Что называется измерениями? Измерения – это нахождение значения
физической величины опытным путем с помощью специальных технических
средств. В радиотехнике объектами измерения являются параметры и
характеристики радиотехнических цепей и сигналов в широком диапазоне
частот вплоть до оптического.
Метрология как наука об измерениях. Метрология – это наука об измерениях
и методах обеспечения их единства. Метрология изучает широкий круг
вопросов, связанных как с теоретическими проблемами, так и с задачами
практики. К их числу относятся: общая теория измерений, единицы физ.
величин и их системы, методы и средства измерений, методы определения
точности измерений, основы обеспечения единства измерений и единообразия
средств измерений, эталоны и образцовые средства измерений, методы
передачи размеров единиц от эталонов к рабочим средствам измерения.
Большое значение имеет изучение метрологических характеристик средств
измерений, влияющих на результаты и погрешности измерений.
Методы измерений. Метод измерений – это совокупность приемов
использования принципов и средств измерений. Все без исключения методы
измерения являются разновидностями одного единственного метода – метода
сравнения с мерой, при котором измеряемую величину сравнивают с
величиной, воспроизводимой мерой (однозначной или многозначной).
Различают следующие разновидности этого метода:
метод непосредственной оценки, (значение измеряемой величины определяют
непосредственно по отсчетному устройству многозначной меры, на которую
непосредственно действует сигнал измерительной информации, например,
измерение электрического напряжения вольтметром);
метод противопоставления (измеряемая величина и величина,
воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения –
компаратор, например – равноплечие весы).
дифференциальный метод (сравнение меры длины с образцовой на
компараторе)
нулевой метод (результирующий эффект воздействия величин на прибор
сравнения равен нулю)
метод замещения – измеряемую величину заменяют известной величиной,
воспроизводимой мерой (взвешивание с поочередным помещением измеряемой
массы и гирь на одну чашу весов)
метод совпадений – разность между измеряемой величиной и величиной,
воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение меток шкал или
периодических сигналов (измерение длины при помощи штангенциркуля с
нониусом)
Методы измерений в зависимости от способа получения результата
4.1 Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение величины
находят непосредственно из опытных данных.
4.2 Косвенное измерение – измерение, при котором искомое значение
величины находят по известной зависимости межу этой величиной и
величинами, подвергаемыми прямым измерениям (нахождение плотности по
массе и размерам)
4.3 Совокупные измерения – производимые одновременно измерения
нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин
находят из системы уравнений, получаемых при прямых измерениях
(нахождение массы гири в наборе по известной массе одной из них и по
результатам сравнения масс различных сочетаний гирь)
4.4 Совместные измерения – проводимые одновременно измерения двух или
более неодноименных величин для выявления зависимости между ними.
Методы сравнения – противопоставления, дифференциальный, нулевой
замещения, совпадений (см. п.3)
Единица физической величины – физическая величина (ФВ) фиксированного
размера, которой условно присвоено значение, равное единице, и
применяемая для количественного выражения однородных физических величин.
Различают основные, производные, кратные, дольные, когерентные,
системные, внесистемные единицы.
Производная единица – единица производной ФВ системы единиц,
образованная в соответствии с уравнением, связывающим ее с основными
единицами или же с основными и уже определенными производными.
Производная единица называется когерентной, если в этом уравнении
числовой коэффициент равен единице.
Международная система СИ – когерентная система единиц ФВ. Включает в
себя следующие величины:
длина (метр)
масса (килограмм)
время (секунда)
сила тока (ампер)
температура (кельвин)
сила света (кандела)
количество вещества (моль)
Основные единицы электрорадиоизмерений –
Частота герц Гц Hz С-1
Энергия (работа) джоуль Дж J Н . м
Мощность ватт Вт W Дж/с
Электрический заряд кулон Кл C с . А
Напряжение вольт В V Вт/А
Емкость фарад Ф F Кл/В
Сопротивление ом Ом ( В/А
Проводимость сименс См S А/В
Индуктивность генри Г H Вб/А
Погрешности измерений – отклонения результатов измерения от истинного
значения измеряемой величины. Погрешности неизбежны, выявить истинное
значение невозможно.
