59
Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb Teorie měření a regulace © 2015 - Ing. Václav Rada, CSc. ZS 2015/2016 chyby*nejistoty - 2 17.SP-ch.4cv semmmm

a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Ústav technologie, mechanizace

a řízení staveb

Teorie měření

a regulace

© 2015 - Ing. Václav Rada, CSc.ZS – 2015/2016

chyby*nejistoty - 2

17.SP-ch.4cv

semmmm

Page 2: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Označení v literatuře není jednotné….

– obvyklý symbol je δ (pro relativní chybu) nebo

ε (pro absolutní chybu)

– někdy (a to dosti často) také e, Δ

- a bohužel jinde i jinak …..

CHYBY

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

– úvodní upozornění.....

Page 3: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Druhy chyb

Při práci s naměřenými hodnotami je brát na zřetel chyby,

kterých jsme se při měření dopustili, nebo kterými je

měření nezávisle na nás zatíženo.

Tyto chyby potom musíme kvantitativně vyjádřit a jejich

soubor matematicky vyhodnotit, abychom získali infor-

maci o spolehlivosti měření.

Při měření musíme umět správně zhodnotit závislosti

mezi měřenými veličinami.

CHYBYT- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 4: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Chybou ei naměřené veličiny je rozdíl:

ei = xi - μo

Kvantifikace chyby

ei

xi μoxi … výsledek

o … skutečná hodnota

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 5: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Pozor na rozdíly v realitě provedených měření – měře-

ní může být přesné, ale nemusí být správné.

Grafické vyjádření vztažené na naměřené hodnoty a je-

jích skutečnou (ideální) hodnotu.

CHYBYKvantifikace chyby

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 6: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Kvantifikace chyby

μ0

jednotlivé naměřené hodnoty

xi

ei

správné a přesné měření

jednotlivé naměřené

hodnoty xi

nesprávné a

nepřesné měření

μ0ei

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 7: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Nejistota měření

-Uind

Indikace

přístroje

-Us

-uc

Konvenčně pravá

(skutečná) hodnota

Δ x = ε

Chyba měření

-Uc

+uc

+Uc

+Us+Uind

xsxind Rozšířená

nejistota

měření

Reálná nejistota –

obvykle uc * 2 = Uc

Nejistota

indikace

Nejistota

skutečnosti

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 8: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

MĚŘENÍ – absolutní chyba

0,1 V 0,5 V 1 V

- 1 V

+ 1 V

1 V = 10 % z 10 V

+ 0 V

- 1 V1 V

+ 2 V+ 1 V

10 V

+ 11 V

+ 9 V

vstup

výstup

5 V

1 V = 10 %

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 9: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

0,1 V 0,5 V 1 V

- 1 V

+ 1

V

1 V = 10 %

+ 0 V

- 0,1 V1 V

+ 0,1 V

10 V

+ 11 V

+ 9 V

vstup

výstup

5 V

0,1 V = 10 %

1,1 V

0,9 V

MĚŘENÍ – relativní chyba

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 10: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Kalibrace …. podle „TNI 01 0115:2009 Mezinárodní metrologický

slovník“ je definice:

„Kalibrace je činnost, která za specifikovaných podmínek v prvním

kroku stanoví vztah mezi hodnotami veličiny s nejistotami měření

poskytnutými etalony a odpovídajícími indikacemi s přidruženými

nejistotami měření a ve druhém kroku použije tyto informace ke

stanovení vztahu pro získání výsledku měření z indikace.

Kalibrace smí být vyjádřena údajem, kalibrační funkcí, kalibračním

diagramem, kalibrační křivkou nebo kalibrační tabulkou. V

některých případech se smí skládat ze součtových nebo násobných

korekcí indikace s přidruženou nejistotou měření.

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Kalibrace

Page 11: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Kalibrace …. Ověření je soubor činností, kterými se potvrzuje, že

stanovené měřidlo má požadované metrologické vlastnosti - postup

při ověřování stanovených měřidel stanoví ministerstvo vyhláškou.

Kalibrace a ověření vycházejí prakticky z velmi příbuzných postu-

pů – rozdílem je, že při ověření se zkoumá shoda metrologických

vlastnosti těchto měřidel s úředně stanovenými požadavky, zejména

s maximálními dovolenými chybami -- při kalibraci se kvantitativně

zjišťuje vztah mezi naměřenou hodnotou a jmenovitou hodnotou

nastavenou etalonem.

