- •1.3. Случайные погрешности и обработка результатов измерений
- •3.11.1 Метод суммы и разности напряжений
- •3.11.2 Нулевой метод
- •3.11.3 Метод преобразования фазового сдвига во временной интервал
- •1 Основы метрологии
- •1.1. Общие сведения о метрологии и измерениях
- •1.1.1. Основные термины и определения в области метрологии
- •1.1.2. Классификация измерений
- •1.1.3. Классификация методов измерения
- •1.1.4. Классификация погрешностей
- •1.2. Систематические погрешности измерений
- •1.2.1 Классификация и обнаружение систематических погрешностей
- •1.2.2. Способы уменьшения систематических погрешностей
- •До начала измерений:
- •2. В процессе измерений
- •1.3. Случайные погрешности и обработка результатов измерений
- •1.3.1. Распределения случайных величин и их числовые характеристики
- •1.3.2 Оценка погрешностей результатов прямых измерений
- •1.3.3 Оценка ско результата косвенного измерения
- •1.3.4 Суммирование неисключенных систематических погрешностей
- •1.3.5 Оценка суммарной погрешности результата измерения
- •1.3.6 Формы представления результатов измерений
- •1.3.7 Правила округления результата измерений и погрешности
- •2 Метрологическое обеспечение измерений
- •2.1 Структура метрологического обеспечения в Республике Беларусь
- •2.2 Передача размера единиц электрических физических величин
- •2.3 Международные организации по метрологии
- •2.3.1 Международная организация мер и весов
- •2.3.2 Международная организация законодательной метрологии
- •3 Технические методы и средства измерений
- •3.1 Классификация средств измерений
- •3.2 Метрологические характеристики средств измерений и их нормирование
- •3.3 Электрические измерения неэлектрических величин
- •3.3.1 Основные принципы и методы преобразования измерительной информации
- •3.3.2 Метрологические характеристики ип
- •3.3.3 Первичные измерительные преобразователи
- •3.3.4 Параметрические ип
- •3.3.4.1 Резистивные ип
- •3.3.4.2 Емкостные измерительные преобразователи
- •1 Ип с изменяемым расстоянием между пластинами.
- •2 Емкостный ип с переменной площадью пластин
- •3 Емкостный ип с изменяющимся положением диэлектрика.
- •3.3.4.3 Индуктивные измерительные преобразователи
- •3.3.5 Генераторные измерительные преобразователи
- •3.3.5.1 Индукционные магнитоизмерительные преобразователи
- •3.3.5.2 Сверхпроводниковые преобразователи
- •3.3.5.3 Измерительные преобразователи Холла
- •3.3.5.4 Преобразователи Гаусса
- •3.3.5.5 Пьезоэлектрические преобразователи
- •3.3.5.6 Термоэлектрические преобразователи
- •3.3.5.7 Фотоэлектрические преобразователи
- •3.3.5.8 Гальванические преобразователи
- •3.4 Измерение тока и напряжения
- •3.4.1 Измеряемые параметры тока и напряжения
- •3.4.2 Общие сведения об электромеханических приборах
- •3.4.3 Магнитоэлектрические измерительные приборы
- •3.5 Измерение тока на радиочастотах
- •3.5.1 Выпрямительные амперметры
- •3.5.2 Термоэлектрические амперметры
- •3.5.3 Фотоэлектрические амперметры
- •3.5.4 Расширение пределов измерения силы тока
- •3.5.5 Методическая погрешность при измерении силы тока
- •3.6 Измерение напряжения электронными аналоговыми вольтметрами
- •3.6.1 Аналоговые вольтметры прямого преобразования
- •3.6.2 Вольтметры переменного напряжения
- •3.6.3 Аналоговые вольтметры сравнения
- •3.6.4 Расширение пределов измерения напряжения
- •3.6.5 Методическая погрешность при измерении напряжения
- •3.6.6 Зависимость показаний вольтметров от формы кривой измеряемого напряжения
- •3.7 Измерение постоянного напряжения цифровыми вольтметрами
- •3.7.1 Вольтметры с прямым преобразованием
- •3.7.1.1 Цифровые вольтметры с время-импульсным преобразованием
- •3.7.1.2 Цифровые вольтметры с частотно-импульсным преобразованием
- •3.7.1.3 Цифровые вольтметры с кодо-импульсным преобразованием
- •3.8 Цифровые вольтметры переменного напряжения
- •3.9 Измерение частоты электромагнитных колебаний
- •3.9.1 Классификация приборов для измерения частоты и интервалов времени
- •3.9.2 Резонансные частотомеры
- •3.9.3 Измерение частоты гетеродинным методом
- •3.9.4 Метод дискретного счета. Электронно-счетные частотомеры
- •3.10 Исследование формы электрических сигналов
- •3.10.1 Структурная схема типового универсального электронного осциллографа (эо)
- •3.10.2 Цифровые осциллографы
- •3.10.3 Осциллографы смешанных сигналов
- •3.10.4 Осциллографические измерения
- •3.10.4.1 Измерение напряжений
- •3.10.4.2 Измерение временных параметров и параметров импульсов
- •3.10.4.3 Измерение частоты