А) По числовой форме представления
А.1) Абсолютная погрешность
(А=Ад-Аизм (действит. минус измерянное)
А.2) Относительные погрешности
Amax – максимальное значение шкалы прибора
B) По характеру проявления
В.1) Систематические (могут быть исключены из результатов)
В.2) Случайные
В.3) Грубые или промахи (как правило, не включаются в результаты изм)
Классификация погрешностей в зависимости от способа
возникновения (См. п 9-В)
Абсолютная и относительная погрешности (см. пп А1 и А2)
Приведенная погрешность (см. п А.2.3)
Классификация погрешностей в зависимости от эксплуатации приборов
13.1 Основная – это погрешность средства измерения при нормальных
условиях
13.2 Дополнительная погрешность – это составляющая погрешности средства
измерения, дополнительно возникающая из-за отклонения какой-либо из
влияющих величин или неинформативных параметров от нормативного значения
или выхода за пределы нормальной области значений. Дополнительных
погрешностей столько, сколько функций влияния или неинформативных
параметров.
Средства измерений (СИ) – технические средства, предназначенные для
измерений. Хранят единицу или шкалу ФВ, имеют нормированные
метрологические характеристики, которые принимаются неизменными (в
пределах установленной погрешности) в течение известного интервала
времени. В общем случае, СИ включает в себя меру, измерительный
преобразователь и устройства сравнения или индикации.
Измерительные преобразователи (Пр) как средства измерений. Пр –
техническое средство, служащее для преобразования измеряемой величины в
другую величину или сигнал измерительной информации, удобный для
обработки, хранения, индикации или передачи и имеющее нормированные
метрологические характеристики. Различают: первичные Пр – первые в
измерительной цепи, к которым подведена измеряемая величина;
промежуточные; передающие; масштабные. Конструктивно обособленные Пр
называют также датчиком.
Измерительные установки и измерительные информационные системы.
Измерительный прибор (ИП) – наиболее распространенное СИ,
предназначенное для выработки измерительной информации в форме,
доступной для восприятия наблюдателем (оператором). Имеют в своем
составе меру. Различают ИП аналоговые, цифровые, показывающие,
регистрирующие самопишущие, печатающие, интегрирующие, суммирующие,
сравнения. СИ могут быть функционально объединены в измерительные
установки. Если в них включены образцовые СИ, их называют поверочными
установками. Если СИ соединяются между собой каналами связи и
предназначаются для выработки измерительной информации в форме,
доступной для восприятия, обработки и передачи, такую совокупность
называют измерительной системой.
Дольные и кратные приставки
17.1 Дольные приставки
10-1 Деци д d
10-2 Санти с C
10-3 Милли м m
10-6 Микро мк (
10-9 Нано н n
10-12 Пико п p
10-15 Фемто ф f
10-18 Атто а a
17.2 Кратные приставки
1018 Экса Э E
1015 Пета П P
1012 Терра Т T
109 Гига Г G
106 Мега М M
103 Кило к k
102 Гекто г h
101 Дека да da
Отсчетное устройство (шкала и стрелка). Отсчетное устройство – часть
конструкции средства измерения, предназначенная для отсчета показаний.
Может быть в виде шкалы, указателя, дисплея, экрана осциллографа и т.п.
Шкала – часть конструкции отсчетного устройства, состоящая из отметок и
чисел, соответствующих последовательным значениям измеряемой величины.
Отметки могут быть в виде черточек, точек, зубцов и пр. Указатели могут
быть в виде каплевидных, ножевидных и световых стрелок.
Виды шкал. Шкалы могут быть односторонние и двухсторонние, в зависимости
от положения нуля. Если «0» находится в центре шкалы, то такая
двусторонняя шкала называется симметричной. Шкалы характеризуются числом
делений, длиной деления, ценой деления, диапазоном показаний, диапазоном
измерений и пределами измерений. Деление – это промежуток между двумя
соседними отметками шкалы. Длина деления – это расстояние, измеренное
между осевыми двух соседних отметок по воображаемой линии, проведенной
через середины самых коротких отметок шкалы. Диапазон показаний – это
область значений шкалы, ограниченная начальным и конечным значениями.
Диапазон измерений – это область значений величин, для которой
нормирована предельная допустимая погрешность. Предел измерения – это
наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения. На каждом
диапазоне прибор имеет два предела: ХВ – верхний предел, ХН – нижний
предел.
