7.3. Общие сведения об измерениях и приборах для измерений

Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Различают следующие основные виды измерений: прямые, косвенные, совокупные и совместные. В практике испытаний ГТД находят применение прямые и косвенные измерения. Совокупные и совместные измерения применяются, как правило, в лабораторных метрологических исследованиях.

Прямыми измерениями называют такие, результат которых получается непосредственно с помощью прибора. Прямые измерения могут быть проведены различными методами. Наиболее часто встречаются на практике метод непосредственной оценки, дифференциальный метод и метод совпадений.

Метод непосредственной оценки: измеряемая величина определяется непосредственно измерительным прибором (измерение длины линейкой, температуры – термометром, давления – манометром и др.).

Дифференциальный метод – это метод определения разности между измеряемой величиной и величиной известной ( измерение давления дифманометром). Частным случаем является нулевой метод, когда разность сравниваемых величин рана нулю ( измерение массы весами).

Метод совпадений основан на совпадении равномерно чередующихся отметок или сигналов измеряемой величины с известным рядом отметок или сигналов ( нониус, стробоскоп и др.).

Косвенное измерение – результат решения уравнения, в которое входят параметры определенные с помощью прямых измерений.

Например, определение расхода жидкости и газа в дроссельных приборах по известным площадям, плотности и перепаду давления; скорости потока по измеренным статическому, полному давлению и температуре и т.п.

Погрешности измерений. На практике все измерения выполняются с определенной степенью приближения. Это связано с тем, что измерительный прибор является техническим средством и как всякое техническое средство допускает определенную неточность в работе то есть определенную неточность измерения.

Погрешность измерения – это степень приближения измеряемой величины к ее истинному значению. Погрешности измерений делят на три класса: случайные, систематические и грубые.

Случайными погрешностями измерения называют такие, которые изменяются случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Эти погрешности не могут быть исключены опытным путем, но их влияние на результаты может быть уменьшено многократным повторением измерений и применением в обработке результатов этих измерений теории вероятностей и методов статистики.

Систематическими погрешностями измерения называют такие, значение которых в данном ряде измерений остается постоянным или

закономерно изменяется. Причинами их появления могут быть: смещение стрелки или шкалы относительно номинального положения, неточная регулировка прибора, постоянно повторяющееся неправильное положение наблюдателя относительно прибора и др. Влияние систематических погрешностей на результат измерения учитывается тарировкой аппаратуры.

Грубые погрешности – ошибки экспериментатора, неисправность измерительной аппаратуры – явно искажающие результаты измерений, при обработке полученных опытных данных их во внимание не принимают.

Количественно погрешность оценивается разностью между измеренным «Хизм» и истинным значениями измеряемой величины

Истинное значение измеряемой величины обычно неизвестно из-за отсутствия идеальных методов измерения. Поэтому на практике вместо истинного значения измеряемой величины пользуются действительным ее значением, полученным с помощью более точных средств измерения.

Часто для оценки точности измерений пользуются безразмерной величиной – относительной погрешностью – это отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины

или 100 %

Погрешности прямых измерений на практике определяются с помощью класса точности измерительного прибора.

Класс точности прибора – это обобщенная характеристика средств измерения, численно равная наибольшей относительной погрешности прибора, выраженной в процентах

Кл.точн. =100

где – диапазон измерения.

Зная класс точности измерительного прибора и его диапазон измерения ( максимальную величину измерения ), можно вычислить абсолютную и относительную погрешности измерения.

Пример. Тахометр с диапазоном измерения 0…10000 об/мин показывает n = 3000 об/мин. Класс точности измерительного прибора 0,5. Вычислить абсолютную и относительную погрешности измерения.

Решение. Абсолютная погрешность измерения определяется по классу точности и пределу измерения

n = = = 50 об/мин

Относительная погрешность = 0,0167 = 1,67%

Погрешности косвенных измерений обычно определяются с помощью двух простых правил:

1. Предельная абсолютная погрешность суммы (разности) равна сумме абсолютных погрешностей слагаемых, то есть если

то .

2. Предельная относительная погрешность произведения (частного) равна сумме относительных погрешностей сомножителей, то есть если

,

то .