Уравнение измерения

X={x}_* [x]

Измеряемая величина X представляется как произведение числового значения измеренной величины {x} и единицу измерения [x].

Любую измеренную величину можно представить через различные единицы измерения с соответствующим коэффициентом. Величина этого коэффициента зависит от размера принятой единицы измерения.

Лекция 2 Методы измерений

1.Методы измерений, методика проведения измерений

2. Средства измерений, классификация средств измерений.

Под методом измерения понимают способ, путь получения результата измерения. При этом применяют различные приемы, способы работы измерительных устройств. В зависимости от таких приемов, методы измерения можно разделить по метрологическому принципу на 2 группы:

1. Непосредственная оценка

2. Сравнение с мерой

1. Непосредственная оценка - получение результата по шкале прибора в непосредственных единицах. Погрешность этого метода значительная.

Большинство электроизмерительных приборов используют методы

непосредственной оценки и

сравнения с мерой.

Измеряемая величина сопоставляется с некоторой эталонной, величиной, мерой. За счет точного выбора меры погрешность меньше. При этом способы сравнения с мерой бывают.

1. Противопоставление, когда измеряемая величина и мера

одновременно действуют и индикатор служит для установления равновесия (например, весы с гирями)

2. Дифференцированный метод. Измерительный прибор реагирует

на разность измеряемой величины, меры. (неуравновешенный мост сопротивления)

3. Нулевой. В частном случае, разность между мерой и измеряемой

величиной сводится к 0 (например в уравновешенных мостах)

4. Замещения. Измеряемая величина воздействует на

измерительный прибор также как и мера (Например, к выходу устройства подключается измеряемая величина, на индикаторе отмечается положение стрелки, прибор отключается, на него воздействует мера, величина которой подбирается также, чтобы стрелка заняла отмеченное ранее положение). По величине меры и присваивается значение измеренной величины.

5. Совпадений. Используют при равенстве или кратных значениях

частот, например, по фигурам Листажу. При совпадении частот на индикаторе получается своеобразная кривая (например, метод биений), когда при совпадении частот разностная частота прослушивается.

Сравнение с мерой обеспечивают более точные измерения, но требуют методически более сложных действий и дополнительного оборудования. Методы применяют в лабораторных исследованиях и испытаниях. Непосредственная оценка распространена шире в производственном процессе.

Поскольку методика проведения измерений должна как то фиксироваться, существуют нормативные документы, формализующие методику. В частности ГОСТ 8.467-82 (ГСИ) определяет методику выполнения измерений. Здесь рассмотрены как последовательность проведения измерений, построение измерителей системы и соединения. Формализация методики должна распространяться только при массовых применениях. Для проведения отдельных опытов ГОСТов нет. В таких случаях методика пишется перед опытом, утверждается и является документом после утверждения.

2. Средства измерений - это технические средства (материальный объект), использование для получения измерительной информации и имеющие нормализованные метрологические характеристики.

В измерительной технике средства измерения разнообразны. Для систематизации их объединяют в различные группы по различным принципам.

Чаще всего это три группы:

1. По нормированным характеристикам

1) Стандартные средства измерения

2) Не стандартные

Стандартные средства измерения - такие, для которых на предприятии назначены, согласно стандартов параметры точности.

При выпуске таких средств измерений изделие проходит поверку - сравниваются основные характеристики изделия с эталонными. Все серийно выпускаемые средства измерения относятся к этой группе. (линейки и т.п.)

Нестандартные средства измерений - изделия в единичных экземплярах, разработанные в виде экспериментов и не имеющие нормативных параметров точности. Эти средства должны быть аттестованы.

2. По метрологическому подходу

1) Эталонные средства измерений

2) Образцовые средства измерений

3) Рабочие средства измерений

Эталонные средства измерений - такие средства, с помощью которых обеспечивается воспроизводство с максимальной точности единиц физических величин с целью передачи этих значений нижестоящим средствам измерения.

Эталонные средства измерения имеются в органах Госстандарта.

Непосредственно для измерения физических величин они не применяются. Эталоны нужны для контроля и поверки образцовых средств измерений. Они являются примером для нижестоящих средств измерений.

