Точность измерений
Как известно, измерить какую-либо электрическую величину абсолютно точно невозможно. Попробуйте, например, измерить несколько раз одно и то же напряжение одним и тем же вольтметром — результаты будут немного различными. Происходит это потому, что градуировка прибора не остается постоянной (пусть даже в небольших пределах), условия измерений, хотя и незаметно, но все же разнятся, да и человек, производящий измерения, каждый раз отсчитывает показания прибора чуть-чуть иначе.
Величина ДА, на которую результат измерения А отличается от действительного значения измеренной величины А0, определенной по образцовому (эталонному) прибору, называется абсолютной погрешностью измерения. Например, если при измерении напряжения U0=10 В получен результат измерений U = =9,9 В, то абсолютная погрешность измерения равна —0,1 В.
Однако абсолютная погрешность еще не определяет действительной точности измерений. В самом деле, погрешность, равная —0,1 В, может быть вполне допустимой при измерении напряжения 10 В, но чрезмерно велика при измерении напряжения 1 В. Поэтому точность измерений принято оценивать относительной погрешностью, которая численно равна отношению абсолютной погрешности к измеренному значению, выраженному в процентах:
Для большинства стрелочных измерителей абсолютную погрешность для всех точек шкалы можно считать практически одинаковой, а относительная погрешность (это нетрудно видеть из формулы) возрастает от конца к началу шкалы. Поэтому при работе с приборами, отсчетным устройством которых является стрелочный измеритель тока (авометр, вольтметры постоянного, и переменного токов), следует выбирать такой предел измерения, при котором стрелка измерителя отклоняется более чем на половину шкалы (лучше всего, если отсчет производится в последней трети шкалы).
Погрешность, возникающую в нормальных условиях работы измерительного прибора, т. е. таких же, как и те, в которых производилась градуировка, называют основной. При изменении этих условий появляются так называемые дополнительные погрешности. Так, изменение температуры окружающей среды приводит к изменению сопротивления дополнительных резисторов в вольтметре, шунтов в амперметре, изменению параметров транзисторов и т. д. Вызываемая этим погрешность называется температурной. В комнатных условиях эта погрешность мала, но если измерения приходится вести на открытом воздухе в разное время года, она значительно возрастает.
При измерениях на переменном токе появляются дополнительные погрешности, зависящие от таких параметров измеряемых величин, как частота, форма колебаний и т. д. Например, при измерении переменного напряжения, частота которого отличается от той, на которой он градуировался, возникает частотная погрешность.
Уменьшение дополнительных погрешностей достигается схемотехническими решениями, применением высокостабильных электро- и радиоэлементов, принятием специальных мер, уменьшающих влияние температуры, стабилизацией питающих напряжений, экранированием приборов и т. д.
Точность, с которой необходимо измерить ту или иную электрическую величину, определяется в первую очередь влиянием погрешности ее измерения на нормальную работу исследуемого или создаваемого устройства. Например, известно, что изменение режима работы транзистора в пределах 3...5% (а часто и в более широких пределах) практически не сказывается на нормальной работе каскада. Следовательно, и нет особой необходимости измерять токи и напряжения в цепях этого каскада с точностью, превышающей те же 3...5%. Приборы, описанные на нашем сайте, в основном обеспечивают такую точность измерений.