- •Теория измерений Основные понятия и определения
- •Единицы измерений
- •Метрологическое обеспечение Государственная система обеспечения единства измерений
- •Эталоны
- •Виды и методы измерений
- •Методы измерений
- •Метрологические характеристики средств измерений
- •Эксплуатационные характеристики средств измерений
- •Погрешности измерений
- •Классы точности средств измерения
- •Методы повышения точности измерений
- •Оценка динамической погрешности
- •Подготовка измерительного эксперимента для определения динамических свойств объекта с учетом инерционности датчика
- •Методы уменьшения коррелированных составляющих погрешностей измерений
- •Итерационный метод
- •Метод образцовых мер
- •Тестовый метод
- •Метрология Реостатные датчики
- •3.2. Тензодатчики
- •Схемы включения тензодатчиков
- •Градуировка тензодатчиков
- •Электромагнитные преобразователи Индуктивные преобразователи
- •Дифференциальная схема включения
- •Трансформаторные преобразователи
- •Вихретоковые преобразователи
- •Индукционные преобразователи
- •Магнитомодуляционные преобразователи
- •Элементы Холла
- •Емкостные преобразователи
- •Измерительные цепи емкостных преобразователей
- •Е мкостно-диодные измерительные цепи емкости
- •И змерительные цепи емкости конденсатора с резонансными контурами
- •Пьезоэлектрические преобразователи
- •Измерение линейных и угловых скоростей, ускорений и параметров вибрации Измерение линейных скоростей
- •Измерение угловой скорости (частоты вращения)
- •Тахогенераторы постоянного тока
- •Тахогенераторы переменного тока
- •Синхронные тахогенераторы
- •Частотные датчики скорости вращения
- •Стробоскопический метод измерения скорости
- •Измерение постоянных ускорений
- •Измерение параметров вибрации
- •Пьезоэлектрические преобразователи вибрации
- •Индукционные преобразователи вибрации
- •Индуктивные и взаимоиндуктивные преобразователи вибрации
- •Вихретоковые преобразователи вибрации
- •Методы измерения температуры
- •Расширение жидкостей
- •Расширение газов
- •Расширение металлов
- •Термоэлектрические преобразователи. Принцип действия
- •Удлинительные электроды, измерительные цепи, погрешности термопар
- •Скоростная термопара
- •Расчет поправки от разогрева холодных спаев термопары
- •Терморезисторы Металлические терморезисторы
- •Полупроводниковые терморезисторы
- •Промышленные датчики температуры Промышленные термопары
- •Промышленные терморезисторы
- •Промышленные термопреобразователи
- •Измерительные цепи термопар с ненормированным выходным сигналом
- •Электронный потенциометр
- •Неуравновешенные мосты и логометры
- •Автоматический уравновешенный мост
- •Пирометры
- •Радиационные пирометры (рапир)
- •Яркостные пирометры
- •Яркостный пирометр с исчезающей нитью (оппир)
- •Яркостный пирометр с оптическим клином
- •Цветовые пирометры
- •Методы измерения давления жидких и газообразных веществ Виды измеряемых давлений, единицы измерения
- •Измерение расхода жидкостей и газов
- •Ультразвуковые расходомеры
- •Вихревые расходомеры
- •Вихреакустические расходомеры
- •Расходомеры с электромагнитным преобразователем расхода
- •Расходомеры с электромагнитным преобразователем скорости потока
- •Расходомеры по перепаду давления
- •Расходомер Метран-350
- •Кориолисовые расходомеры
- •Расходомер кориолисовый Метран-360
- •Измерение уровня жидких и сыпучих веществ
- •Гидростатический метод
- •Датчик гидростатического давления (уровня) Метран-100 дг
- •Ультразвуковые датчики уровня
- •Стандартизация
- •Принципы, категории и виды стандартизации
- •Сертификация
- •Свидетельства качества и сертификационные органы
Теория измерений Основные понятия и определения
Греческое слово: metron – мера, logos – учение; учение мер – метрология.
Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. С точки зрения информационной теории измерение представляет собой процесс, направленный на уменьшение энтропии измеряемого объекта. Энтропия есть мера неопределенности наших знаний об объекте измерения. В процессе измерения энтропия объекта уменьшается.