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Kalibrace

Page 12: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Cejchování – kalibrace = velice precisní kontrolní měření srovná-

ním s etalonem nebo s cejchovními přístroji za účelem zjištění sku-

tečné hodnoty chyby konkrétního měřicího přístroje.

Cejchovní křivka = grafické vyjádření závislosti údaje měřicího pří-

stroje (tj. jím naměřené hodnoty měřené veličiny) nebo odchylky od

cejchovních hodnot – odvozené z porovnání hodnoty odečtené na

ukazující (indikační) části přístroje a ideálně přesné hodnoty měřené

veličiny.

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Kalibrace

Page 13: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Korekční křivka = grafické vyjádření hodnoty opravného koefi-

cientu pro každý bod stupnice či každý údaj indikátoru (zejména

u digitálních přístrojů) – hodnota opravného koeficientu je dána

cejchovní křivkou vztaženou k hodnotě daného bodu stupnice či

údaje indikátoru. Použití korekční křivky (a hodnot z ní vyplý-

vajících pro opravný koeficient) zpřesňuje (absolutizuje) namě-

řený (na indikátoru či stupnici odečtený) údaj.

CHYBY

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Kalibrace

Page 14: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Kalibrace měřidel je základním prostředkem při zajišťování návaz-

nosti měření. Kalibrace zahrnuje určení metrologických charakte-

ristik přístroje. To se provádí pomocí přímého srovnání s etalony

/definovanými a neměnnými normály.

Výsledek kalibrace umožní buď přičlenění hodnot měřených veli-

čin k indikovaným hodnotám, nebo stanovení korekcí vůči indiko-

vaným hodnotám.

Při kalibraci se vystaví kalibrační list a většinou se také připevní

štítek na kalibrované měřidlo.

Na základě těchto informací může uživatel určit, zda je přístroj

vhodný pro danou aplikaci.

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Kalibrace

Page 15: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

MĚŘENÍ – změřená cejchovní křivka

1 V0,1 V 0,5 V0V

10 V

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Kalibrace

Page 16: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

1 V0,1 V 0,5 V

1 V = 10 % z 10 V (rozsahu)

0 V

MĚŘENÍ – cejchovní diference

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Kalibrace

Page 17: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

MĚŘENÍ – cejchovní diference

1 V

0,1 V

0,5 V

1 V = 10 % z 10 V (rozsahu)

0 V

1 V

0,1 V

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Kalibrace

Page 18: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

1 V = 10 % z 10 V rozsahu

0,1 V

0,1 V 0,2 V

0 V

0,2 V z

hodnoty

MĚŘENÍ – cejchovní diference

KalibraceT- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 19: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Digitalizační chyba (chyba vzorkováním) – pokud má

měřená veličina analogový (spojitý) charakter a násle-

dující obvody na její zpracování (ať ve snímači nebo až

ve vyhodnocovací části) mají charakter digitální (čís-

licový), vzniká převodem další chyba daná nespojitostí

výstupního digitalizovaného signálu a hlavně hodnotou

frekvence vzorkování.

Digitalizace

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 20: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

∆q

0101

0011

0010

0001

0000

0100

digitalizovaná

hodnota

vstupní

spojitá

hodnota

digitalizační krok

0 1 2 3 4 5

lineární průběh spojité hodnoty

0101

0011

0010

0100

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Digitalizace

Page 21: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Digitalizace

0000

0101

0011

0010

0001

0100

digitalizovaná

hodnota

vstupní

spojitá

hodnota

∆q

digitalizační krok

0 1 2 3 4 5

lineární průběh spojité hodnoty

1 2 3 4

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 22: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Platí-li pro počet číslic (bitů) digitalizovaného signálu

hodnoty D vztah:

D = n

pak je možné rozlišení až N digitalizačních kroků

vstupní veličiny x o šířce dané vztahem:

∆q = 1 / N * x = (1 / 2n) * xmax

Digitalizace

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 23: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Kvantovací (digitalizační) chyba bude:

absolutní ∆q = ½ * (1/2n) * xmax

relativní δkn = ∆q / xmax = ½ * (1/2n) = rč

kde: rč … označuje chybu digitální číslicové

rozlišovací schopnosti

Digitalizace

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 24: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Z obrázku plyne, že digitalizovaná hodnota tedy existuje

pouze v okamžicích označených čísly 1, 2, …a je

elektronikou aproximována na celý interval mezi těmito

dvěma body – a tedy o hodnotu ±(∆q / 2).

Průběh a hodnoty chyb lze graficky „vidět“ jako troj-

úhelníky mezi analogovou (spojitou) hodnotou předsta-

vovanou přímkou a tzv. „digitalizačními schody“.

V principu je lhostejné, zda je digitalizován lineární ne-

bo nelineární průběh.

Digitalizace

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 25: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Další chyba při digitalizaci analogových signálů ob-

vykle nastává ve vyhodnocovací části.

Protože zobrazení dané hodnoty je pomocí číslic, je

potřeba vzít na vědomí pravdivost poslední číslice (té

vpravo na displeji nebo řádce displeje počítače).

Vždy v sobě nese tzv. zaokrouhlovací chybu, přestože

předchozí digitalizace bude s vysokou vzorkovací

frekvencí.

Digitalizace

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 26: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Příklad působení chyb a třídy přesnosti na naměřený údaj:

voltmetr třídy přesnosti : 1

největší hodnota měřícího rozsahu : 130 V

dovolená chyba : 1,3 V podél celé stupnice (v celém rozsahu)

skutečná přípustná procentní chyba tedy s rostoucí hodnotou – vý-

chylkou – stoupá :

při měření plné hodnoty = 130 V je chyba 1,3 V rovna 1 %

při měření poloviční hodnoty = 65 V je chyba rovněž 1,3 V, což

jsou už 2 % z hodnoty

při měření malé hodnoty = 10 V je chyba rovněž 1,3 V, což už

je celých 13 % z hodnoty !!!

PříkladT- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 27: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Základní chyba informace je v návodu k MP, nebo se najde

na webu výrobce.

Základní vzorce zůstávají…

100

*MRTPAMP

MH

AMPAMP

100*

Digitální měřicí přístroj

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 28: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Digitální měřicí přístroj

Chyba měření

je dána chybou AD převodníku a údaji posledního digitu

Chyba čtení

%-ní chyba z MH, dána chybou AD převodníku daného přístroje

Chyba z rozsahu

%-ní chyba z MR, dána chybou vstupních děličů daného přístroje

Kvantizační (digitalizační) krok

počet zobrazovaných cifer na displeji (počet digitů) daného přístroje – někdy první cifra je jen „1“ a poslední „0“ a „5“

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 29: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

U digitálních (číslicových) měřicích přístrojů je maximální

chyba mx složena z výrobcem udávaných dvou složek :

m1,x závislá na velikosti měřené hodnoty a vyjadřované v pro-

centech měřené hodnoty

m2,x závislá buď na použitém rozsahu (v tom případě vyjádře-

né v procentech použitého rozsahu) nebo vyjádřené počtem

jednotek (digitů) nejnižšího místa číslicového displeje na

zvoleném rozsahu (udává výrobce).

Digitální měřicí přístroj

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 30: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Digitální měřicí přístroj

dvojí vyjádření přesnosti:

– chyba čtení δRDG + chyba rozsahu δFS

– chyba čtení δRDG + počet kvantizačních kroků (digitů) Ndgt

Jestliže výrobce neudává informace o přesnosti

měřidla, lze ji odhadnout - maximální chybu mx

naměřené hodnoty je nutné (pouze) odhadnout

– třeba jako1/2 nejmenšího dílku nebo celý

nejmenšího dílku na stupnici přístroje.

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 31: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Digitální měřicí přístroj

Chyba měření se nejčastěji vyjadřuje ve tvaru:

±(n % z MH + 2 * D)

MH je měřená hodnota

±n hodnota (přesnost z FS) v %

tato část chyby je proměnná a její velikost závisí na velikosti mě-

řené veličiny, tzn. že např.: 4 % z 1,00 W je 0,04 W, avšak 4 % z

50 W jsou 2 W

D „digit“ ……… ٪

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 32: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Digitální měřicí přístroj

…………….

D „digit“ …. značí počet digitů, tj. čísel udávaných v technických

parametrech jako rozlišovací schopnost – je to číslo (cifra) na

nejméně významném místě displeje (tj. na posledním místě vpra-

vo); tato část chyby je stálá a připočítává se v celém měřicím

rozsahu k proměnné části chyby – udává ji výrobce

…. u analogových a někdy i digitálních přístrojů se používá ne-

proměnná část chyby vypočtená jako příslušné procento z měři-

cího rozsahu, tzn. z nejvyšší hodnoty, kterou je přístroj v daném

měřicím rozsahu schopen zobrazit.

……………

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 33: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Digitální měřicí přístroj

…………….

Základní chyba u číslicových multimetrů je udávaná většinou ve

vztahu +/- (% čtení + % rozsahu)

což je ekvivalentní vztahu +/- (% čtení + LSB číslice).

LSB = nejméně význačný bit

V anglických návodech je udáván vztah +/- (% rdg + digit).

Jestliže výrobce neudává informace o přesnosti měřidla, je ne-

zbytné odhadnout maximální chybu mx odhadnout…..

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 34: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Celkovou relativní chybu digitálního přístroje v % při měření

vypočteme podle vztahu:

δx = ±[ δ1 + δ2 . ( XR / XM )]δ2 = d . 100 / maximální počet indikovaných jednotek [ %]

kde XR - hodnota měřicího rozsahu

XM - měřená hodnota (MH)

δ1 - chyba z naměřené hodnoty v % ! většinou je to z maximální

hodnoty, tj. z FS !

δ2 - chyba z měřicího rozsahu FS udaná počtem digitů

d - chyba v % udaná počtem digitů posledního místa displeje

(udává výrobce)

Digitální měřicí přístroj

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 35: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Digitální měřicí přístroj ukazuje (naměří) na rozsahu Um = 2 V

- pro číslicový displeje s počtem 4 a ½ posic bude na displeji zo-

brazen největší údaj hodnoty „pouze“ 1,9999V

- pro číslicový displeje s počtem 8 posic bude na displeji zobra-

zeno „správných“ 2,0000 V.

TAKŽE … Největší přípustná chyba je podle výrobce dána hodno-

tou 0,05% z měřené hodnoty (většinou je to z maximální hodnoty, tj.

z FS !!!) a dále 4-mi digity nejnižšího místa číslicového displeje.

Digitální měřicí přístrojPříklad

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 36: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Analogovým přístrojem s jmenovitým rozsahem

Im = 10 mA = MR byl změřen proud I = 8,3 mA = MH.

Z technických údajů výrobce - třída přesnosti Tp= 2,5%.

Největší přípustná chyba měřeného proudu je podle

vztahu

… mI = (2,5/100)*10 mA = 0,25mA.

Relativní chyba naměřené hodnoty proudu je

… mr, I = 0,25/ 8,3 = 0,030 = 3 %.

Digitální měřicí přístroj

mp

x xm100

T

x

mm x

x ,r

PříkladT- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 37: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Digitálním přístrojem bylo naměřeno U = 1,5136 V na

jmenovitém rozsahu Um = 2 V - mezní údaj číslicového

displeje 1,9999V.

Největší přípustná chyba (údaj výrobce) je dána hodno-

tou 0,05% z měřené hodnoty a dále 3-mi jednotkami

(digity) nejnižšího místa číslicového displeje.

……………

Digitální měřicí přístrojPříklad

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 38: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Údaj 0,05% z měřené hodnoty přestavuje chybu

m1,U = (0,05/100).1,5136 V = 7,568.10-4 V

a údaj 3 digity znamená chybu m2,U = 0,0003 %.

Celková největší přípustná chyba je

mU = (7,568 + 3).10-4 V = 10,568.10-4 V

a po zaokrouhlení na dvě platné číslice

mU = (1,1).10-3 V.

Relativní chyba naměřené hodnoty je pak

mr,U = (1,1).10-3 V/1,5136 V = 0,000727 = 0,07 %.

Digitální měřicí přístroj

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 39: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Digitální měřicí přístroj

Zadání: MR = 30 V --- 4 místný displej - zobrazí max. 20,00 V

MH = 10,0 V

|ΔMP| = 0,8 % RDG + 0,2 % FS – údaj z manuálu

Doplněné vzorce:

dgt

rdg

U UNMH

*100

*

[%]100*MH

U

U

Příklad působení chyb a třídy přesnosti na naměřený údaj:

PříkladT- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 40: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Digitální měřicí přístroj

Výpočet:

VU 14,006,008,0100

30*2,0

100

10*8,0

%40,1100*10

14,0U

Výsledek:

Správná hodnota je v intervalu <10,0 – 0,14 V ; 10,0 + 0,14 V>

tj. < 9,86 ; 10,14 >.

