Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их (измерений) единства, а также способов достижения требуемой точности измерений.

Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью. Средством метрологии является совокупность измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих требуемую точность.

Измерение — нахождение значения физической величины опытным путем с применением специальных технических средств и выражением результата в принятых единицах.

Средство измерения — специальное техническое средство, обладающее нормированными метрологическими характеристиками (погрешность, класс точности…)

Физическая величина — свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов, процессов, явлений, но индивидуальное в количественном отношении.

Истинное значение — такое значение физической величины, которое идеальным образом отражает качественным и количественным отношением соответствующие свойства объекта.

Действительное значение — значение физической величины, наиболее близко расположенное к истинному значению и полученное с точностью, удовлетворяющей использованию данного результата.

Физические величины бывают:

- Непрерывные (меняющиеся во времени постоянно)

- Дискретные (известные только на определённом интервале)

- Квазидетерминированные (величины, у которых известен закон распределения во времени, но не их параметры)

- Случайные (меняющиеся случайным образом)

Под точностью измерений понимают качество измерений, отражающее близость результатов измерений к истинному значению измеряемой величины.

Классификация электрических измерений

1. По роду измеряемой величины:

- собственно электрические измерения (электрических электр. методами)

- измерение неэлектр.величин электр.методами

- магнитные измерения

2. По удалению от объекта:

- объект расположен близко к приёмнику

- дистанцированные (телеизмерения)

3. По количеству измерений:

- однократные

- многократные (каждое измерение – наблюдений, и нужна обработка)

4. По точности

- эталонные (очень точные)

- технические (могут быть точными или не очень)

5. По поведению измеряемой величины во времени:

- статические

- динамические

6. По способу снятия показаний:

- непрерывные

- дискретные

7. По способу получения результата измерения:

- прямые (величина изменяется предназначенным для неё прибором)

- совместные (проведение ряда измерений нескольких однородных величин)

- косвенные (изменяются функционально связанные с нужной величиной величины)

- совокупные (величина определяется из связывающей её с другими системы уравнений)

Средства измерений:

- эталоны (для выработки, сохранения, передачи единицы величины)

- меры (для выработки, сохранения, передачи величины определённого размера)

- измерительные приборы (для выработки сигнала измеряемой информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем)

*показывающие (только измеряют и показывают)

*регистрирующие (измеряют и фиксируют результат на бумаге, фотоплёнке, магнитной ленте…)

*регулирующие (умеют подавать сигнал на включение/выключение прибора, сигнал при опасности)

- измерительные установки (несколько приборов, решающих одну задачу)

- измерительные преобразователи

*преобразователи кода в код (дискретный код 1 -> дискретный код 2)

*масштабный преобразователь (аналоговый сигнал -> аналоговый сигнал х N)

*АЦП (аналоговый сигнал (непрерывный) -> дискретный сигнал)

*ЦАП (дискретный сигнал -> аналоговый сигнал)

- информационно-измерительные системы (для сбора измерительной информации от многих объектов с многократным периодическим опросом этих объектов, преобразования, передачи информации)

- измерительно-вычислительные комплексы (автоматические средства измерения, обработки информации, созданные для построения систем автоматизации измерительного эксперимента)

- интеллектуальные средства измерения (обобщают знания, служат основой для экспертных систем)

Отсчётные устройства:

- шкала и указатель (электронные и электромеханические приборы)

- шкала и указатель-световое пятно (зайчик ^^)

- цифровые отсчётные устройства (дискретные) (последний разряд является недостоверным)

- устройства с экранами на ЭЛТ

- устройства с дисплеями

- аналого-дискретные устройства (напр. газоразрядная трубка)

Методы измерений:

а) методы прямого измерения

б) методы сравнения (сравниваются одноимённые величины!)

- непосредственное сравнение (об измеряемой величине судят по образцовой, известной с высокой точностью)

- опосредованное сравнение (то же самое, но на входе преобразователь, делающий величины одноимёнными)

- одновременное сравнение (сравнение в одно время)

- разновременное сравнение (сравнение в разное время)

- нулевой метод (результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор доводят до 0)

- дифференциальный метод (измеряем приращение измеряемой величины относительно номинального значения)

- метод совпадения (о величине судят по совпадению отметки отметки от этой величины и от образцовой) (пример – пирометр с нагреваемой нитью)

Потенциометр постоянного тока: для высокоточного измерения постоянных напряжений и ЭДС.

Вольтметр — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии. Идеальный вольтметр должен обладать бесконечно большим внутренним сопротивлением. Поэтому чем выше внутреннее сопротивление в реальном вольтметре, тем меньше влияния оказывает прибор на измеряемый объект и, следовательно, тем выше точность и разнообразнее области применения.

Амперме́тр — прибор для измерения силы тока в амперах. Шкалу амперметров градуируют в микроамперах, миллиамперах, амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора. В электрическую цепь амперметр включается последовательно с тем участком электрической цепи, силу тока в котором измеряют. Поэтому, чем ниже внутреннее сопротивление амперметра (в идеале — 0), тем меньше будет влияние прибора на исследуемый объект, и тем выше будет точность измерения.

Шунт — устройство, которое позволяет электрическому току (либо магнитному потоку) протекать в обход какого-либо участка схемы, обычно представляет собой низкоомный резистор, катушку или проводник. Шунтирование — процесс параллельного подсоединения электрического элемента к другому элементу, обычно с целью уменьшения итогового сопротивления цепи.

Ток Iи протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током I зависимостью

Iи = I (Rш / Rш + Rи), где Rи — сопротивление измерительного механизма.

Если необходимо, чтобы ток Iи был в n раз меньше тока I, то сопротивление шунта должно быть:

Rш = Rи / (n - 1), где n = I / Iи — коэффициент шунтирования.

Добавочный резистор - в измерительной технике - резистор, подключаемый последовательно к электроизмерительному прибору для расширения пределов измерений электрического напряжения. Если вольтметр имеет предел измерения Uном и сопротивление измерительного механизма Rи и при помощи добавочного резистора Rд надо расширить предел измерения в n раз, то, учитывая постоянство тока Iи, протекающего через измерительный механизм вольтметра, можно записать: Uном / Rи = n U ном / (Rи + Rд) откуда Rд = Rи (n - 1)

Измерительный мост - электрическая схема или устройство для измерения электрического сопротивления. Есть мосты переменного тока, с помощью которых измеряют ёмкость, индуктивность, магнитную проницаемость. Для всех мостов характерно понятие равновесия (когда ток через нуль-индикатор = 0). Работа уравновешенных мостов (наиболее точных) основана на «нулевом методе». С помощью неуравновешенных мостов (менее точных) измеряемую величину определяют по показаниям измерительного прибора. В неавтоматических мостах балансирование производится вручную (оператором). В автоматических балансировка моста происходит с помощью сервопривода по величине и знаку напряжения между точками.

Схема прямого преобразования: