BLOG

Bazele masurarii. Aparate de masura-caracteristici metrologice

Scopul fundamental al oricarei masurari este determinarea si exprimarea sub forma numerica a valorii marimii de masurat

Masurarea este rezultatul unui proces in care un instrument de masura, reprezinta sub forma numerica o anumita marime fizica.

Aparat de masura - desemneaza un mijloc tehnic utilizat pentru obtinerea, prelucrarea, transmiterea si/sau stocarea unor informatii de masurare.

Incertitudinea si eroarea de masurare

Toate masurarile se realizeaza cu un anumit grad de incertitudine. Rezultatul unei masurarii va diferi de valoarea reala sau adevarata a masurandului, oricat de perfectionate ar fi metodele si aparatele utilizate în masurarea unei marimi fizice.

Abaterea rezultatului masurarii fata de valoarea reala (adevarata) a marimii de masurat constituie eroarea de masurare.

Cum interpretam rezultatul afisat in functie de precizia aparatului?

Precizia se refera la cea mai mare eroare admisibila care are loc în condiții de funcționare specifice. Precizie se refera asadar la capacitatea unui aparat de masura de a asigura aceleasi rezultate in mod repetat.

Precizia este exprimată in procente și indica cat de aproape de valoarea afisata este valoarea reala a marimii masurate: (% din citire) + (% interval).

Precizia unui aparat de masura digital, este mai mult sau mai puțin importanta, în funcție de aplicație. De exemplu, de cele mai multe ori tensiunea masurata intr-o instalatie de curent alternativ poate varia cu ± 5% sau mai mult. Dacă un multimetru digital este folosit doar pentru a verifica dacă un consumator este alimentat, o precizia de masurare a multimetrului digital de ± 5 % este adecvata.

Rezultatul afisat la masurarea unei tensiuni de 100 V cu un instrument avand o precizie de ± 2% poate varia de la 98,0 V la 102,0 V. Acest rezultat poate fi bun pentru unele aplicatii dar inacceptabil la masuratori in domeniul reparatiilor echipamentelor electronice.

Unele aplicații care necesita masuratori de precizie, cum ar fi domeniul medical, aviatie, dar si alte domenii, pot necesita folosirea unor instrumente de masura mult mai precise.

Un exemplu comun folosit pentru a explica precizia unui aparat de masura cel de tragere la tinta cu o arma. Acest exemplu presupune ca arma trage din aceeasi pozitie/loc in acelasi punct luat ca reper pe tinta.

 daca orificiile facute de gloante in tinta sunt grupate, dar în afara de tintei, arma (tragatorul) poate fi considerat precis, dar nu si exact.

 daca orificiile sunt grupate si sunt in centrul tintei, arma (tragatorul) este si exact și precis.

 daca orificiile sunt raspandite aleatoriu pe toata tinta, arma nu este precisa, sau rezultatele nu sunt repetabile.

In anumite circumstante repetabilitatea rezultatelor poate fi mai importanta decât precizia afisata de instrumentul de masura.

De ce este mai importanta repetabilitatea? Daca masuratorile sunt repetabile, este posibil sa putem determina un model de eroare pe care o putem compensa si astfel sa inregistram masurari mult mai aproape de valoarea reala.

 Rezoluția  reprezinta cea mai mica variatie a rezultatului masurarii care poate fi observata de operator pe dispozitivul de afisare de la iesirea aparatului de masurat si se exprima ca diferenta dintre doua numere consecutive ce pot fi percepute la afisaj.

Pentru un aparat de masura rezolutia este cea mai mica schimbare in semnalul de intrare care produce in medie, o schimbare în semnalul de ieșire. Rezoluție poate fi exprimata in biti, cifre sau unitati absolute, care pot fi legate intre ele.

