Laboratorium Elektroniki cz I
1

18

przyrządów pomiarowych, błędy metody pomiarowej, oddziaływania wielkości wpływających.

c) Błędy nadmierne - błędy powodujące jawne zniekształcenie pomiaru (np. przez niewłaściwy odczyt). Wyniki obarczone błędem nadmiernym powinny być odrzucone, po stwierdzeniu ich niewiarygodności.

Wynik pomiaru bez określenia jego dokładności (błędu, niepewności) jest bezwartościowy i nie może być dalej wykorzystywany. W związku z tym bardzo ważna jest umiejętność prawidłowego szacowania błędów pomiarów. Rozróżniamy tu dwie podstawowe sytuacje: obliczanie błędu pojedynczego pomiaru (pomiar bezpośredni) oraz obliczanie błędu pomiaru wielkości złożonej (pomiar pośredni).

W pierwszej kolejności przedstawimy sposób obliczania błędu pojedynczego pomiaru. W sytuacji gdy zajmujemy się zdejmowaniem charakterystyk przyrządów półprzewodnikowych lub badanych układów elektronicznych, to znaczy gdy wyznaczamy zależności pomiędzy dwoma (lub większą liczbą) wielkościami fizycznymi zaleca się korzystać z pojęcia klasy przyrządu. Postępujemy tak, gdyż w tej sytuacji nie ma czasu na dokonywanie większej ilości pomiarów dla każdego punktu pomiarowego (dotyczy to również pomiarów charakterystyk temperaturowych, częstotliwościowych itp.).

Klasę przyrządu pomiarowego Kl definiujemy jako wyrażony w procentach stosunek maksymalnego błędu bezwględnego AX_max, jaki możemy popełnić za pomocą tego przyrządu, do jego zakresu pomiarowego Z:

(D

Klasa podawana jest za pomocą odpowiedniego symbolu na skali miernika lub w instrukcji obsługi. Mierniki laboratoryjne wykonywane są zwykle w klasach: 0,1, 0,2, 0 5 i V natomiast mierniki techniczne w klasach: 1,5, 2, 2,5 i 5.

Aby obliczyć błąd bezwzględny pomiaru wykonanego za pomocą miernika o znanej klasie, należy się posłużyć zależnością (2), natomiast dla obliczenia błędu względnego zależnością (3).

(2)

5X = K_L •-[%] a

gdzie: a - wychylenie miernika (odczytana wartość wielkości mierzonej).

Błąd względny obliczony na podstawie klasy K_L miernika ma na pomiarowym wartość stałą. Należy on do błędów systematycznych.

Przykład

Za pomocą woltomierza klasy 0.5 o zakresie pomiarowym 25 V zmierzono napięcie w obwodzie wynoszące U = 10,0 V. Błąd bezwzględny w tym przypadku wyniesie:

25V

AU = 0,5 • —— = 0,125 V 100

Natomiast błąd względny obliczamy następująco:

25 0V

8U = 0,5—=1,25%

10,0 V¹

Uwaga:

1.    Przy pomiarach miernikami analogowymi najmniejszy błąd równy liczbowo klasie Kl popełniamy wówczas, gdy przy pomiarze uzyskujemy maksymalne wychylenie miernika a = Z.

2.    Poprawnie zapisany wynik pomiaru ma następującą postać:

U = 10,0±0,1V lub U = 10,0V±1%.

3.    W protokole pomiarów należy więc notować wynik pomiaru, klasę miernika i zakres, na którym dokonano pomiarów.

W przypadku mierników cyfrowych do błędu wynikającego z klasy przyrządu dochodzi błąd dyskretyzacji. Błąd dyskretyzacji wynika między innymi ze skończonej dokładności wyświetlania na polu odczytowym przyrządu wyniku pomiaru i związany jest z ostatnią cyfrą wyświetlaną przez miernik. Błąd bezwzględny wyniku pomiaru można w tym przypadku wyrazić następującą zależnością:

AX = K_l— + nw    (4)

^L 100

gdzie: w - waga ostatniej cyfry - zależy od zastosowanego zakresu pomiarowego miernika (np. gdy zakres wynosi 1.999, to w = 0,001) i jest to jednostka na ostatnim miejscu pola odczytowego; n - mnożnik zależny od typu miernika i rodzaju mierzonej wielkości.