Образцовые средства измерения используются для поверки средств измерений, имеющихся во всех метрологических лабораториях: на предприятиях, учебных заведениях, и т.д.

Рабочие средства измерителей - те измерительные средства, которые служат для получения количественной информации об измеряемом объекте.

3. По функциям

1) мера

2) измерительные преобразователи

3) измерительные приборы

4) измерительные установки

5) измерительные системы

6) измерительно-вычислительные комплексы

7) вспомогательные средства

8) измерительные принадлежности

Меры - средства измерений, предназначенные для воспроизведения величины параметра модели (какой либо единицы: длины, массы, напряжения, и т.д.). В зависимости от точности изготовления меры, у меры определяют класс. Меры бывают однозначные и многозначные. Первые воспроизводят величину одного физического параметра. Многозначные имеют набор, позволяющий воспроизводить множество размеров (величин параметра) Например: набор весовых гирь. К мерам относят и калибры - кольцевые меры длины.

Измерительные преобразователи - средства измерений, предназначенные для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для преобразования, но недоступной для непосредственного восприятия человеком.

Как правило выходной сигнал измерительного преобразователя Y определяют как некоторую функцию входа параметра X. Y=F(x).

Делятся на группы:

1) Масштабные - функция линейна. Используют для измерения

величины входа сигнала, например: линейные электронные усилители.

2) Функциональные преобразователи. Зависимость F(x) нелинейная. Используют для исправления входных характеристик. Функциональный преобразователь часто изменяет коэффициент передачи k по диапазону, но род входной величины совпадает с выходной, т.е. и x и y одинаковую величину.

3) Преобразователи одной формы величины в другую. В средствах

измерения часто используют такие преобразователи для изменения неэлектрических величин: температура, давление, влажность, концентрация веществ, и т.д.

4) Первичные измерительные преобразователи. Они как бы

охватывают предыдущие 3 группы, формируя электрический сигнал, пропорциональный измеряемой величине. Первичные измерительные преобразователи отличаются тем, что имеют нормированную характеристику (паспорт). Назначение первичных измерительных преобразователей - формирование с заданной точностью электрического сигнала пропорционально измеряемой величине.

Измерительные приборы - это такие средства измерений, которые предназначены для выработки сигнала об измеряемой величине в форме, доступной для восприятия человеком.

Основное различие между измерительным прибором и прибором в том, что прибор формирует сигнал, который понимает человек. Измерительные приборы формируют сигнал в цифровой форме (числовую величину), в угол отклонения (стрелы, шкалы), величину линейного перемещения, в цвет. Эта большая группа законченной конструкции используется для получения количественного значения величины. Различные: по параметрам точности; по форме представления; по конструкторским характеристикам.

Измерительные установки предназначены для получения некоторого конечного множества параметров. Объединяют в себе конструктивно отдельные измерительные приборы. В измерительной установке между приборами обмена информацией нет.

Измерительные системы - некоторая совокупность средств измерений, предназначенная для получения сигнала об измеряемой информации в форме, удобной для автоматизированной обработки ввода и регистрации полученной информации. Главное качество измерительной системы - единая процедура измерений, последовательность измерений. Полученные результаты в строгой последовательности передаются на выход и фиксируются (запоминаются) в памяти на носителях информации, в выходных устройствах системы. Число параметров измерительной системы различно: от нескольких (трех - четырех) до тысячи, но обязательным параметром в этой системе является время измерения. Отличие приборов от систем: различные степени участия человека.

Измерительно-вычислительные комплексы - развитие измерительных систем с добавлением средств автоматизированной обработки и управления процедурой измерения. Комплексы основаны но том или ином вычислителе - ЭВМ. Под управлением ЭВМ формируются сигналы опроса измерительных каналов, преобразуются полученные величины, обрабатываются и представляются в удобном для оператора виде. Комплексы выпускаются серийно, либо формируются из стандартных измерительных приборов и ЭВМ.

Вспомогательные средства измерений - измерительные преобразователи или приборы, выходные сигналы, которые непосредственно не учитываются в основной информации.

Например: на приборах имеются часы работы.

Измерительные принадлежности - различные технические средства, предназначенные для поддержания в рабочем состоянии средств измерения (термостат).