1 Понятие измерительная информация, единицы измерений.
Измерения реализуют сбор или получение информации об объекте измерения, посредством какой либо измеряемой величиной.
Физической величиной называется одно из свойств физического объекта (явления, процесса) общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуально для каждого из них.
Измерение физической величины – совокупность операций, выполняемых с помощью технических средств, хранящих единицу величины, позволяющих сопоставить измеряемую величину с ее единицей и получить искомое значение измеряемой величины. Полученное значение будет результатом измерения.
Единица измерения – физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение равное единице. Для выбранной единицы измерения результат сравнения может быть представлен в виде формулы
Q – измеряемая величина
q – единица измерения
a – численное значение измеряемой величины в принятых единицах измерения. Эта запись в виде
- основное уравнение измерения.
Как говорилось ранее, для каждой физической величины устанавливается единица измерения. Необходимо учитывать, что физические величины связаны между собой определенными зависимостями. Их совокупность рассматривается как система физических единиц. Существуют основные и производные физические величины. С 1961 г. Общепринята Международная система единиц (СИ, SI – The international Sistem Units).
В России Гостом 8,417-81 приняты следующие «Единицы физических величин».
Основные единицы СИ:
- метр (м) – единица длины
- килограмм (кг) – единица массы
- секунда (с) – единица времени
- ампер (А) – единица силы тока
- кельвин (К) – единица термодинамической температуры
- кандела (кд) – единица силы света
- моль (моль) – единица количества вещества.
В качестве дополнительных единиц используются:
- радиан (рад) – единица плоского угла
- стерадиан (ср) – единица телесного угла.
2 Средства и методы измерений. Их виды, классификация.
Средства измерения определяются как технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики.
Средства измерения делятся на группы (в зависимости от характера участия в процессе измерения): меры, измерительные преобразователи; измерительные приборы; измерительные установки, измерительные системы
Мера – средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины данного размера. Могут быть однозначные, многозначные и наборы мер ( гири, катушки, сопротивления, емкости; многозначные ~С, ~R, ~L).
Измерительные преобразователи – средства измерения, предназначенные для выработки сигнала измеряемой информации в форме удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки, хранения. Он преобразует одну физическую величину в другую, входную в выходную. Они являются основой для построения сложных измерительных устройств, приборов, систем и т.д.
Измерительная установка – совокупность функционально объединенных средств измерения, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия оператором и расположенная в одном месте. Может реализовывать функции меры, измерительного прибора, измерительного преобразователя.
Измерения в зависимости от их вида разделяются на четыре класса: прямые, косвенные, совокупные и совместные.
Прямое – измерение, при котором искомое значение величины находится непосредственно из опытных данных
Косвенное – измерение, при котором искомое значение величины находя на основание известной зависимости между этой величиной и величинами подвергаемыми прямым измерениям.
Совокупные измерения – это производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомое значение величин находят путем решения систем уравнений , полученных при прямых измерениях различных сочетаний этих
Совместные измерения производятся одновременно над двумя или несколькими не одноименными величинами для нахождения зависимости между ними.
Существуют различные методы измерения
Метод измерения определяется совокупностью приемов использования принципов и средств измерения. Метод измерения подразделяется на метод непосредственной оценки и метод сравнения.
Метод непосредственной оценки характеризуется тем, что отсчет значения измеряемой величины производится непосредственно по отсчетному устройству измеряемого прибора.
Метод сравнения предполагает проводить операцию сравнения измеряемой величины с мерой в каждом измерении (например, измерение с использованием гирь). Сравнение производят различными способами: нулевой, дифференциальный, замещения, совпадения.
Нулевой метод – результирующий эффект воздействия измеряемой величины и известной величины на прибор сравнения доводят до нуля Дифференциальный метод – это метод сравнения с мерой, в котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой. В отличие от нулевого метода, здесь разность полностью не уравновешивается.
Метод замещения – это метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной воспроизводимой мерой. Например, это метод измерения емкости С включенного в колебательный контур. Изменяя частоту f напряжения достигают резонанса контура, затем включается вместо СХ известная С0~U изменяя его величину при той же fр определяют СХ÷ С0~
Метод совпадения – это метод сравнения с мерой в котором разность между измеряемой величиной и величиной воспроизводимой мерой измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов