Пестицыды и окружающая среда

3.2. Основные  понятия, термины и определения  

      Результаты теоретической деятельности  без проверки экспериментом недостоверны. Измерительная техника при эксперименте  дает результаты, которые указывают  на качество и количество продукции,  правильность ведения технологических  процессов, распределения, потребления и изготовления. При этом электрические измерения за счет малого потребления энергии, возможности передачи измерительных величин на расстояние, большой скорости измерений и передачи, а также высокой точности и чувствительности оказались предпочтительнее. 

      Электрические измерения и приборы,  методы и средства обеспечения  их единства, способы достижения  требуемой точности - все это относится  к метрологии, а принципы и  методы установления оптимальных  норм и правил взаимодействия - к стандартизации. 

      В Российской Федерации стандартизация  и метрология объединены в  единой государственной службе - Государственном комитете стандартов. В 1963 г. ГОСТ 9867-61 ввел Международную  систему единиц (СИ) на базе метра  (м), килограмма (кг), секунды (с), ампера (А), кельвина (К) и канделы (кд). 

      Вопросы электрических измерений  и приборов проще воспринимаются, если известны содержание терминов  и определений. 

Метрология - наука об измерениях, методах и  средствах обеспечения их единства, способах достижения требуемой точности. 

Измерение - нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных  технических средств. 

Результат измерения - значение физической величины, найденной путем измерения. 

Мера - средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера (например, единицы измерения света - кд). 

Измерительный преобразователь - средство измерений  для выработки сигнала измерительной  информации в форме, удобной для  передачи, дальнейшего преобразования, обработки (или хранения), но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Первичный измерительный преобразователь - датчик. 

Измерительный прибор - средство измерений, предназначенное  для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. 

3.3. Методы  измерений. Погрешность измерений  

      Для различных измеряемых электрических  величин существуют свои средства  измерений, так называемые меры. Например, мерами ЭДС служат нормальные элементы, мерами электрического сопротивления - измерительные резисторы, мерами индуктивности измерительные катушки индуктивности, мерами электрической емкости - конденсаторы постоянной емкости и т. д. 

      На практике для измерения  различных физических величин применяют различные методы. Последние в зависимости от способа получения результата делятся на прямые и косвенные. При прямом измерении значение величины получают непосредственно из опытных данных. При косвенном измерении искомое значение величины находят путем подсчета с использованием известной зависимости между этой величиной и величинами, получаемыми на основании прямых измерений. Так, определить сопротивление участка цепи можно путем измерения протекающего по нему тока и приложенного напряжения с последующим подсчетом этого сопротивления из закона Ома. Наибольшее распространение в электроизмерительной технике получили методы прямого измерения, так как они обычно проще и требуют меньших затрат времени. 

      В электроизмерительной технике используют также метод сравнения, в основе которого лежит сравнение измеряемой величины с воспроизводимой мерой. Метод сравнения может быть компенсационным и мостовым. Примером применения компенсационного метода служит измерение напряжения путем сравнения его значения со значением ЭДС нормального элемента. Примером мостового метода является измерение сопротивления с помощью четырех-плечной мостовой схемы. Измерения компенсационным и мостовым методами очень точные, но для их проведения требуется более сложная измерительная техника. 

      При любом измерении неизбежны  погрешности, т. е. отклонение  результата измерения от истинного  значения измеряемой величины, которые  обусловливаются, с одной стороны,  непостоянством параметров элементов  измерительного прибора, несовершенством измерительного механизма (например, наличием трения и т. д.), влиянием внешних факторов (наличием магнитных и электрических полей), изменением температуры окружающей среды и т. д., а с другой стороны - несовершенством органов чувств человека и другими случайными факторами. Разность между показанием прибора АП и действительным значением измеряемой величины AD выражается в единицах измеряемой величины и называется абсолютной погрешностью измерения: 
 
 
 
 

      Величина, обратная по знаку абсолютной погрешности, носит название поправки: 
 
 
 

      Для получения истинного значения  измеряемой величины необходимо  к измеренному значению величины  прибавить поправку: 
 
 

      Для оценки точности произведенного  измерения служит относительная погрешность δ, которая представляет собой отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины, выраженное обычно в процентах: 
 
 

Следует отметить, что по относительным погрешностям оценивать точность, например, стрелочных измерительных приборов, весьма неудобно, так как для них абсолютная погрешность вдоль всей шкалы практически постоянная, поэтому с уменьшением значения измеряемой величины растет относительная погрешность (1). Рекомендуется при работе со стрелочными приборами выбирать пределы измерения величины так, чтобы не пользоваться начальной частью шкалы прибора, т.е. отсчитывать показания по шкале ближе к ее концу. 

      Точности измерительных приборов  оценивают по приведенным погрешностям, т. е. по выраженному в процентах отношению абсолютной погрешности к нормирующему значению AН :

Нормирующим значением измерительного прибора  называется условно принятое значение измеряемой величины, могущее быть равным верхнему пределу измерений, диапазону измерений, длине шкалы  и др. 