Rezolutia unui multimetru este adesea specificata in cifre. De exemplu o rezolutie 5½ se refera la numarul de cifre afisate pe ecranul unui multimetru. Prin convenție, o jumatate cifra (1/2)  poate afisa fie un zero sau o alta cifra, in timp ce 3/4 afiseaza un numar mai mare decat 1, dar nu 9.

Un multimetru cu rezolutie 5½ cifre ar trebui sa afiseze cinci cifre complete cu valori de la 0 la 9 și jumatate cifra care ar putea fi doar o de afisare 0 sau 1.

Daca un multimetru digital are o rezoluție de 1 mV pe gama de 3 V, este posibil să vedem o schimbare de 1 mV in timp ce citiți 1 V.

Rezolutia este îmbunatatita prin setare corecta a intervalul de masura stabilit. Daca valoarea masurata este mult mai mare decât intervalul stabilit, multimetrul va afișa OL (suprasarcina).

Domeniu masura Rezolutie 
300 mV 0,1mV (0,0001 V)
3 V 1 mV (0,001 V)
30 V 10 mV (0,01 V)
300 V 100 mV (0,1 V)
1000 V 1000 mV (1V)

 Sensibilitate

Sensibilitatea este cea mai mica unitate a unui parametru care poate fi detectata cu instrumentul utilizat în conditii normale de utilizare. De exemplu, sa presupunem ca sensibilitatea unui multimetru in functia volti este de 0,01V. Cu aceasta sensibilitate acest multimetru poate detecta o schimbare de 0,01 V la tensiunea masurata (vezi tabelul de mai sus).

Eroarea de masura

Masuratorile sunt afectate de trei tipuri de erori: erori sistematice, erori instrumentale şi erori statistice.

Erorile sistematice apar repetat, de fiecare data când se efectueaza masuratori si pot sa apara datorita:

 decalibrarii instrumentului de masura

 ignorarii anumitor factori ce trebuie luati în considerare atunci cand se efectueaza o masuratoare (ex: determinarea impedantei buclei de defect si a curentului de scurtcircuit prezumat, fara setarea parametrilor dispozitivului de protectie al acelui circuit)

 citirea gresita a instrumentului de masura

Pentru evitarea erorilor sistematice trebuie sa ne asiguram că toate instrumentele sunt calibrate, ca stim  sa citim indicaţiile instrumentului fara a face erori si ca sunt luati in considerare toti factorii ce pot sa influenteze masuratoarea.

Erorile instrumentale apar datorită preciziei limitate a instrumentelor de masura. Acest lucru insemna ca daca avem nevoie sa obtinem valori precise trebuie sa utilizam aparatura profesionala furnizata de producatori consacrati.

Erorile statistice. Stim foarte bine ca de fiecare data cand realizam mai multe masuratori pentru determinarea aceleiasi marimi fizice se vor obţine rezultate apropiate, dar diferite.

Diferenta statistica dintre rezultate apare datorita multitudinii de perturbatii mici si neprevazute ce pot influenta masuratorile. De multe ori masuratoarea depinde de temperatura, umiditate, rezistenta de contact a sondelor de masura ( masurarea rezistentei de dispersie a prizei de pamant)

Rezultatul cel mai aproape de adevar se obtine facand un numar mare de masuratori si apoi facand media aritmetica a valorilor obtinute. Pentru a calcula eroarea ce a fost facuta la fiecare masuratoare se face diferenta dintre media obtinuta si valoarea fiecarei masuratori.

 

Resurse:

1. http://en-us.fluke.com/training/training-library/test-tools/digital-multimeters/accuracy-resolution-range-counts-digits-and-precision.html

2. http://www.ni.com/white-paper/3295/en/

3. http://web.ua.es/docivis/magnet/multimeter.html

Pastrati-va abilitatile matematice!
Efectele curenţilor de scurgere
 

Comments

No comments made yet. Be the first to submit a comment
Already Registered? Login Here
Guest
Luni, 30 Noiembrie 2020
If you'd like to register, please fill in the username, password and name fields.