, где ХВ – верхний предел измерения, N – количество делений или номер
последнего деления шкалы.
, которая характеризует чувствительность по отношению к данному
значению величины. Абсолютная чувствительность обратно пропорциональна
цене деления Sa=1/C.
Класс точности средств измерения – это обобщенная характеристика
средства измерения, определяемая пределами основной и допускаемых
дополнительных погрешностей и другими свойствами, влияющими на точность
средства измерения, значения которых указаны в стандартах и технических
условиях на данный вид средств измерений.
Правила обозначения класса точности: обозначение класса точности зависит
от способа выражения предела допустимой погрешности (основной)
А) Если предел основной погрешности выражается в виде абсолютной
погрешности, то класс обозначается в виде больших букв латинского
алфавита или римских чисел, например: C, M, I. Классам точности,
обозначаемым буквам, находящимся ближе к началу алфавита, или меньшими
значащими цифрами, соответствуют меньшие пределы допускаемых
погрешностей.
10n, где n=1; 0; -1; -2; -3 и т.д.
, класс точности 2,5
D) Если предел допускаемой основной погрешности выражается в виде
двухчленной формулы относительной погрешности, то класс обозначается в
виде дроби c/d причем числа “c” и “d” выбираются из приведенного
предпочтительного ряда.
класс точности — 0,02/0,01
Обработка прямых равноточных многократных измерений одной и той же
величины
[единица изм. величины]
Классификация средств измерений. Средства измерений классифицируются по
весьма разнообразным признакам, которые в большинстве случаев взаимно
независимы, и в каждом СИ могут находиться почти в любых сочетаниях.
Основные критерии:
Принцип действия
Способ образования показаний
Способ получения числового значения измеряемой величины
Точность
Условия применения
Степень защиты от внешних магнитных и электрических полей
Устойчивость против механических воздействий и перегрузок
Стабильность
Чувствительность
Пределы и диапазоны измерений
По некоторым признакам классификация различных СИ одинакова, по другим
она различна. Некоторые признаки применимы к одним видам СИ и
неприменимы к другим. Наибольшее число признаков охватывает
классификация электроизмерительных приборов.
Классификация СИ в зависимости от устойчивости к механическим
воздействиям. По степени защиты от внешних воздействий различают СИ
обыкновенные, пылезащищенные, брызго- водо- газозащищенные,
герметические и взрывобезопасные. К обыкновенным по устойчивости к
механическим воздействиям приборам и их вспомогательным частям относятся
такие приборы и части, которые в упаковке для перевозки выдерживают без
повреждения транспортную тряску на протяжении двух часов. Следующая
категория – приборы обыкновенные с повышенной механической прочностью.
Еще более требования предъявляются к приборам, тряскопрочным,
вибропрочным и ударопрочным. Важна также устойчивость к перегрузкам.
Электроизмерительные приборы могут выдерживать только кратковременную
перегрузку. Их испытывают ударами током (девятью) в 10 раз превышающим
номинальный, продолжительностью в 0,5 с и интервалом в одну минуту, с
последующим одним ударом таким же током, продолжительностью в 5 сек.
Поверка средств измерений. Поверка – совокупность действий, выполняемых
для определения или оценки погрешностей СИ. Поверки бывают
государственные (внеплановые), обязательные (при производстве прибора) и
периодические. При поверке сравниваются меры или показатели
измерительных приборов с более точной образцовой мерой или с показаниями
образцового прибора. Класс точности образцового прибора должен быть на 3
единицы выше поверяемого.
Операции поверки средств измерений. В операцию поверки входит
предварительный внешний осмотр и проверка комплектности прибора. Поверка
производится по поверочной схеме, составленной соответствующей
метрологической организацией. Сроки и методы поверки регламентируются
нормативной документацией. Результаты поверки оформляются в виде
протокола и по окончании поверки делается вывод про пригодность данного
прибора к эксплуатации.
Методы поверки средств измерений. Поверка – совокупность действий,
выполняемых для определения или оценки погрешностей СИ.
Основные методы поверки:
Путем непосредственного сличения
С помощью приборов сравнения
Поверка СИ по образцовым мерам
Поэлементная поверка СИ
Поверка измерительных приборов сравнения
Поверка измерительных преобразователей
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
