Міністерство освіти і науки України

Дрогобицький механіко-технологічний коледж

з

предмету

«Основи метрології

та засоби технічного контролю»

ЧАСТИНА 1

м. Дрогобич

2010 р.

М.М.Лазарів. Конспект лекцій з предмету

«Основи метрології та засоби технічного контролю».

Рекомендовано до друку цикловою комісією спеціальності _____________

Протокол № ______ від_____________200___р.

Забороняється тиражувати та розповсюджувати без відома автора.

Зміст

Тема 1.1 Вступ. Метрологія - наука про вимірювання. Основні поняття про фізичні величини та їх вимірювання……………………………………	5
Тема 1.2 Похибки вимірювань. Обробка результатів вимірів…………………………………………..	13
Тема 1.3 Засоби вимірювання……….…………………...	21
Тема 2.1 Вимірювання струмів і напруг….……………..	29
Тема 2.2 Масштабні вимірювальні перетворювачі струму і напруги……………………………….	51
Тема2.3 Вимірювання електричної потужності і енергії…………………………………………..	56
Тема 2.4 Вимірювання частоти, інтервалів часу, фази……………………………………………..	70
Тема 2.5 Цифрові вимірювальні прилади…….…………	76
Тема 3.1 Вимірювальні генератори……….……………..	79
Тема 3.2 Електронні осцилографи……….………………	84
Тема 3.3 Вимірювальні підсилювачі………..……………	92
Тема 3.4 Вимірювання параметрів електротехнічних і радіотехнічних пристроїв…………………..…	98

Тема 1.1 Вступ. Метрологія - наука про вимірювання Основні поняття про фізичні величини та їх вимірювання

План

Вступ

1. Метрологія як наука про вимірювання.

2. Поняття фізичної величини.

3. Вимірювання фізичної величини.

4. Прямі і непрямі вимірювання.

5. Сигнали вимірювальної інформації

6. Основи метрологічного забезпечення

7. Повірка. Класифікація повірок.

8. Основи стандартизації

Сучасний технічний прогрес у галузях матеріального виробництва великою мірою зумовлений розвитком вимірювальної техніки. Різке підвищення точності, чутливості, функціональних можливостей вимірювальних пристроїв і водночас зменшення габаритів та обсягів споживаної енергії дало змогу впроваджувати у виробництво новітні технології, створювати машини і устаткування з якісно новими параметрами і можливостями. Сучасна наука і техніка спираються на результати вимірювання фізичних величин, які характеризують властивості об’єктів матеріального світу

Різке зростання складності і багатофункціональності вимірювальних пристроїв зумовлює високі вимоги до підготовки працівників як у сфері матеріального виробництва, так і щодо технічного обслуговування вимірювальної техніки. Сучасний робітник повинен знати основи теорії вимірювань, будову і принцип дії вимірювальних пристроїв, оволодіти основами комп’ютерної грамотності.

1. Метрологія як наука про вимірювання

Наука про вимірювання, засоби вимірювання, методи забезпечення єдності вимірювання і способи досягнення потрібної точності-називається метрологією. Термін „метрологія” походить від грецьких слів: metron - міра і logos-вчення, слово.

Метрологія являється наукою, в теоретичних і практичних досягненнях якої зацікавлені всі галузі народного господарства і точні науки.

Метрологія поділяється на теоретичну і законодавчу.

Теоретична метрологія розв’язує загальні наукові проблеми вимірювань.

Законодавча метрологія регламентує і контролює з боку держави правила, вимоги і норми, направлені на забезпечення єдності вимірювань.

Найбільш важливі такі функції метрології :

• розроблення теорії фізичних величин, їх одиниць і систем ;

• експериментальне відтворення одиниць з допомогою еталонів і передача розмірів одиниць для практичних вимірювань ;

• розроблення загальної теорії вимірювань, зокрема, теорії похибок і нових методів особливо точних вимірювань ;

• визначення фізичних констант і стандартних довідкових даних про властивості речовин і матеріалів і розроблення стандартних зразків;

• нормування метрологічних характеристик засобів вимірювання ;

• нормування стандартних вимірювальних процесів;

• метрологічний нагляд за засобами вимірювання.

2 . Поняття фізичної величини

Вихідним поняттям метрології є поняття про фізичну величину. Об’єктам матеріального світу притаманні різноманітні фізичні властивості.

Фізична величина –це властивість, спільна у відношенні, якісному для багатьох фізичних об’єктів, і індивідуальна в кількісному для кожного з них. Отже, фізичні величини розрізняють щодо кількісного й якісного відношень. Якісний бік визначає рід фізичної величини, тобто те, що дану фізичну величину відрізняє від іншої фізичної величини (наприклад, електричний струм від напруги ), а кількісний – визначає розмір (наприклад, фізичні об’єкти характеризуються електричним опором, який у кожного об’єкта свій ). Фізичні величини характеризують ріні властивості фізичних об’єктів і тому не ізольовані одна від одної, а взаємно пов’язані.

Усі фізичні величини поділяються на основні та похідні величини.

Основними називаються фізичні величини, прийняті незалежними в даній системі від інших фізичних величин.

Похідні - фізичні величини, що входять до системи і визначаються через основні фізичні величини.

У нашій країні діє міжнародна система фізичних величин SІ.

У системі SІ до основних фізичних величин відносяться:

• маса – кілограм (кг);

• довжина – метр (м);

• час – секунда (с);

• сила електричного струму – ампер (А);

• термодинамічна температура – кельвін (К);

• сила світла – кандела (кд);

• кількість речовини – моль (моль).

Одиниці додаткових фізичних величин :

плоский кут – радіан ; тілесний кут – стерадіан .

• Метр є довжина шляху, який проходить світло у вакуумі за проміжок часу що дорівнює 1/299792458 секунди.

• Кілограм дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма

• Секунда дорівнює 9І9263І770 періодам випромінювання, яке відповідає переходові між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133.

• Ампер дорівнює силі незмінного струму, який при проходженні по двох паралельних прямолінійних проводах нескінченної довжини і знехтовно малої площі поперечного перерізу, розміщених на відстані 1 м один від одного у вакуумі, викликав би на кожній ділянці проводу довжини 1 м силу взаємодії 210^-7 Н.

• Кельвін дорівнює 1/273,16 частині термодинамічної температури потрійної точки води.

• Моль дорівнює кількості речовини системи, яка вміщує стільки ж структурних елементів, скільки міститься атомів у вуглеці-12 масою 0,012 кг. При застосуванні моля структурні елементи мають бути специфіковані і можуть бути атомами, молекулами, іонами, електронами та іншими частинками або специфікованими групами частинок.

• Кандела дорівнює силі світла в заданому напрямі джерела, що випускає монохроматичне випромінювання частотою 54010¹² Гц, енергетична сила світла якого в цьому напрямі становить 1/683 Вт/ср.

• Радіан дорівнює куту між двома радіусами кола, дуга між якими дорівнює радіусу.

• Стерадіан дорівнює тілесному куту з вершиною в центрі сфери, який вирізає на поверхні сфери площу, що дорівнює площі квадрата зі стороною, яка дорівнює радіусу сфери.

Одиниці найбільш уживаних похідних фізичних величин електромагнетизму: напруги –вольт (В); потужності – ват (Вт); електричного опору – ом (Ом) та інші.

Існують також і позасистемні одиниці. Вони тривалий час ще традиційно застосовуються. Це такі одиниці, як кіловат-година, градус Цельсія, міліметр ртутного стовпчика тощо.