erori de masurare

download erori de masurare

of 27

  • date post

    28-Jun-2015
  • Category

    Documents

  • view

    4.416
  • download

    9

Embed Size (px)

Transcript of erori de masurare

ERORI DE MSURARE

UNIVERSITATEA DUNREA

DE JOS

DIN GALAI

Facultatea de Mecanic Specializarea: Modelare i Simulare n Inginerie Mecanic

REFERATERORI DE MSURARE, CALIBRAREA INSTRUMENTELOR

Coordonator: RUSU Eugen Masterand: Onu Andrei

GALAI

2010

1

ERORI DE MSURARE

CUPRINS

1 Notiuni de baza 2 Erori de masurare2.1

1 3 3 7 1 0 1 5 1 5 1 5 1 5 1 6 1 7 1 8 1 8 1 9 21

Clasificarea erorilor de masurare

3 Proces de masurare 3.1 Metode electrice de masurare 4 Calculul erorilor. 4.1 Adunarea 4.2 Scaderea 4.3 Inmultirea 4.4 Ridicarea la putere 4.5 Impartirea 5 Mijloace de masurare 5.1Structuri tipice ale aparatelor de masurare 6 Caracteristici metrologice ale aparatelor de masura 7 Calibrarea si verificarea functionala a instalatiilor de masurare Bibliografie

ERORI DE MSURARE

3

1

ERORI DE MSURARE

NOIUNI DE BAZ Msurarea - este procesul sau operaia experimental prin care, cu ajutorul unui mijloc de msurare (msur, instrument, aparat, etc.) i n anumite condiii, se determin valoarea unei mrimi date, n raport cu o unitate de msur dat sau cu o mrime luat ca unitate de msur. De asemenea, msurarea poate fi definit i ca un proces de cunoatere comparativ ntre mrimea dat i unitatea de msur sau unul din multiplii sau submultiplii si. De cele mai multe ori, msurarea propriu-zis are mai mult un caracter cantitativ i se termin o dat cu aflarea valorii mrimii date. Notiunii de masurare i se pot da mai multe definitii: Masurarea este operatia experimentala prin care se determina, cu ajutorul unor mijloace de masurat, valoarea numerica a unei marimi in raport cu o unitate de masura data. Masurarea este operatia prin care se stabileste pe cale experimentala raportul numeric intre marimea de masurat si o valoare oarecare a acesteia, luata ca unitate de masura. In figura 1 este prezentata schema generala a procesului de masurare.

Fig.1 Schema generala a procesului de masurare Pentru ca procesul de masurare sa poata avea loc, este necesara indeplinirea a doua conditii : multimea starilor sa fie ordonata, adica intre toate perechile de elemente care se pot forma sa se poata stabili relatii de ordine: mai mare sau mai mic, incat elementele multimii pot fi aranjate intr-o succesiune unica;

1

ERORI DE MSURARE

intre multimea starilor si multimea numerelor reale sa se poata stabili o corespondenta biunivoca, astfel incat fiecarui element din multimea starilor sa-i corespunda un numar real si numai unul. Aceasta corespondenta, care se stabileste conventional, poarta denumirea de scara sau scara de referinta si ea presupune alegerea unitatii de masura. Controlul - n schimb, include i ideea de calitate deoarece cuprinde att operaia de msurare, ct i procesul de comparare a valorii msurate cu o valoare de referin. De aceea, prin control se stabilete, n ultim instan, dac valoarea mrimii de msurat corespunde condiiilor iniiale impuse. Mai apropiat de noiunea de control este cea de verificare al crei scop final este tot de a stabili dac valoarea determinat corespunde valorii sau valorilor impuse De menionat c, n general, n practica de producie noiunile de msurare, control, verificare nu sunt bine delimitate, ele folosindu-se aproximativ n mod egal. Certificarea - efectuat mai ales pentru mijloacele de msurare, este o msurare care se execut cu o atenie i o precizie deosebit. Rezultatele msurtorii se trec ntr-un certificat care nsoete respectivul mijloc de msurare. Eroarea Cunostinta sau rezultat capatat despre realitate,viziune gresita. Metodele de prelucrare a datelor experimentale urmaresc, pe de o parte, aflarea unei marimi cat mai apropiate de cea reala, iar pe de alta parte, gasirea unui interval de valori, in care sa se gaseasca cu siguranta valoarea adevarata a marimii masurate. Notiunile de baza in acest context sunt acelea de eroare reala (definita ca diferenta dintre valoarea masurata si cea reala), eroare absoluta (care este modulul diferentei mentionate anterior) si eroarea relativa. Eroarea reala (si cea absoluta) sunt exprimate in unitatile marimii masurate; eroarea relativa, definita ca raportul dintre eroarea absoluta si valoarea adevarata a marimii masurate, este o marime adimensionala. Desi, uneori, rezultatul unei masuratori (de lungime, de exemplu) se exprima sub forma: 14,6cm1% este de preferat sa exprimam acelasi rezultat sub forma:

(14,6 0,1)cmAbaterea valorii masurate fata de valoarea adevarata a masurandului constituie eroarea de masurare. Intervalul in care se estimeaza, cu o anumita probabilitate numita nivel de incredere, ca se afla valoarea adevarata a masurandului se numeste incertitudine de

1

ERORI DE MSURARE masurare; incertitudinea de masurare estimeaza limitele erorilor de masurare. Pentru o estimare obiectiva este necesar ca impreuna cu rezultatul masurarii sa se specifice atat erorile, cat si incertitudinea de masurare. In figura 2 sunt reprezentate schematic notiunile prezentate anterior.