      Погрешности приборов подразделяют  на основную, присущую прибору  при нормальных условиях применения  вследствие несовершенства его  конструкции и выполнения, и дополнительную, обусловленную влиянием на показания  прибора различных внешних факторов. 

      Нормальными рабочими условиями  считают температуру окружающей  среды 20±5°С при относительной  влажности воздухе 65±15%, атмосферном  давлении 750±30 мм.рт.ст., в отсутствие  внешних магнитных полей, при  нормальном рабочем положении  прибора и т. д. В условиях эксплуатации, отличных от нормальных, в электроизмерительных приборах возникают дополнительные погрешности, которые представляют собой изменение действительного значения меры (или показания прибора), возникающее при отклонении одного из внешних факторов за пределы, установленые для нормальных условий. 

      Допустимое значение основной  погрешности эпектроизмерительного  прибора служит основанием для  определения его класса точности. Так, электроизмерительные приборы  по степени точности подразделяются  на восемь классов: 0.05; 01; 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.5; 4.0, причем цифра, обозначающая класс точности, указывает на наибольшее допустимое значение основной погрешности прибора (в процентах). Класс точности указывается на шкале каждого измерительного прибора и представляет собой жирно выделенную или обведенную кружком цифру. 

      Шкалу прибора разбивают на  деления. Цена деления (или  постоянная прибора) есть разность  значений величины, которая соответствует  двум соседним отметкам шкалы.  Определение цены деления, например вольтметра и амперметра, производят следующим образом:  
 
 

            СU = UH / N           - число вольт, приходящееся на  одно деление шкалы; 

            CI  =  IH / N              - число ампер, приходящееся на  одно деление шкалы;  

                           N              - число делений шкалы соответствующего прибора.  

      Но иногда встречаются приборы  с неравномерно разбитой по  делениям шкалой, цену деления  нужно определять на участке  шкалы, например, цену маленьких  делений определяют на участке между большими делениями с цифровой разметкой. 

      Важной характеристикой прибора  является чувствительность S, которую,  например, для вольтметра SU амперметра SI определяют следующим образом:                  

            SU = N /UH              - число делений шкалы, приходящееся на 1 В;  

            SI = N / IH               - число делений шкалы, приходящееся  на 1 А. 

      Другой важной метрологической  характеристикой прибора является  его надежность - способность сохранять  заданные характеристики при определенных условиях работы в течение заданного времени. Количественной мерой надежности является вероятность безотказной работы (ВБР) - вероятность того, что в течение определенного времени Т непрерывной работы не произойдет ни одного отказа. Так, амперметры и вольтметры типа Э8027 имеют минимальное значение ВБР 0,96 за 2000 ч непрерывной работы. Иными словами, из 100 таких приборов за 2000 часов непрерывной работы лишь 4 будут нуждаться в ремонте. 

3.4. Классификация  электроизмерительных приборов и технические требования, предъявляемые к ним 

      Электроизмерительные приборы классифицируют  по различным признакам. 

      По роду измеряемой величины  электроизмерительные приборы подразделяют  на амперметры, вольтметры, ваттметры,  счетчики электрической энергии, фазометры, частотомеры, омметры и т.д. Условное обозначение по роду измерительной величины (табл. 3.1) наносится на лицевую сторону прибора. На шкалах электроизмерителных приборов указывают также условные обозначения, отражающие род измеряемого тока, класс точности прибора, испытательного напряжения изоляции, рабочего положения прибора и т.д..(табл. 3.2).

Измерительные приборы бывают аналоговыми и  цифровыми. Аналоговыми называют измерительные  приборы, показания которых являют непрерывной функцией измеряемой величины. Цифровыми называют измерительные приборы, показания которых выражены в цифровой форме. 

      В зависимости от вида получаемой  информации измерительные приборы  подразделяют на показывающие, интегрирующие,  суммирующие (табл 3.3).

Наибольшее  распространение в электротехнической практике получили показывающие приборы, т. е. приборы непосредственной оценки, или прямого отсчета. Приборы  этого типа независимо от принципа действия и назначения состоят из двух основных частей: измерительной цепи и измерительного механизма. Простейшая измерительная цепь, например вольтметра, представляет собой катушку с последовательно подсоединенным добавочным сопротивлением. При постоянном сопротивлении такой цепи через катушку проходит ток, пропорциональный измеряемому напряжению. 

     В простейшем амперметре измерительная  цепь состоит из измерительной  катушки, последовательно подключенной  к электрической сети, в которой  необходимо измерить ток.  

     Измерительный механизм предназначен  для преобразования подводимой к нему электрической энергии в механическую энергию перемещения подвижной части прибора и связанной с ней стрелкой или другим указательным устройством, каждому положению которого соответствует определенное значение измеряемой величины. Одинаковый по конструкции измерительный механизм в сочетании с различными измерительными цепями можно применять для измерения различных электротехнических величин (тестер).