- •Міністерство освіти і науки україни
- •Предисловие
- •1 Основы обеспечения единства измерений
- •1.1 Сущность понятия “измерение”
- •1.2 Единицы физических величин и их системы
- •1.3.1 Эталон единицы длины
- •1.3.2 Эталон единицы массы
- •1.3.3 Эталон единиц времени и частоты
- •1.3.4 Эталон единицы силы электрического тока
- •1.3.5 Эталон единицы температуры
- •1.3.6 Эталон единицы силы света
- •1.3.7 Единица количества вещества
- •1.4 Квантовая метрология
- •1.4.1 Эталон вольта на эффекте Джозефсона
- •1.4.2 Эталон ома на основе квантового эффекта Холла
- •1.5 Передача размеров единицы фв от эталонов рабочим сит
- •1.5.1 Основные принципы
- •1.5.2 Поверочные схемы
- •Первичный эталон
- •1.6 Контрольные вопросы
- •2 Теория погрешностей
- •2.1 Основные положения и определения
- •Погрешности
- •Абсолютные Приведенные Относительные
- •2.2 Вероятностное представление результатов и погрешностей измерений
- •2.3 Случайные погрешности
- •2.3.1 Определение точечных оценок числовых характеристик эмпирических законов распределения случайной погрешности
- •2.3.2 Определение закона распределения случайной погрешности
- •2.3.3 Минимизация случайной погрешности
- •2.4 Грубые погрешности и промахи
- •2.4.1 Критерий Райта
- •2.4.2 Критерий Смирнова
- •2.5 Систематические погрешности
- •2.5.1 Классификация систематических погрешностей
- •2.5.2 Обнаружение систематических погрешностей
- •2.5.3 Компенсация систематических погрешностей
- •2.6 Суммирование погрешностей
- •2.7 Контрольные вопросы, задачи, упражнения
- •3 Обработка результатов измерений
- •По режиму использования си
- •Однократные Многократные
- •Прецизионные Контрольно-поверочные Технические
- •Прямые Косвенные Совместные Совокупные
- •3.1 Прямые измерения
- •3.1.1 Обработка результатов прямых измерений с однократными
- •3.1.2 Обработка прямых измерений с многократными наблюдениями
- •3.1.3 Обработка нескольких групп прямых измерений с многократными наблюдениями
- •3.2 Косвенные измерения
- •3.2.1 Частные случаи вычисления погрешностей при косвенных
- •3.2.2 Критерий ничтожных погрешностей
- •3.3 Совместные измерения
- •3.3.1 Определение параметров линейной зависимости
- •3.3.2 Определение параметров неполиномиальных зависимостей с помощью мнк
- •3.4 Совокупные измерения
- •3.5 Контрольные вопросы, задачи, упражнения
- •4 Средства измерительной техники
- •4.1 Общие положения и определения
- •Мера Компа- Вычислит. Измерительный Измер.
- •4.2. Метрологические характеристики сит и их нормирование
- •4.2.1 Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений
- •4.2.2 Характеристики погрешностей сит
- •4.2.3 Характеристики чувствительности сит к влияющим величинам
- •4.2.4 Динамические характеристики сит
- •4.2.5 Характеристики взаимодействия сит с объектом измерения на входе или выходе сит
- •4.2.6 Неинформативные параметры выходного сигнала сит
- •4.3 Основные методы измерений
- •4.3.1 Метод сопоставления
- •4.3.2 Метод совпадения
- •Отсюда погрешность метода совпадения будет равна
- •4.3.3 Метод замещения
- •4.3.4 Дифференциальный метод
- •4.3.4 Нулевой метод
- •4.4 Обобщенные структурные схемы сит
- •4.4.1 Схема прямого преобразования
- •4.4.2 Структурная схема уравновешенного преобразования
- •2. Режим полного уравновешивания.
