Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Metrologia_teoria.docx
Скачиваний:
8
Добавлен:
16.01.2018
Размер:
450.27 Кб
Скачать

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способа достижения требуемой точности.

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств и выражение полученного результата в принятых единицах.

Признаки измерения:

  1. Наличие физической величины

  2. Требуется проведение опыта

  3. Наличие средства измерения

  4. Числовое значение физической величины

Средство измерения – такое измерительное средство, которое обладает нормированными техническими характеристиками.

Физическая величина – свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов, процессов или явлений, но индивидуальная в количественном отношении.

Действительное значение физической величины – значение, которое удовлетворяет в данном случае потребительским задачам.

Классификация ФВ.

  1. Может совершать работу: активные, пассивные

  2. Детерминированные, случайные

  3. Аналоговые – ФВ, которая имеет бесконечное множество значений в заданном диапазоне; квантованные

  4. Во времени: непрерывные, дискретные

Виды измерений.

По признаку получения результата:

  1. Прямые – измерения, при которых искомое значение определяется непосредственно в ходе эксперимента

  2. Косвенное – используется известная функциональная зависимость между результатами измеренными прямым способом и искомой ФВ

  3. Совместные – производится одновременное измерение нескольких разноименных ФВ для нахождения зависимости между ними

  4. Совокупные – измерения, когда происходит одновременное измерение нескольких одноименных ФВ для определения искомых значений другой ФВ

По признаку изменения во времени:

  1. Статические – измерение значения некоторой ФВ, значение которой неизменно в течение времени использования результата

  2. Динамические

По признаку кратности измерения:

  1. Однократные

  2. Многократные

По признаку точности

  1. Равноточные – обеспечиваются неизменные условия проведения, одни и те же средства измерения

  2. Неравноточные – различные по уровню точности средства измерения.

Информация – сведения, уменьшающие априорную неопределенность об объекте.

Сигнал измерительной информации – сигнал, параметры которого функционально связаны с измеряемой величиной.

Информационный аспект измерения: получение любого СИИ – цепочка преобразований сигналов.

Классификация средств измерения.

Средство измерения – технические средства, обладающие нормированными метрологическими характеристиками.

Носителем ФВ является сигнал.

Сигнал – это физический процесс протекающий во времени.

Интегральные характеристики:

  1. Амплитудная -

  2. Среднее значение - - усреднение за некоторый интервал времени. Используется для описания постоянной составляющей сигнала.

  3. Среднее выпрямленное - - используется для характеристики симметричных относительно нулевой оси сигналов.

  4. Среднее квадратическое (действующее) - - используется для описания мощности сигнала.

- коэффициент амплитуды

- формы

- усиления

- синусоидальный

1,1,1 – меандр

- пилообразный

Классификация средств измерения.

  1. Меры – средства измерения, воспроизводящие ФВ заданного размера

  2. Измерительные преобразователи – средства измерения, которые выдают СИИ в форме удобной для передачи, хранения, обработки, но неудобной для непосредственного восприятия наблюдателем. Термопара. Электрическую величину в электрическую (трансформатор). Не электрическую в электрическую. Генераторные (термопара). Параметрические (термометр сопротивления) не генерируют сигнал, для работы требуется дополнительный источник питания. Датчик – конструктивно оформленный измерительный преобразователь.

  3. Измерительные приборы – средства измерения, вырабатывающие СИИ в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем. Аналоговые, цифровые. Выходная величина аналогового есть непрерывная функция входной величины. В зависимости от возможности сохранности результата разделяются на показывающие и регистрирующие. В зависимости от места установки выделяют стационарные и переносные.

  4. Измерительные установки – совокупность конструктивно и функционально объединенных средств измерения и вспомогательных устройств, предназначенная для рационального построения измерительного эксперимента.

  5. Измерительная система – совокупность конструктивно и функционально объединенных средств измерения и вспомогательных устройств, предназначенная для автоматического сбора измерительной информации от ряда объектов с последующей передачей, обработкой, хранением.

К – коммутатор

ПНК – преобразователь напряжение-код

КС – канал связи

М – модулятор

ДМ – демодулятор

Методы измерений.

В зависимости от использования меры:

  1. Метод непосредственной оценки – в процессе измерения меры не участвуют, результат получается непосредственно на отсчетном устройстве средства измерения. Мера используется опосредованно – при изготовлении прибора.

  2. Методы сравнения – мера непосредственно участвует в процессе измерения

Нулевой метод.

НИ – нуль индикатор

Ех – измеряемое напряжение

U0 – образцовая мера

Метод заключается в том, что разность измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой, в процессе измерения сводится к 0, что и фиксируется НИ. Результат равен значению меры. Мостовые измерительные приборы. При высокой точности меры метод позволяет получить результат измерения с высокой точностью.

Дифференциальный метод.

Разность измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой, измеряется с помощью средства измерения. Результат получается как сумма значения меры и показаний средства измерения. Данный метод позволяет получать результат измерения с высокой точностью при использовании средства измерения сравнительно невысокой точности.

