Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Метрологические характеристики электромеханических измерительных приборов непосредственной оценки

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 786976.01.99
Даны краткие теоретические сведения о метрологических характеристиках электромеханических измерительных приборов непосредственной оценки, приведены примеры расчета характеристик приборов и выбора приборов для измерений с учетом особенностей измеряемых им электрических величин.
Рябцев, Г. Г. Метрологические характеристики электромеханических измерительных приборов непосредственной оценки : учебно-методическое пособие / Г. Г. Рябцев, И. В. Семенов. - Москва : РУТ (МИИТ), 2018. - 28 с. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1895066 (дата обращения: 28.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Министерство транспорта Российской Федерации 

Федеральное государственное бюджетное образовательное 

учреждение высшего образования 

«Российский университет транспорта (МИИТ)» 

Кафедра «Электроэнергетика транспорта» 

 
 
 

Г.Г. Рябцев, И.В. Семенов 

 
 

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ 

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 

НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ 

 
 

 
 

Учебно-методическое пособие 

 
 
 
 
 
 
 
 

Москва – 2018 

Министерство транспорта Российской Федерации 

Федеральное государственное бюджетное образовательное 

учреждение высшего образования 

«Российский университет транспорта (МИИТ)» 

Кафедра «Электроэнергетика транспорта» 

 
 
 

Г.Г. Рябцев, И.В. Семенов 

 
 

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ 

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 

НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ 

 
 
 

 

Учебно-методическое пособие  

для студентов для направления подготовки  

23.05.03 «Подвижной состав железных дорог» специализация 

«Электрический транспорт железных дорог» 

 
 
 
 
 
 

Москва – 2018 

 

УДК 621.317 
Р-98 
 

Рябцев Г.Г., Семенов И.В. Метрологические характеристики 

электромеханических 
измерительных 
приборов 

непосредственной оценки: Учебно-методическое пособие. – М.: 
РУТ (МИИТ), 2018. – 28 с. 
 

Даны краткие теоретические сведения о метрологических 

характеристиках электромеханических измерительных приборов 
непосредственной 
оценки, 
приведены 
примеры 
расчета 

характеристик приборов и выбора приборов для измерений с 
учетом особенностей измеряемых им электрических величин.  
 
 
 
Рецензент: д.т.н., зав. каф.  «Электропоезда и локомотивы» РУТ 

(МИИТ) Пудовиков О.Е. 

 
 
 

© РУТ (МИИТ), 2018 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ 

Исследование 
метрологических 
характеристик 

электромеханических приборов непосредственной оценки. 

2.КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 

Электромеханический прибор непосредственной оценки – 

это прибор, в котором отсчет результата измерения проводят 
непосредственно по шкале, отградуированной в единицах 
измеряемой прибором величины. 

Метрологические характеристики – это характеристики 

прибора, определяющие его пригодность для измерения 
определенной физической величины в заданном диапазоне ее 
значений и с заданной точностью. 

В зависимости от специфики и назначения средств 

измерений нормируются различные наборы и комплексы 
метрологических 
характеристик. 
Набор 
метрологических 

характеристик, входящих в установленный комплекс, выбирают 
таким образом, чтобы обеспечить возможность их контроля при 
приемлемых затратах. В эксплуатационной документации на 
средства измерений указывают рекомендуемые методы расчета 
инструментальной составляющей погрешности измерений при 
использовании средств измерений данного типа в реальных 
эксплуатационных условиях. 

По ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические 

характеристики средств измерений» предусмотрена следующая 
номенклатура метрологических характеристик. 
1. 
Характеристики, 
предназначенные 
для 
определения 

результатов измерений (без введения поправок): 

 функция 
преобразования 
измерительного 

преобразователя – 𝑓(𝑥); 
 значение однозначной или многозначной меры – 𝑦; 

 цена деления шкалы измерительного прибора или 
многозначной меры; 
 вид входного кода, число разрядов кода, цена единицы 
наименьшего разряда средств измерений, предназначенных 
для выдачи результатов в цифровом коде. 

