- •(Для студентов специальности 7.010104 “Профессиональное обучение. Промышленное, гражданское и сельскохозяйственное строительство”)
- •Оглавление
- •1. Исследовательская и изобретательская деятельность
- •1. 1. Понятие о научно-исследовательской работе.
- •2. Основы измерения физических величин
- •2.2. Основные понятия об измерениях физической величины Блок-схема процесса измерения
- •2.3. Прямые и косвенные методы измерения
- •2.4. Аналоговые и цифровые методы измерений
- •2.5. Непрерывные и дискретные методы измерения
- •2.6. Методы отклонения и компенсационный метод
- •2.7. Классификация средств измерений
- •2.8. Структура измерительных приборов
- •2.9. Метрологические характеристики средств измерения
- •3. Погрешности измерений и их причины
- •3.1. Представительность измеряемой величины
- •3.2. Погрешности, связанные с процессом измерения
- •3.3. Погрешности, связанные с обработкой измеренных величин
- •3.4. Погрешности измерительных устройств
- •4. Статические погрешности измерений
- •4.1. Виды погрешностей
- •4.2. Случайная погрешность отдельного измерения
- •4.3. Случайная погрешность среднего значения
- •4.4. Систематическая погрешность
- •4.5. Распространение погрешностей
- •5. Способы обработки результатов измерений с учетом статистических погрешностей
- •5.1. Проверка гипотезы нормальности распределения
- •5.2. Грубые погрешности измерения и их отсеивание
- •5.3. Различие средних значений
- •5.4. Линейная регрессия
- •5.5. Линейная корреляция
- •5.6. Автоматическая коррекция погрешности
- •6. Динамические погрешности измерений
- •6.1. Измерение как процесс передачи сигналов
- •6.2. Сигналы и их математическое описание
- •6.3. Временные характеристики детерминированных сигналов
- •6.4. Временные характеристики стохастических сигналов
- •6.5. Частотные характеристики периодического сигнала
- •6.6. Частотные характеристики апериодического сигнала
- •6.7. Частотные характеристики стохастического сигнала
- •6.8. Дискретные сигналы
- •6.9. Динамические погрешности измерения
- •7.2. Погрешности отображения (преобразования) физической величины
- •7.3. Способы и средства первичного преобразования физической величины
- •7.4. Виды первичных преобразователей
- •7.5. Эффекты и чувствительные элементы, используемые для первичного преобразования
- •7.6. Измерительные преобразователи с электронным цифровым выходным сигналом
- •8. Приборы выдачи информации
- •8.1. Аналоговые приборы выдачи информации
- •8.2. Приборы выдачи цифровой информации
- •8.3. Дискретно-аналоговые преобразователи
- •8.4. Печатающие устройства для результатов измерений
- •8.5. Электронно-лучевые визуальные приборы
- •9. Способы и средства измерения продольных деформаций, наклепа и остаточных напряжений
- •9.1. Электрические способы измерения деформаций
- •Индуктивные тензометры
- •9.2. Механические способы измерения деформаций
- •9.3. Визуальные методы оценки деформаций
- •Литература
2.2. Основные понятия об измерениях физической величины Блок-схема процесса измерения
х – измерительная величина; хN – мера (нормальная величина); ха – показание.
На процесс измерения влияют только измеряемая величина и мера. Помехи не учитываются. Информация об измеряемой величине, характеризующей процесс, преобразуется измерительным устройством в показания. Ниже приведены определения основных понятий в соответствии с международными нормалями.
Измеряемая величина – физическая величина, определяемая в процессе измерения (длина, давление, электрическое сопротивление и т.д.).
Показания в аналоговых приборах – считываемое со шкалы положение указателя. Показание может быть представлено в виде численного значения, в зависимости от оцифровки шкалы в единицах измеряемой величины, в делениях шкалы, в единицах длины или цифровых мерах.
Диапазон показаний измерительного устройства - область значений измеряемой величины, в которой они могут быть отсчитаны на показывающем измерительном приборе (диапазон шкалы).
Диапазон измерений – часть диапазона показаний, в пределах которой погрешность находится в предписанных пределах.
Диапазон подавления – область значений измеряемой величины, выше которой начинается показание измерительного устройства.
Измеренное значение – значение физической величины, определяемой по показанию: оно выражается в виде произведения числового значения и единицы измерения величины (например, 3 м; 6,5 Ом).
Результат измерения в общем случае получают из многих измеренных значений по известным соотношениям. В простейшем случае результатом измерения является отдельное измеренное значение.
Измерительное устройство – совокупность средств, используемых при измерении. Оно включает чувствительный элемент, воспринимающий измеряемую величину, вычислительное устройство, усилитель и устройство представления результата измерения.
Измерительная система включает как измерительное устройство, так и области процесса, оказывающие влияние на процесс измерения.
Измерительный прибор – конструктивно законченный узел, содержащий измерительное устройство, которое составляет весь прибор или только его часть.
Принцип измерения – физическое явление, положенное в основу измерения. Например, при измерении температуры принципом измерения может быть изменение длины, термоэлектрический эффект и т.д.
Метод измерения – способ действия измерительного устройства (например, прямой и косвенный, аналоговый и цифровой).
Чувствительность – величина перемещения указателя по шкале (мм), отнесенная к единице измеряемой величины. Чувствительность приборов с числовой индикацией равна числу цифровых шагов, отнесенных к единице измеряемой величины. В нелинейных показывающих приборах чувствительность является функцией измеряемого значения.
2.3. Прямые и косвенные методы измерения
Метод прямого измерения характеризуется тем, что искомое измеряемое значение физической величины находят непосредственным сравнением с образцовой мерой этой величины. Например, измерение веса находят сравнением с весом тарированных гирь (мерой веса); измерение вязкости жидкости сравнением с вязкостью эталонной жидкости (мерой вязкости).
К прямым методам относятся все измерительные устройства с непосредственным отсчетом. Так как измеренное значение, считываемое по шкале, является результатом измерения, шкала измерительного устройства должна быть проградуирована по образцовой мере.
Косвенный метод измерения характеризуется тем, что искомое измеряемое значение зависит от других физических величин и определяется на основе использования этой зависимости.
Так, эталоны производных величин получают из основных элементов посредством косвенных измерений. Например, при измерении давления грузопоршневым манометром его определяют расчетным путем исходя из площади поршня, массы и гравитационной постоянной.