Δ – абсолютная погрешность вольтметра.

Метод замещения.

Происходит поочередное измерение измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой. Значение неизвестной величины определяется по этим двум измерениям. Обладает достаточной точностью в случае, если объект измерения примерно равен мере.

Погрешности измерений.

Погрешность – количественная характеристика

Точность – качественная характеристика, отражающая близость к нулю погрешности.

Классификация.

По способу выражения:

  1. Абсолютная - , выражается в единицах измеряемой величины.

  2. Относительная -

  3. Приведенная - . Отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению. Только для описания средства измерения. Нормирующее значение – характеристика средства измерения.

По месту (причине) возникновения:

  1. Методическая – из-за неадекватности принятой модели объекта измерения

  2. Инструментальная – приборная погрешность самого средства измерения

По характеру изменения:

  1. Систематическая – постоянна или изменяется по известному закону

  2. Случайная – изменяется по законам случайных чисел. Для ее нахождения используются элементы теории вероятности, статистические измерения

  3. Промахи – субъективная погрешность оператора

По способу воздействия окружающей среды на средство измерения:

  1. Основная – возникает при нормальных условиях эксплуатации средства измерения

  2. Дополнительная – в условиях, отличных от нормальных

По характеру изменения во времени:

  1. Статические – возникают при измерении постоянной во времени величины

  2. Динамические – при измерении сигнала, изменяющегося во времени

По связи с измеренной величиной:

  1. Аддитивная – не зависит от измеряемой величины

  2. Мультипликативная – зависит от измеряемой величины

Характеристики средств измерений.

Неметрологические – характеристики, которые не влияют на точность результата измерения (вес, размер, цвет).

Метрологические – влияют на точность (входное сопротивление, емкость, трение и т.д.)

Основные метрологические характеристики:

  1. Номинальная статическая функция преобразования – зависимость между информационными параметрами входного и выходного сигнала. Вводится для типа средства измерения.

  2. Действительная функция преобразования (уравнение преобразования) – реальная характеристика преобразования. В виде функциональной зависимости, таблицы входных и выходных значений, функции в координатах.

  3. Чувствительность – отношение приращения выходной величины к вызвавшему это приращение приращения входной величины.

  4. Порог чувствительности (разрешающая способность) – минимальное значение входной величины, которое может быть обнаружено по изменению выходной величины.

  5. Постоянная прибора – отношение некоторого значения измеряемой величины к показанию прибора в делениях.

  6. Цена деления – разность между соседними отметками шкалы, причем, если эта разность есть величина постоянная, то шкала равномерная.

  7. Диапазоны показаний – разность между максимальным и минимальным значениями.

  8. Диапазоны измерений – область на шкале средства измерения, в которой определены (заданы) метрологические характеристики – рабочий диапазон

  9. Характеристики средства измерения, влияющие на измерительную цепь.

  10. Погрешности средства измерения. Основная, дополнительная. Аддитивная, мультипликативная.

Нормирование погрешности средства измерения.

Класс точности средства измерения – основная интегральная метрологическая характеристика средства измерения, дающая предел основной погрешности. В некоторых случаях класс точности задает и дополнительные погрешности, и другие метрологические характеристики. Значение класса точности выбирают из некоторого числового ряда:

У электронных осциллографов класс точности отражает другую величину.

Нормирование – задание номинальной характеристики для данного типа средства измерения и допускаемых отклонений для данного результата.

Тип средства измерения – совокупность средств измерений одного и того же назначения, основанная на одном и том же принципе, имеющие одинаковую конструкцию и выполненные по одной технологической документации.

Способ нормирования погрешности средства измерения зависит от характера абсолютной погрешности данного средства.

Погрешность имеет аддитивный характер.

при равномерной шкале.

с галочкой снизу. При неравномерной шкале.

Мультипликативный характер погрешности.

в кружочке.

Смешанный характер погрешности.

Поверка – это выяснение соответствия данного средства измерения своему классу точности.

Нормирование дополнительной погрешности.

Нормирование дополнительной погрешности сводится к заданию коэффициента влияния или функции влияния.

Электромеханические приборы.

Это приборы, в которых электрическая энергия измеряемого сигнала преобразуется в механическую энергию подвижной части прибора.

Измерительная цепь – служит для преобразования электрической энергии входного сигнала в электрическую же энергию (масштабирование)

Измерительный механизм – для преобразования электрической энергии в механическую движения подвижной части.

Отсчетное устройство – для визуализации.

Классификация электромеханических приборов.

  1. По виду измеряемой величины (ток, напряжение, сопротивление, мощность, частота, фаза)

  2. По роду электрического сигнала

  3. По способу создания противодействующего момента (механический – пружина, логометрический – за счет дополнительной катушки, создающей встречное магнитное поле)

  4. По способу успокоения подвижной части (магнитно-индукционный, воздушный, жидкостный)

  5. По типу измерительного механизма (магнито-электрический, электро-магнитный, электро-динамический, электро-статический, индукционный, ферро-динамический)

Соседние файлы в предмете Метрология, стандартизация и сертификация