2. 
Характеристики 
погрешностей 
средств 
измерений 

включают: значения погрешности, ее систематические и 
случайные 
составляющие, 
погрешности 
случайной 

составляющей Δсл, от гистерезиса – вариация Н выходного 
сигнала (показания). 
Для систематической составляющей Δсист погрешности средств 
измерений выбирают характеристики из числа следующих: 

 значение систематической составляющей Δсист; 
 значение 
систематической 
составляющей 
Δсист, 

математическое 
ожидание 
𝑀[Δсист] 
и 
среднее 

квадратическое 
отклонение 
𝜎[Δсист] 
систематической 

составляющей погрешности. 

Для случайной составляющей Δсл погрешности выбирают 
характеристики из числа следующих: 

 среднее квадратическое отклонение 𝜎[Δсл] случайной 
составляющей погрешности; 
 среднее квадратическое отклонение 𝜎[Δсл] случайной 
составляющей 
погрешности 
и 
нормализованная 

автокорреляционная 
функция 
𝑟∆сл(𝜏) 
или 
функции 

спектральной плотности 𝑆∆сл(𝜔) случайной составляющей 
погрешности. 
В нормативно-технической документации на средства 

измерений 
конкретных 
видов 
или 
типов 
допускается 

нормировать 
функции 
или 
плотности 
распределения 

вероятностей систематической или случайной составляющей 
погрешности. 

3. 
Характеристики чувствительности средств измерений к 

влияющим величинам выбираются из числа следующих: 

 функция влияния Ψ(𝜉); 
 изменения 
𝜀(𝜉) 
значений 
метрологических 

характеристик средства измерения, вызванное изменением 
влияющих величин в установленных пределах. 

4. 
Динамические характеристики отражают инерционные 

свойства средства измерений при воздействии на него 
изменяющихся во времени величин – параметров входного 
сигнала, внешних влияющих величин, нагрузки. 

По степени полноты описания инерционных свойств 

средств измерений динамические характеристики делятся на 
полные и частные. 
К полным динамическим характеристикам относятся: 

 дифференциальное уравнение, описывающее работу 
средств измерений; 
 передаточная функция; 
 переходная характеристика; 
 импульсная переходная характеристика; 
 амплитудно-фазовая характеристика; 
 амплитудно-частотная характеристика для минимально-
фазовых средств измерения; 
 совокупность амплитудно-фазовых и фазово-частотных 
характеристик. 
Частичными динамическими характеристиками могут быть 

отдельные параметры полных динамических характеристик или 
характеристики, не отражающие полностью динамических 
свойств средств измерений, но необходимые для выполнения 
измерений 
с 
требуемой 
точностью 
(время 
реакции, 

коэффициент демпфирования, значение АЧХ на резонансной 

частоте). Их комплекс оговаривается в соответствующих 
стандартах. 

Нормы на отдельные метрологические характеристики 

приводятся 
в 
эксплуатационной 
документации 
в 
виде 

номинальных значений, коэффициентов функций, заданных 
формулами, таблицами или графиками пределов допускаемых 
отклонений от номинальных значений функций. 

Ниже 
приведены 
примеры 
расчета 
статических 
и 

динамических метрологических характеристик, для приборов, 
предлагаемых к рассмотрению в лабораторной работе АВО-5М1 
и М2038. 

2.1.Функция преобразования прибора 

 
Функция преобразования  (или уравнение) прибора – это 

зависимость выходного сигнала  прибора от величины 
измеряемого им входного сигнала 

Для 
электромеханических 
измерительных 
приборов 

непосредственной оценки – это зависимость угла α отклонения 
(в делениях шкалы прибора) стрелки отсчетного устройства 
прибора от уровня X измеряемой им величины. 
 
