МЕТ 1. Методы измерений: непосредственной оценки и сравнения с мерой.
Метод измерений представляет собой совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Различают два метода измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.
Первый метод – при котором результат измерения получается по отсчетному устройству приборов прямого действия (прибор прямого действия – измерительный прибор, в котором сигнал измерительной информации движется в одном направлении, а именно с входа на выход).
Метод сравнения с мерой – метод измерения, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой с мерой.
Методы сравнения в зависимости от наличия или отсутствия при сравнении разности между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, подразделяют на нулевой и дифференциальный.
Нулевой метод - это метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля (прибор сравнения, или компаратор, - измерительный прибор, предназначенный для сравнения измеряемой величины с величиной, значение которой известно).
Дифференциальный метод — это метод сравнения с мерой, в котором на измерительный прибор воздействует разность между измеряемой величиной и известной, воспроизводимой мерой.
Как в нулевом, так и в дифференциальном методе могут быть выделены методы противопоставления, замещения и совпадения.
Метод противопоставления— в котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами.
Метод замещения — метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой.
Метод совпадения — метод сравнения с мерой, в котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов.
Процесс измерения по методу непосредственной оценки характеризуется быстротой, что делает его часто незаменимым для практического использования. Однако точность измерения обычно оказывается невысокой из-за воздействия влияющих величин и необходимости градуировки шкал приборов.
Метод замещения является самым точным, так как несовершенство конструкции и изготовления средства измерения одинаково влияет как при измерении физической величины, так и величины воспроизводимой мерой.
2. Погрешности измерений их классификация.
В процессе измерения получают некоторую оценку значения физической величины в принятых единицах, а истинное значение физической величины всегда остается неизвестным, из-за чего нельзя определить истинное значение погрешности измерения. Для приближенной оценки погрешности используют понятие действительного значения физической величины, которое находят более точными методами и средствами.
Действительное значение – значение ф.в., найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что может быть использовано вместо него.
Абсолютная погрешность – разность между полученным при измерении(Хизм) и истинным значением физ. величины(Хи). = Хизм – Хи Хизм – Хд. В зависимости от причин возникновения, характера и условий проявления принято выражать абсолют. погрешность, как сумму двух составляющих, называемых случайной и систематической : = + .
Относительная погрешность измерения – отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины: =/Хи /(Хд)*100%.
Приведенная погрешность измерения – отношение абсолют. погрешности к некоторой нормированной величине (диапазон измерений): =/(Хв-Хн)*100% [Хв – верхнее значение; Хн – ниж. значение].
Систематическая погрешность (с.п.) – составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины. Выявление и оценка систематических погрешностей являются наиболее трудным моментом любого измерения и часто связаны с необходимостью проведения исследований. Обнаруженная и оцененная систематическая погрешность исключается из результата введения поправки. В зависимости от причины возникновения различают следующие систематические погрешности.
Методы исключения систематической погрешности:
1) обнаружение с.п., а также их источников до начала измерения. Этот способ включает поверку и градуировку до начала процесса измерения, правильность установки средства измерения и учет внешних влияющих факторов.
2) исключение погрешности в процессе измерения. Это возможно при проведении повторных измерений. При этом необходимо, чтобы физ. величина была постоянна. Чаще всего дополнительное измерение проводится с помощью средства измерения, основанного на другом методе.
3) метод инвариантности. Метод при котором средства измерения содержат дополнительный канал, к входу которого не подключается измеряемая величина, но который находится под воздействием внешних влияний.
4) устранение с.п. с помощью поправки. Для этого к результату прибавляется некоторое значение либо умножается на коэффициент.
Там где с.п. не может быть устранена полностью – она должна быть оценена.
Случайная погрешность измерения (сл.п.) — составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.
3. Средства измерений. Основные понятия и определения, классификация, структурные схемы.
Средство измерений – это техническое средство, предназначенное для измерений имеющее нормированные метрологические характеристики воспроизводящее и хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным в течение известного интервала времени.
Средства измерений делят на: меры, измерительные устройства, измерительные установки и измерительные сис-мы.
Мера – это средство измерений, предназначенное на воспроизведение и хранение размера физической величины.
Измерительные устройства:
1. измерительные преобразователи – средство измерения, необходимое для выработки сигнала измерительной информации в форме доступной для передачи и обработки, но не доступное для непосредственного восприятия оператора.
2. измерительные приборы – средство измерения, необходимое для выработки сигнала измерительной информации в форме доступной для восприятия оператора.
Измерительная установка – совокупность средств измерений и вспомогательного оборудования, предназначенные для получения информации в форме доступной оператору и расположенная в одном месте.
Измерительная система – совокупность средств измерений и вспомогательного оборудования, объединенных каналами связи, расположенных в разных местах и необходимых для получения информации в виде удобном для хранения, передачи и обработки.
В зависимости от способа соединения элементов различают приборы прямого действия и компенсационного.
П
рибор
прямого действия
– это такой прибор, у которого сигнал
измерительной информации передается
только в одном направлении с входа на
выход.
Измерительные преобразователи бывают: передающие, первичные и промежуточные.
Структурная схема может быть изображена следующим образом, где:
1-первичный измер. преобразователь
2-промежуточный преобразов. (усилитель)
3-нормирующий преобразователь (если си измерительный преобразователь)
4-измерительный механизм (если си измерительный прибор)
Компенсационные приборы строятся по следующей схеме
В
таких системах часть сигнала с выхода
поступает на вход. Такие приборы называют
приборами с ОС.
ПИП - это преобразователь, находящийся под непосредственным воздействием физической величины. ПИП делятся на активные и пассивные.
Активные ПИП – это такие, в которых в результате преобразования вырабатывается электрическая величина (термопара).