- •3.10.4.4 Измерение фазовых сдвигов
- •3.11 Измерение фазового сдвига
- •3.11.1 Метод суммы и разности напряжений
- •3.11.2 Нулевой метод
- •3.11.3 Метод преобразования фазового сдвига во временной интервал
- •3.12 Измерение электрической мощности
- •3.12.1 Измерение вч и свч мощности
- •3.12.2.1 Измерение поглощаемой мощности
- •3.12.2.2 Измерение проходящей мощности
- •3.13 Автоматизация электрорадиоизмерений
- •3.13.1 Основные принципы автоматизации измерений
- •3.13.2 Типовая схема автоматизированного измерительного эксперимента
- •3.13.3 Применение микропроцессоров в электрорадиоизмерительных приборах
- •3.13.4 Двухканальный стробоскопический осциллограф
- •3.13.5 Измерительно-вычислительные комплексы
- •3.13.6 Информационно-измерительные системы
- •3.13.7 Измерительные системы
- •3.13.8 Системы автоматического контроля
- •3.13.9 Интерфейсы измерительных приборов
- •3.13.10 Виртуальные измерительные приборы: общие принципы построения и функционирования
- •4 Основы сертификации
- •4.1 Законодательные и нормативные документы в области качества. Государственная программа «Качество»
- •4.2 Международные стандарты серии исо 9000
- •4.3 Охрана окружающей среды (iso 14001)
- •4.4 Система менеджмента здоровья и безопасности (ohsas 18001:1999)
- •4.5 Система менеджмента социальной среды (sa 8000)
- •4.6 Законодательная и нормативная база подтверждения соответствия
- •4.7 Сертификация продукции
- •4.8 Декларирование соответствия продукции
- •4.9 Сертификация услуг
- •4.10 Сертификация компетентности персонала
- •4.11 Сертификация систем менеджмента качества
- •5 Основы стандартизации и технического нормирования
- •5.1 Основные цели и задачи тНиС
- •5.2 Основные понятия и определения в области технического
- •5.3 Принципы тНиС
- •5.4 Государственный Комитет по стандартизации Республики Беларусь (Госстандарт)
- •5.5 Виды технических нормативных правовых актов
- •5.6 Основные системы стандартов в радиоэлектронике
- •5.7 Основы классификации и кодирования информации
- •5.8 Универсальная десятичная классификация (удк)
- •5.9 Международная классификация изобретений
- •5.10 Методические основы стандартизации
- •5.10.1 Основные методы стандартизации
- •5.10.2 Виды стандартизации
- •5.11 Международная стандартизация
- •5.11.1 Международные организации, занимающиеся стандартизацией
- •5.11.2 Европейские организации по стандартизации: сеn, сеnelеc, етsi
- •5.12 Участие Республики Беларусь в работе международных организаций по стандартизации
- •5.12.1 Национальный центр по техническим барьерам в торговле,
- •5.12.2 Участие в работе технических комитетов iso и iec
- •5.13 Стандартизация в области информационно-коммуникационных
3.2 Метрологические характеристики средств измерений и их нормирование
Все характеристики СИ можно разделить на две группы: метрологические и технические.
Метрологическая характеристика – это характеристика одного из свойств СИ, влияющая на результат измерения и на его погрешность.
Метрологические характеристики регламентируются следующими документами:
ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия;
ГОСТ 8.009-84 ГСИ Нормируемые метрологические характеристики средств измерений;
ГОСТ 24314-80 Приборы электронные измерительные. Термины и определения. Способы выражения погрешностей и общие условия испытаний.
К основным метрологическим характеристикам СИ относятся чувствительность, входной импеданс, вариация показаний, динамические характеристики, погрешность СИ, выходной код, число разрядов кода, номинальная цена единицы наименьшего разряда.
Чувствительность СИ – свойство СИ, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины:
.
На практике используется такая метрологическая характеристика, связанная с чувствительностью, как цена деления шкалы (постоянная прибора) – разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы СИ.
Для равномерной шкалы СП = 1/ SП.
Если шкала прибора неравномерная, т.е. в пределах шкалы цена деления меняется, то нормируется минимальная цена деления.
Иногда в качестве характеристики используется порог чувствительности (предельная чувствительность) - характеристика СИ в виде наименьшего значения изменения физической величины, начиная с которого может осуществляться ее изменение данным средством.
Входной импеданс (Zвх) определяется влияние СИ на работу исследуемой схемы. За счет потребления некоторой мощности СИ может изменить режим работы маломощного источника входного сигнала, что приводит к появлению методической погрешности.
