Внесение поправок

Если измерения не удается организовать так, чтобы включить или скомпенсировать влияющие факторы, то в показания средств измерений вносятся поправки.

Пример 1. При измерении ЭДС вольтметром внутреннее сопротивление источника питания R_i обычно не учитывается. Между тем, показание вольтметра U связано с измеряемой ЭДС E соотношением:

где R — внутреннее сопротивление вольтметра. Таким образом, даже при простейшем измерении вольтметром ЭДС его показание должно умножаться на поправочный множитель R /( R_i + R ), определяемый расчетным путем.

Пример 2.По измеренным значениям электрического тока, протекающего через сопротивление, и падению напряжения на нем требуется рассчитать значение этого сопротивления.

а) б)

Рис. 10. Возможные схемы включения вольтметра и амперметра

для определения значения сопротивления R расчетным путем

На рис. 10 показаны два возможных варианта включения измерительных приборов.

В первом случае из показания амперметра нужно вычесть ток, протекающий через вольтметр (см. рис. 10, а). При большом значении сопротивления R, соизмеримом с внутренним сопротивлением вольтметра или даже превышающем его, эта поправка значительна.

Во втором случае из показания вольтметра нужно вычесть падение напряжения на амперметре (см. рис. 10, б). Эта поправка значительна при небольших значениях R, меньших внутреннего сопротивления амперметра или соизмеримых с ним.

На практике схемы, показанные на рис. 10, а и 10, б, применяют соответственно при небольших и при больших значениях R, когда указанными поправками можно пренебречь.

Поправки могут быть аддитивными и мультипликативными (так называемые поправочные множители), постоянными и закономерно изменяющимися с течением времени, существенными и несущественными, которыми можно пренебречь. Они могут определяться теоретически и экспериментально, представлять собой отдельные числа или функции, задаваемые в виде таблиц, графически или с помощью аналитических выражений.

Влияние средства измерений на измеряемую величину во многих случаях проявляется как возмущающий фактор. Включение электроизмерительных приборов приводит к перераспределению токов и напряжений в электрических цепях и тем самым оказывает влияние на измеряемые величины. Ртутный термометр, опущенный в пробирку с охлажденной жидкостью, подогревает ее и показывает не первоначальную температуру жидкости, а температуру, при которой устанавливается термодинамическое равновесие. Магнитная стрелка возмущает магнитное поле и т.д. Если возмущающим действием средства измерений пренебречь нельзя, учет его нередко превращается в сложную самостоятельную задачу.

Другим влияющим фактором, который нужно учитывать, является инерционность средств измерений. При измерении быстропеременных процессов многие из них не успевают реагировать на изменение входного сигнала, в результате чeгo выходной сигнал оказывается искаженным по сравнению с входным.

Некоторые средства измерений дают постоянно завышенные или постоянно заниженные показания. Это может быть следствием дефекта при их изготовлении, некоторой нелинейности преобразования, которое считается линейным, и многих других причин. Такие особенности средств измерений выявляются при их аттестации – всестороннем метрологическом исследовании, в процессе которого их показания при измерении одной и той же физической величины сравниваются с показаниями более высокоточного средства измерений. По итогам аттестации устанавливается поправка, которую нужно вносить в показания средства измерений. Эта поправка также может быть аддитивной и мультипликативной, числом или функцией, задаваться графиком, таблицей или формулой.

К числу влияющих факторов относятся также условия измерений. Сюда входят температура окружающей среды, влажность, атмосферное давление, электрические и магнитные поля, напряжение в сети питания, тряска, вибрация и многое другое. О том, какую роль могут играть условия измерений, говорит следующий случай.

Пример 3. При выполнении тренировочного полета 27 марта 1968 г. самолет МИГ-15, пилотируемый Героями Советского Союза Ю. А. Гагариным и B. C. Серегиным, попал в вихревой след другого реактивного самолета и перешел в штопор. В плотной облачности (8...10 баллов) с нижней границей на высоте 400...600 м летчики ориентировались только по приборам показания которых в таких условиях носят неустойчивый характер. Кроме того, работа приемника воздушного давления на нерасчетных режимах, запаздывание сигналов в проводке к баровысотомеру и т.д. привели к завышению в показаниях высоты на 200…300 м. Полагая запас высоты достаточным, летчики выводили самолет из пикирования, не прибегая к катапультированию пока это было еще возможно. После выхода из облачности при угле пикирования 70…90° запас времени для катапультирования оказалось уже недостаточно. Для спасения не хватило примерно 2 с, 250…300 м высоты.