkach zewnętrznych, taki jak ciśnienie, temperatura, wilgotność, natężenie pola elektromagnetycznego itp. Nazywanych wielkościami wpływającymi: Z1,Z2,...Zn. Oddziałują one na procesy zachodzące w przyrządzie pomiarowym, a tym samym maja wpływ na wskazania przyrządu. Przy projektowaniu dąży się, aby oddziaływanie wielkości wpływających było jak najmniejsze. Rzeczywista charakterystyka przetwarzania przyjmuje postać
Y = f (X,Z1,Z2,...Zn) | (5.5) |
podczas, gdy idealna jest
Y = f(X) | (5.6) |
Poza charakterystyką przetwarzania do podstawowych parametrów przyrządu pomiarowego należą:
![]() | (5.7) |
a dla przyrostów skończonych
![]() | (5.8) |
Jeśli charakterystyka przyrządu jest liniowa: Y = K X, to czułość S = dY/dX = K i jest stała w całym zakresie pomiarowym.
Przykład 5.1. Woltomierz analogowy o liniowej charakterystyce a = f(U), gdzie a - wskazanie przyrządu w działkach ma wartości zakresowe: Uz = 10 V i az = 75 dz. Jaka będzie jego czułość?
Czułość napięciowa tego woltomierza wynosi SU = D a / D U = 75 dz/10 V = 7,5 dz/V.
Z pojęciem nieliniowości charakterystyki rys. 5.10 związana jest zmiana czułość. Jeśli charakterystyka jest nieliniowa, to czułość przyrządu jest zmienna w granicach zakresu.
Rys. 5.10 Pomiar nieliniowości charakterystyki przetwarzania
Miara nieliniowości charakterystyki (układu pomiarowego) jest maksymalne odchylenie charakterystyki przetwarzania od funkcji liniowej odniesione do zakresu pomiarowego
![]() | (5.9) |
Przykład 5.2. Jaka zdolność rozdzielczą R maja dwa przyrządy: miliamperomierz o prądzie zakresowym Iz = 1 mA i 100 dzialkach elementarnych i woltomierz 4-cyfrowy na zakresie 9,999 V.
Zdolność rozdzielcza miliamperomierza wynosi R = (0,2 dz/100 dz) 1 mA = 0,002 mA, a woltomierza R = 1 mV.
![]() | (5.10) |
Przy pomiarach stałoprądowych jest to opór wejściowy Rwe, a przy pomiarach zmiennoprądowych do składowej rzeczywistej dochodzi składowa urojona zależna od pojemności Cwe dołączonej równolegle. W większości przypadków (poza amperomierzami) dąży się do możliwie największej wartości oporu wejściowego i jak najmniejszej pojemności wejściowej
Xm(1-t%) £ XR ³ Xm(1+t%) | (5.11) |
Przykład 5.3. Dokładność wskazania przyrządu określona jest jako 0,01 lub w procentach 1%. W tym przypadku wartość prawdziwa zawiera się w przedziale 0,99Xm £ XR ³ 1,01 XM.
Dokładność przyrządu pomiarowego charakteryzowana jest zatem przez podanie pewnego przedziału niepewności, nazywanego błędem granicznym. Opis można ująć w postaci klasy dokładności
![]() | (5.12) |
gdzie: w liczniku mamy błąd graniczny D g X = ç D X ê max, a w mianowniku zakres pomiarowy przyrządu êXmax-Xminê. Dla klasy dokładności Polska Norma przewiduje wartości: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 5.
Przykład 5.4. Jaki maksymalny błąd bezwzględny i jaki błąd względny możemy popełnić dokonując pomiaru napięcia woltomierzem o napięciu zakresowym Uz = 10 V i klasie dokładności kl = 0,5?
Błąd graniczny jest równy D gU = ê D X ê max = kl (Uz/100%) = 0,5 (10 V/100%) = 0,05 V.
Jest on stały w całym zakresie pomiarowym przyrządu.
Błąd względny: d U = ( D U/U) 100% = (0,05 V/U) 100% jest zależny od wartości mierzonego napięcia U i dla napięcia równego napięciu zakresowemu Uz jest równy klasie dokładności przyrządu, a dla połowy tego zakresu dwa razy większy.
« poprzedni punkt | następny punkt » |