Входной импеданс характеризуется активной и реактивной составляющими. Часто в качестве параметров входа СИ указывается значение входного активного сопротивления и входной емкости.
На постоянном токе и в диапазоне низких частот нормируется входное активное сопротивление.
Вариация показаний ИП (выходного сигнала измерительного преобразователя) – это разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к этой точке со стороны меньших и больших значений измеряемой величины.
В высокочувствительных (особенно электронных) ИП вариация показаний приобретает иной смысл и может быть определена как колебание их показаний около среднего значения.
Например, для амперметра вариация показаний b = |Iм – Iб| при подходе к данной точке со стороны меньших Iм и больших Iб значений тока.
Динамические характеристики – это характеристики инерционных свойств СИ. Они определяют зависимость параметров выходного сигнала СИ от меняющихся во времени величин: параметров входного сигнала. Нагрузки, внешних факторов.
Динамические характеристики могут нормироваться
1) функцией связи между входными и выходными сигналами (передаточной функцией, переходной характеристикой и т.п.);
2) графиками (таблицами) амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик;
3) временем установления показаний или быстродействием СИ – величиной, обратной времени установления показаний.
Погрешность СИ может быть представлена в форме абсолютной, относительной и приведенной погрешностей или класса точности.
Класс точности средства измерения - это обобщенная характеристика средства измерения, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими свойствами средства измерения, влияющими на точность, значения которой устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерений.
Значение класса точности также выбирается из ряда (1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6)10n, где n=-1, 0, 1, 2, ... .
Способ обозначения класса точности определяется формой выражения основной погрешности.
Примеры обозначения класса точности:
|
формулы таблицы, графики
формула
формула
Таблицы, графики
ХN выражено в единицах измеряемой величины ХN выражено в длине рабочей части шкалы |
С IY А2
0,02/0,01
D G1 III
2,5
0,5 |
Значение указывается в нормативно-технической документации 2,0 с=0,02 d=0,01 Указывается в нормативно-технической документации
2,5
0,5 |
Для приборов с цифровым отсчетом нормируются выходной код, число разрядов кода и номинальная цена единицы наименьшего разряда.
В технических описаниях приборов обычно указывают параметры, которые можно объединить в группу количественных характеристик, определяющих область применения. Она характеризуется совокупностью допустимых диапазонов трех групп физических величин:
1) диапазон возможных значений измеряемых величин (информативных параметров) или пределы шкалы ИП. Здесь можно выделить два понятия: диапазон показаний СИ – область значений шкалы прибора, ограниченную начальным и конечным значением щкалы, - и диапазон измерений СИ – область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности СИ;
2) диапазон возможных значений неизмеряемых величин (неинформативных параметров), например, для вольтметра переменного напряжения – частотный диапазон;
3) диапазон возможных значений влияющих величин (диапазон температур, внешних полей, ускорений и т.п.).
Технические характеристики средств измерений
В технической документации каждого СИ обычно указывается его назначение, то есть основные функции СИ и область его применения. Характеристика назначения может включать в себя предельные значения неинформативных параметров и рабочие условия применения СИ.
Метрологическая исправность СИ – состояние СИ, при котором все его нормируемые метрологические характеристики соответствуют установленным требованиям.
Надежность СИ – свойство измерительной техники функционировать при сохранении метрологических и других характеристик в заданных пределах и режимах работы.
Метрологическая надежность СИ – надежность СИ в части сохранения его метрологической исправности.
При выходе метрологических характеристик СИ за установленные пределы наступает метрологический отказ СИ.
Надежность СИ характеризуется следующими показателями.
1) Безотказность – свойство СИ сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов. Ее характеризует наработка на отказ – среднее значение наработки СИ между двумя отказами. Для СИ электрических и магнитных величин, разработанных после 01.01.84 г. Наработка на отказ должна составлять не менее 1000 часов.
2) Долговечность – свойство СИ сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания ремонтов. Она характеризуется вероятностью отсутствия скрытых, неявных отказов за межповерочный интервал. Средний срок службы ИП должен составлять не менее 8 лет, средний ресурс – не менее 5000 часов.
3) Ремонтопригодность – приспособленность СИ к проведению технического обслуживания и ремонта. Ее характеризует среднее время восстановления – от 10 мин. до 96 часов.
4) Сохраняемость – способность СИ сохранять метрологические характеристики при хранении, транспортировке.
В зависимости от значений влияющих величин, характеризующих климатические и механические воздействия в рабочих условиях применения, а также предельные условия транспортирования, СИ делятся на 7 групп. Большему номеру группы СИ соответствуют более жесткие условия применения и транспортирования.
В нормативно-технической документации на СИ устанавливают также требования к электропитанию, ко времени установления рабочего режима и продолжительности непрерывной работы, к электрической прочности и сопротивлению изоляции, требования безопасности.