- •4.5 Погрешности сит
- •4.5.1 Погрешности квантования
- •4.5.2 Динамические погрешности
- •4.5.3 Погрешность, обусловленная взаимодействием сит с объектом на его входе и выходе
- •4.6 Контрольные вопросы, задачи и упражнения
- •Приложение а
- •Списоклитературы
4 Средства измерительной техники
4.1 Общие положения и определения
Средства измерительной техники– технические средства, используемые в измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики.
Все многообразие СИТ можно подразделить на следующие виды (см. рис.4.1).
В зависимости от роли, выполняемой СИТ в процессе измерений, они подразделяются на измерительные устройства и средства измерений.
Измерительные устройства(ИУ) – СИТ, в котором выполняется только одна из составляющих частей процедуры измерений (измерительная операция). К измерительным операциям относятся воспроизведение единицы физической величины, измерительное преобразование, сравнение и вычислительные операции, выполняемые во время измерений. Эти операции реализуют соответственно мера, измерительный преобразователь, компаратор и вычислительный компонент.
Мера– ИУ, реализующее воспроизведение и (или) хранение ФВ одного или нескольких размеров, значения которых известны с необходимой точностью.
Меры, воспроизводящие ФВ лишь одного размера, называются однозначными(например, гиря, образцовая катушка сопротивления, индуктивности, образцовый конденсатор постоянной емкости, кварцевый генератор, нормальный элемент, калибр и т.п.).
К однозначным мерам относят стандартные образцы – меры в виде некоторого количества вещества или материала, предназначенные для воспроизведения и хранения размеров величин, характеризующих состав или свойства этого вещества (материала), значения которых установлены по результатам метрологической аттестации, используемые для передачи размера единицы при поверке, калибровке, градуировке СИТ, аттестации
методик выполнения измерений и утвержденные в качестве стандартного образца в установленном порядке. Различают стандартные образцы свойств и стандартные образцы состава.
Многозначныемеры могут воспроизводить ряд размеров ФВ, заполняющих (часто даже непрерывно) некоторый промежуток между определенными границами. Примеры – миллиметровая линейка с миллиметровыми и сантиметровыми делениями, вариометр, измерительный конденсатор переменной емкости, кварцевый синтезатор частоты, генератор стандартных сигналов, калибратор напряжения и т.д.
Наборы и магазинымер – объединенные в разных сочетаниях однозначные меры. Пример набора мер: набор гирь, набор концевых мер и т.д.
Магазином называется набор мер, объединенных в единое устройство, в котором имеется приспособление для их соединения в различном сочетании. Например, магазин сопротивлений, индуктивностей, емкостей и т.д.
Указанное на мере значение величины называется номинальным значением меры.
Действительное значение величины, воспроизводимой мерой, называется действительным значением меры.
Разность между номинальным и действительным значением меры называют погрешностью меры.
Измерительным преобразователем(ИП) называется ИУ, реализующее измерительное преобразование. Преобразуемая величинаназывается входной, а результат преобразования- выходной величиной. Соотношение между ниминазываетсяфункцией преобразования.
По характеру преобразованияразличают аналоговые, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. В зависимостиот местаразмещения в измерительной цепиразличают первичные и промежуточные преобразователи,по функциональным свойствамвыделяют масштабные и передающие ИП.
Первичный ИП(сенсор) – который первым взаимодействует с объектом измерения (например, первичный ИП температуры, давления в параметр электрического сигнала);промежуточный – включенный в цепь после первичного преобразователя;масштабный – предназначен для изменения величины в заданное количество раз. При масштабном преобразовании природа физической величины, подводимой к его входу, не изменяется. К масштабным преобразователям относятся усилители, аттенюаторы, измерительные трансформаторы и т.п.
Компараторы– ИУ, реализующее сравнение размеров однородных ФВ. Пример компараторов – мостовая схема, равноплечие весы. Иногда в роли компаратора выступает человек (например, при измерении частоты с помощью гетеродинного частотомера).
Средства измерительной техники
В зависимости от роли в процессе измерений
Измерительные устройства Средства измерений