)
(X
f


. 
(1) 

Функции преобразования приборов представляют в виде 

аналитических зависимостей, графиков, таблиц. Функция 
преобразования 
прибора 
служит 
для 
построения 

градуировочной характеристики его шкалы. Идеальная функция 
преобразования представляет собой линейную зависимость (при 
этом шкала прибора равномерная, что обеспечивает более 
точный отсчет результата измерения). 

2.2.Диапазон показаний и диапазон измерений прибора 

Диапазон показаний – это область значений шкалы прибора, 

ограниченная начальной и конечной отметками шкалы. 

Диапазон измерений – это область значений измеряемой 

величины, в пределах которой нормированы допускаемые 
пределы погрешности прибора. 

В приборах с линейной функцией преобразования и 

равномерной шкалой диапазон показаний и диапазон измерений 
совпадают. 

В приборах с нелинейной функцией преобразования и 

неравномерной шкалой диапазон измерений отмечают на шкале 
точками или сплошной линией, проведенной под отметками 
шкалы (рис. 1).  

Наименьшее значение измеряемой величины в диапазоне 

измерения 
называют 
нижним 
пределом 
измерения, 
а 

наибольшее значение – верхним пределом измерения. 

 

Диапазон показаний

Диапазон измерений

0

3

5

10

15

20

25

30

3 2 1

0,5

0,3

0,2



0,1

0,0
5

0

Рис. 1. Неравномерные шкалы приборов

 

2.3. Чувствительность прибора 

Чувствительность измерительного прибора характеризует 

способность прибора реагировать на изменения входного 
сигнала. 
Чувствительность 
определяется 
из 
уравнения 

преобразования и представляет собой отношение изменения 
сигнала  на выходе прибора к изменению X сигнала на входе 
прибора 

 
X
S



 . 
(2) 

Приборы с равномерной шкалой имеют постоянную 

чувствительность во всем диапазоне измерений, и для них 
чувствительность определяется как отношение числа 
max

 

делений 
шкалы, 
соответствующего 
верхнему 
пределу 

измерений прибора, к значению 
max
X
 этого предела 

 

max

max

X
S


. 
(3) 

Например, для миллиамперметра с верхним пределом 

измерения 
mA
I
100
max 
 и соответствующим ему числом 

делений шкалы 
100
max 

чувствительность 
mA
дел
S
1

. 

Чувствительность приборов с неравномерной шкалой имеет 

различные значения в различных точках шкалы и для каждой ее 
точки определяется отношением (2). 

2.4. Цена деления шкалы прибора 

Цена деления шкалы стрелочного измерительного прибора – 

это 
разность 
значений 
величин, 
соответствующих 
двум 

соседним 
отметкам 
шкалы, 
она 
определяет 
масштаб 

отсчетного устройства прибора. 

Цена деления равномерной шкалы определяется как 

отношение верхнего предела 
max
X
 измеряемой прибором 

величины к соответствующему числу делений 
max

 его шкалы 

 

max

max


X
С 
. 
(4) 

Например, для миллиамперметра из п. 2.3. цена деления 

составит 
дел
mA
С
1

. 

Цена деления неравномерной шкалы прибора определяется 

в каждой ее точке как разность значений измеряемой величины, 
соответствующих двум соседним отметкам шкалы. 

 

2.5. Вариация показаний прибора 

Вариация (гистерезис) – разность между показаниями СИ в 

данной точке диапазона измерения при возрастании и убывании 
измеряемой величины и неизменных внешних условиях 
 
𝐻 = |𝑥в − 𝑥у|, 
(5) 

где 𝑥в, 𝑥у − значения измерений образцовыми СИ при 

возрастании и убывании величины 𝑥. 

Следует иметь ввиду, что хотя вариация показаний СИ 

вызывается случайными факторами, сама она – неслучайная 
величина. 
 

2.6. Входное сопротивление и потребляемая мощность 

прибора 

Входное 
сопротивление 
и 
потребляемая 
мощность 

определяют степень влияния измерительного прибора на режим 
работы электрической цепи, в которой производится измерение. 
Например, чем меньше входное сопротивление вольтметра, тем