Fig. 2. Explicativa privind valoarea adevarata, valoarea masurata, valoarea conventional adevarata, eroarea de masurare si incertitudinea de masurare. Msurarea, controlul, verificarea i alegerea metodelor i mijloacelor de msurare corespunztoare constituie, n prezent, oie iniial n desfurarea proceselor de producie, fiind o problem de optimizare tehnico-economic la realizarea creia trebuie s participe serviciile uzinale de proiectare, tehnologice i metrologice.

2. Erori de msurareDatorit unor condiii obiective i subiective, valorile reale ale mrimilor nu pot fi determinate cu precizie absolut, msurrile fiind afectate de aa-numitele erori de msurare. Eroarea de msurare x este diferena dintre valoarea real de msurat xr i valoarea furnizat de aparatul de msurat xm, adic x = xr - xm. 2.1 Clasificarea erorilor de masurare Dup modul de exprimare se deosebesc: - erori absolute, x = xr - xm; - erori relative procentuale, = 100 x/xm; - erori normate, E = 100 x/D. Dup proveniena i caracterul erorilor, deosebim: - erori sistematice,

1

ERORI DE MSURARE - erori aleatoare; - erori grosolane. Erorile sistematice pot fi: - erori de metod i model; - erori de aparat, numite i instrumentale; - erori produse de mediul ambiant; - erori subiective, de citire. Eroare absoluta, e definita ca diferenta algebrica dintre valoarea masurata si valoarea (conventional) adevarata. Este o marime cu semn si unitate de masura identica cu cea a masurandului:

x = xr - xmEroarea absoluta cu semn schimbat reprezinta corectia masurarii, c:

c=-Eroarea relativa, se defineste ca raport dintre eroarea absoluta si valoarea adevarata. Este o marime adimensionala cu semn:

= 100 x/xmEroarea tolerata reprezinta eroarea maxima cu care este cunoscuta valoarea indicata de un mijloc de masurare ce functioneaza corect; ea reprezinta o eroare limita maxima admisa pentru valoarea indicata si se foloseste la unele mijloace de masurare la definirea clasei de precizie; in acest caz, ca valoare conventionala, se considera intervalul de masurare al mijlocului de masurare:

E = 100 x/DErori aleatoare ce variaza imprevizibil in timp ca valoare si ca semn; ele pot fi pozitive sau negative; cele mici au o probabilitate de aparitie mai mare decat cele mari, iar valoarea lor medie tinde spre zero daca numarul de masurari tinde spre infinit. Erorile sistematice, se datoresc factorilor care actioneaza in acelasi mod in timpul efectuarii unor masuratori multiple, in aceleasi conditii experimentale, ale unei marimi fizice. Acestea sunt erorile care vor face rezultatele noastre diferite fata de valorile exacte cu discrepante reproductibile. Exemple tipice de cauze ce determina aparitia unor erori sistematice sunt: pozitionarea incorecta a instrumentului de masura fata de corpul de masurat, folosirea acestuia

1

ERORI DE MSURARE in alte conditii decat cele in care s-a facut etalonarea, insuficienta pregatire a metodei de masura, etc.

Erorile sistematice sunt periculoase pentru experimentator, deoarece ele sunt numai prin lipsa sau numai prin adaos si, de aceea, sursa (si efectul) lor ramane, de multe ori, necunoscuta. De exemplu, daca se masoara modulul de elasticitate a unui material, folosinduse metoda dinamica, adica folosind relatia v = E / (unde v este viteza unei unde longitudinale prin materialul probei, iar - densitatea acesteia), daca materialul nu este omogen ( variaza de la punct la punct ), rezultatul va fi afectat de o eroare sistematica. O eroare sistematica va aparea si daca inainte de inceperea masuratorilor nu s-a efectuat corectia de zero a instrumentului de masura. Exactitatea unui experiment este, in general, dependenta de modul in care putem controla sau compensa erorile sistematice. O cale de identificare a erorilor sistematice o constituie determinarea aceleiasi marimi fizice folosind metode diferite. Asa cum vom vedea intr-o serie de lucrari de laborator din prezenta carte, diverse metode de masurare indirecta a aceleiasi marimi fizice sunt insotite de erori (inclusiv sistematice) diferite. In masura in care erorile sistematice nu pot fi eliminate, ele se ''trec'' in grupa erorilor aleatorii. Observatie: Rezulta ca principala diferenta intre erorile aleatoare si cele sistematice

consta in viteza lor de variatie in raport cu intervalul de timp in care se efectueaza masurarea (observarea).Erorile grosolane apar in urma deteriorarii conditiilor principale ale masurarii. Uneori, de exemplu, din cauza iluminarii insuficiente a locului de munca, se citeste indicatia unui instrument ca fiind 3, in loc de 8. Alteori se pot folosi instrumente defecte, sau procedee de masura care conduc la aparitia in setul de date experimentale a unor valori care difera foarte mult de majoritatea celorlalte date. Deosebit de grave, prin consecintele lor pot fi erorile grosolane legate de uti