Объект измерения – реальный физический объект, свойства которого характеризуются одной или несколькими измеряемыми ФВ.
Алгоритм измерения – точное предписание о порядке выполнения операций, обеспечивающих измерение физической величины.
Принцип измерений – совокупность физических явлений, на которых основаны измерения.
Метод измерений – совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Это общее определение на практике часто конкретизируют, относя его только к применяемым средствам измерения.
Методика выполнения измерений – общий или поэтапный план проведения измерения – намеченный распорядок измерений, определяющий состав применяемых приборов, последовательность и правила проведения операций.
Физическая величина (ФВ) – это свойство общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.
Единицы измерений
Основные единицы физических величин – это единицы, выбранные произвольно независимо от других единиц.
Основные единицы в системе СИ (Systeme International, 1960 г):
1. метр – мера длины, м;
2. килограмм – мера силы, массы, кг;
3. секунда – мера времени, с;
4. Кельвин – термодинамическая температура, К;
5. Ампер – мера силы тока, А;
6. кандела – мера света, кд;
7. моль – мера количества вещества, моль.
Метр равен расстоянию, проходимому светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды, (1983г.).
Килограмм – масса международного прототипа килограмма представляющего цилиндр из сплава платины и иридия, (1889г.).
Секунда равна 9192631770 периодам излучения соответствующего энергетическому переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133, (1967г.).
Кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды, т.е. температуры, при которой три фазы воды - парообразная, жидкая и твердая – находятся в динамическом равновесии, (1967г.).
Ампер – сила установившегося тока, который по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового сечения, расположенным на расстоянии 1м один от другого в вакууме, вызывал бы силу взаимодействия равную на каждом участке проводника длиной 1 м, (1946г.).
Кандела – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой (длина волны около 0,555мкм), чья энергетическая сила излучения в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср (ср-стерадиан), (1979г.).
Моль – количество вещества, содержащего столько структурных элементов (атомов, молекул вещества, ионов, электронов и т.д.), сколько содержится в углероде -12 массой 0,012 кг, (1971г.).
Дополнительные единицы в системе СИ:
1. Плоский угол – (радиан), равный углу между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу. В градусном исчислении радиан равен 57°17'48".
2. Телесный угол – (стерадиан), равный телесному углу с вершиной в центре сферы, вырезающему на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной равной радиусу сферы. Измеряют телесные углы с помощью плоских углов и расчета
,
где – телесный угол; – плоский угол при вершине конуса, образованного внутри сферы данным телесным углом.
Телесному углу 1 ср соответствует плоский угол, равный 65°32', углу πср – плоский угол 120°, углу 2πср – плоский угол 180°.
Дополнительные единицы СИ использованы для образования единиц угловой скорости, углового ускорения и других величин. Сами по себе радиан и стерадиан применяются в основном для теоретических построений и расчетов, так как большинство важных для практики значений углов (полный угол, прямой угол и т.д.) в радианах выражаются трансцендентными числами (2π, π/2 и т.д.).
Производные единицы СИ образуются из основных единиц по определённым формулам, например: момент инерции J, , а также образуются с помощью простейших уравнений между величинами, в которых числовые коэффициенты равны единице. Так, для линейной скорости в качестве определяющего уравнения можно воспользоваться выражением для скорости равномерного прямолинейного движения .
При длине пройденного пути (в метрах) и времени t, за которое пройден этот путь (в секундах), скорость выражается в метрах в секунду (м/с). Поэтому единица скорости СИ – метр в секунду – это скорость прямолинейно и равномерно движущейся точки, при которой она за время 1 с перемещается на расстояние 1 м.
Если в определяющее уравнение входит числовой коэффициент, то для образования производной единицы в правую часть уравнения следует подставлять такие числовые значения исходных величин, чтобы числовое значение определяемой производной единицы было равно единице. Например, единица кинетической энергии СИ – килограмм-метр в квадрате на секунду в квадрате – это кинетическая энергия тела массой 2 кг, движущегося со скоростью 1 м/с, или кинетическая энергия тела массой 1 кг, движущегося со скоростью м/с. Эта единица имеет наименование – джоуль (сокращенное обозначение Дж).