Neboli Unam = 10,0 V ± 0,14 V

Unam = 10,0 V ± 1,40 %

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 41: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Digitální měřicí přístroj

Zadání: MR = 30 V --- 4 místný displej - zobrazí max. 20,00 V

MH = 25,0 V

|ΔMP| = 0,8 % RDG + 0,2 % FS – – údaj z manuálu

Doplněné vzorce:

100

*

100

* MRMH fsrdg

U

[%]100*MH

U

U

PříkladT- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 42: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Digitální měřicí přístroj

Výpočet:

VU 26,006,020,0100

30*2,0

100

25*8,0

%04,1100*25

26,0U

Výsledek:

Správná hodnota je v intervalu <25,0 – 0,26 V ; 25,0 + 0,26 V>

tj. < 24,4 ; 25,26 >.Neboli Unam = 25,0 ± 0,26 V

Unam = 25,0 V ± 1,04 %

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 43: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Digitální měřicí přístroj

Zadání: MR = 30 V --- 3 a ½ místný displej - zobrazí max. 19,99 V

MH = 25,0 V

1 digit = 0,01 V = Udgt

|ΔMP| = 0,8 % RDG + 5 digit – – údaj z manuálu

Doplněné vzorce:

dgt

rdg

U UNMH

*100

*

[%]100*MH

U

U

PříkladT- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 44: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Digitální měřicí přístroj

Výpočet:

Výsledek:

Správná hodnota je v intervalu <25,0 – 0,25 V ; 25,0 + 0,25 V>

tj. < 24,75 ; 25,25 >.

Neboli Unam = 25,0 ± 0,25 V

Unam = 25,0 V ± 1,0 %

VU 25,005,020,001,0*5100

0,25*8,0

%0,1100*0,25

25,0U

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 45: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Zadání: MR = 20 V --- 3 a ½ místný displej - zobrazí max. 19,99 V

MH = 15,50 V

1 digit = 0,01 V = Udgt

|ΔMP| = 0,8 % RDG + 0,2 % FS – údaj z manuálu

|ΔMP| = 0,8 % RDG + 5 digit – údaj z manuálu

Doplněné vzorce:

[%]100*MH

U

U

rdg

fsrdg

U UNneboMRMH

*....100

*

100

*

Digitální měřicí přístrojPříklad

Page 46: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Výpočet:VU 16,004,0124,0

100

20*2,0

100

5,15*8,0

%03,1100*5,15

16,0U

VU 17,005,0124,05*01,0100

5,15*8,0

%1,1100*5,15

17,0U

Digitální měřicí přístroj

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 47: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Výsledek:

Správná hodnota leží v intervalu <15,5 – 0,16 V; 15,5 + 0,16 V>

tj. < 15,34 V – 15,66 V >

Výsledek měření se píše i s tolerancí:

Unam = 15,50 ± 0,16 V

Unam = 15,50 V ± 1,03 %

Unam = 15,50 ± 0,17 V

Unam = 15,50 V ± 1,1 %

Digitální měřicí přístroj

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 48: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Zadání: MR = 20 V --- 3 a ½ místný displej - zobrazí max. 19,99 V

MH = 1,78 V

1 D = ±0,5% of rdg ±1 digit

Doplněné vzorce:

δ1 = +/- 0,5 %

počet digitů posledního místa 1

δ2 = ———————————— * 100 = —— * 100 = ±0,05%

maximální počet digitů 1999

……………. ٪

Digitální měřicí přístrojPříklad

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 49: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

……………. ٪

Celková relativní chyba rozsahu:

δ = δ1 + δ2 = 0,5 + 0,05 = ± 0,55 %

Pro naměřenou hodnotu je relativní chyba:

hodnota rozsahu 20

δ = δ1 + δ2 * ———————— = 0,5 + 0,05 * —— = ± 1,06 %

naměřená hodnota 1,78

……………. ٪

Digitální měřicí přístrojPříklad

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 50: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

……………. ٪

Výsledná absolutní chyba:

naměřená hodnota hodnota rozsahu

ΔU = ————————— * δ1 + ————————— * δ2 =

100 100

1,78 20

= ——— * 0,5 + —— * 0,05 = 0,0089 + 0,01 = ± 18,9 mV

100 100

Výsledek = chyba je podstatně větší - rozsah nebyl zvolený správně a přesnost přístroje nebyla efektivně využita - na displeji je 1. digitneobsazen. TAKŽE …..

Digitální měřicí přístrojPříklad

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 51: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Zadání: MR = 2 V --- 3 a ½ místný displej - zobrazí max. 19,99 V

MH = 1,778 V

1 D = ±0,5% of rdg ±1 digit

Doplněné vzorce:

δ1 = +/- 0,5 %

počet digitů posledního místa 1

δ2 = ———————————— * 100 = —— * 100 = ±0,05%

maximální počet digitů 1999

……………. ٪

Digitální měřicí přístrojPříklad

Page 52: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

……………. ٪

Celková relativní chyba rozsahu:

δ = δ1 + δ2 = 0,5 + 0,05 = ± 0,55 % ….. zatím je to stejné

Pro naměřenou hodnotu je relativní chyba:

hodnota rozsahu 2

δ = δ1 + δ2 * ———————— = 0,5 + 0,05 * —— = ± 0,556 %

naměřená hodnota 1,778

……………. ٪

Digitální měřicí přístrojPříklad

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 53: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

……………. ٪

Výsledná absolutní chyba:

naměřená hodnota hodnota rozsahu

ΔU = ————————— * δ1 + ————————— * δ2 =

100 100

1,778 2

= ——— * 0,5 + —— * 0,05 = 0,0089 + 0,001 = ± 9,9 mV

100 100

Výsledek = vhodná volba měřicího rozsahu je pro přesné měření velmi důležitá – chyba je cca poloviční

Digitální měřicí přístrojPříklad

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 54: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Základní zásady používání měřících přístrojů

Před zahájením měření musí být na přístroji nastaven správný (od-

povídající) měřící rozsah – pokud není známa ani přibližně možná

reálná hodnota měřené veličiny (respektive její nejmenší a největší

hodnota) , vždy nastavíme rozsah největší (pro nejvyšší hodnoty).

Jinak snadno dojde k přetížení přístroje, případně k jeho poškození

(obvykle nevratnému).

Při volbě rozsahu vždy začínáme u nejvyššího možného !!! ale

měříme až na nejnižším možném.

Měřená veličina nebo přesněji obvod, musí být ke vstupním (měři-

cím) svorkám připojen správně, zejména s ohledem na polaritu.

CHYBY

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 55: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Základní zásady používání měřících přístrojů

Měřící přístroj by měl být připojen pouze po dobu nezbytnou ke

správnému změření (odečtu hodnoty) dané veličiny.

Výjimkou jsou trvale zapojená měřidla např. v technologických

procesech, ve špatně dostupných měřicích místech pokud se měření

opakují, u složitých zapojení, atp.

Výběr vhodného přístroje musí proběhnout před měřením a musí

mimo jiné obsahovat i posouzení, zda přístroj svou konstrukcí či

svými vlastnostmi neovlivní měřenou hodnotu.

CHYBY

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 56: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Základní zásady používání měřících přístrojů

Měřicí přístroj musí při měření zaujímat pro něj předepsanou polohu

(vodorovně, svisle, šikmo, atp.) – viz jeho technické parametry nebo

příslušná značka uvedená přímo na stupnici přístroje .

Nedodržení polohy má (může mít) za následek naměření nespráv-

ných údajů (na první pohled od správných k nerozeznání).

CHYBY

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 57: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

Trochu literárních odkazů

Vybíral, Bohumil: ZPRACOVÁNÍ DAT FYZIKÁLNÍCH

MĚŘENÍ - Studijní text Univerzity Hradec Králové – web:

http://fyzikalniolympiada.cz/texty/mereni.pdf

Chyba při měření digitálními přístroji

http://www.edunet.souepl.cz/kulhanek/OPVK%202012/Chyby%20

mereni/chyby%20digitalnich%20pristroju.html

Koupý, Leoš: Vyjádření přesnosti měření a výpočet chyby –

http://elektrika.cz/data/clanky/vyjadreni-presnosti-mereni-a-

vypocet-chyby

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 58: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

… a to by bylo

k tomuto tématu

vše……….

T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY

© VR - ZS 2015/2016

Page 59: a řízení staveb semmmm Teorie měřeníZS –2015/2016 chyby*nejistoty - 2 ... 0011 0010 0001 0100 digitalizovaná hodnota vstupní spojitá hodnota

© VR - ZS

2014/2016

T- MaR

CHYBY – 2 – cv