- •С.В. Васильев, в.И. Недолугов основы измерений физических величин
- •Введение
- •Глава 1. Основы метрологии и измерительной техники
- •1.1. Измерение
- •1.1.1. Физическая величина
- •1.1.2. Виды средств измерений
- •1.1.3. Виды и методы измерений
- •1.2. Единство измерений
- •1.2.1. Единицы физических величин
- •1.2.2. Стандартизация
- •1.2.3. Эталоны
- •1.3. Точность измерений
- •1.3.1. Погрешность результата измерения
- •1.3.2. Погрешности средств измерений
- •1.3,3. Классы точности средств измерений
- •1.3.4. Основная и дополнительная погрешности
- •1.3.5. Методическая погрешность
- •1.3.6. Погрешность взаимодействия
- •1.3.7. Динамическая погрешность
- •1.3.8. Субъективная погрешность
- •1.4. Обработка результатов измерений
- •1.4.1. Обработка прямых измерений
- •1.4.2. Многократные прямые измерения
- •1.4.3. Обработка косвенных измерений
- •1.4.4. Расчет погрешности результата косвенного измерения
- •Глава 2. Аналоговые электроизмерительные приборы
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Электромеханические измерительные приборы
- •2.2.1. Приборы магнитоэлектрической системы
- •2.2.2. Приборы выпрямительной системы
- •2.2.3. Приборы термоэлектрической системы
- •2.2.4. Приборы электромагнитной системы
- •2.2.5. Приборы электродинамической системы
- •2.2.6. Электростатические вольтметры
- •2.2.7. Приборы индукционной системы
- •2.3. Электронные измерительные приборы
- •2.3.1. Электронные вольтметры переменного напряжения
- •2.3.2. Выпрямители (детекторы)
- •2.3.3. Особенности электронных измерительных приборов
- •2.4. Влияние формы сигнала на показания приборов
- •2.4.1. Сигнал без постоянной составляющей
- •2.4.2. Сигнал сумма переменной и постоянной составляющих
- •Глава 3. Электронно-лучевой осциллограф
- •3.1. Устройство электронно-лучевого осциллографа
- •3.1.1. Каналы вертикального и горизонтального отклонения
- •3.1.2. Электронно-лучевая трубка
- •3.1.3. Двухканальные электронно-лучевые осциллографы
- •3.2. Формирование изображений на экране электронно-лучевой трубки
- •3.2.1. Режим линейной развертки (режим y – t )
- •3.2.2. Режим y – X
- •3.2.3. Растровый режим (режим y – X – z)
- •3.3. Метрологий осциллографических измерений
- •3.3.1. Инструментальная погрешность
- •3.3.2. Погрешность взаимодействия
- •3.3.3. Субъективная погрешность
- •Глава 4. Аналоговые методы и средства регистрации
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Самопишущие приборы
- •1 Постоянным магнит; 2 ось; 3 катушка; 4 перо; 5 двигатель;
- •6 Бумага; 7 стрелка; 8 шкала
- •4.3. Светолучевые осциллографы
- •1 Источник света; 2 конденсор; 3 диафрагма; 4 зеркало; 5 постоянны
- •9 Зеркальный многогранник; 10 матовый экран
- •4.4. Измерительные магнитографы
- •4.5. Аналоговые запоминающие осциллографы
- •4.6. Сравнение возможностей аналоговых регистраторов
- •Глава 5. Цифровые измерительные приборы
- •5.1. Цифровые методы и средства измерений
- •5.1.1. Характеристики аналого-цифровых преобразователей
- •5.1.2. Методы аналого-цифрового преобразования
- •5.2. Цифровые частотомеры
- •5.2.1. Режим измерения частоты
- •5.2.2. Режим измерения периода
- •5.3. Цифровые вольтметры и мультиметры
- •5.3.1. Структура цифрового вольтметра
- •5.3.2. Структура цифрового мультиметра
- •5.4. Особенности выбора приборов
- •5.4.1. Выбор приборов по метрологическим характеристикам
- •5.4.2. Выбор диапазона измерения
- •Глава 6. Цифровая регистрация и анализ сигналов
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Цифровая измерительная регистрация
- •6.2.1. Устройство цифрового измерительного регистратора
- •6.2.2. Дискретизация, квантование и восстановление сигнала
- •6.2.3. Задание интервала регистрации
- •6.3. Цифровой анализ сигналов
- •6.3.1. Области анализа
- •6.3.2. Анализ во временной области
- •6.3.3. Анализ в частотной (спектральной) области
- •6.3.4. Вычисление параметров электропотребления
- •6.4. Характеристики типичных регистраторов/анализаторов
- •6.4.1. Регистраторы/анализаторы параметров электропотребления
- •6.4.2. Мини-логгеры
- •6.4.3. Компьютерные средства регистрации и анализа
- •Глава 7. Электрические измерения неэлектрических величин
- •7.1. Измерение температуры
- •7.1.1. Контактные методы и средства измерений
- •7.1.2. Бесконтактные методы и средства измерений
- •7.2. Измерение давления
- •7.2.1. Средства измерения давления
- •7.3. Измерение скорости движения потока вещества и его расхода
- •7.3.1. Основные понятия
- •7.3.2. Методы и средства измерения
- •Рекомендуемая литературы
- •Оглавление
- •Глава 1. Основы метрологии измерительной техники...…………………………………………………5
- •Глава 2. Аналоговые электроизмерительные приборы……………………………………...…………..35
- •Глава 3. Электронно-лучевой осциллограф……….70
- •Глава 4. Аналоговые методы и средства регистрации……………………………………….90
- •Глава 5. Цифровые измерительные приборы…………………103
- •Глава 6. Цифровая регистрация и анализ сигналов………………………………...…………..128
- •Глава 7. Электрические измерения неэлектрических величин…………………………………………..…..150
Министерство образования Республики Беларусь
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
«ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ ЯНКИ КУПАЛЫ»
С.В. Васильев, в.И. Недолугов основы измерений физических величин
Пособие по курсам
«Элементы и узлы приборов информационно-измерительной техники»,
«Электроника и микропроцессорная техника», «Электроника»,
«Электронная и информационно-измерительная техника»
для студентов специальностей 1-38 02 01 – Информационно-измерительная техника, 1-36 01 04 – Оборудование и технология высокоэффективных процессов обработки материалов, 1-53 01 04 – Автоматизация и управление энергетическими процессами, 1-43 01 02 – Электроэнергетические системы и сети
Гродно 2009
УДК 621.317(075)
ББК 32.85я73
Е50
Рецензенты: кандидат физико-математических наук, доцент Гродненского государственного медицинского университета С.И. Клинцевич;
кандидат физико-математических, доцент кафедры радиофизики и электроники ГрГУ им. Я. Купалы А.Е. Василевич.
Рекомендовано Советом инженерно-физического факультета ГрГУ им. Я Купалы.
Основы измерений физических величин : пособие Е50 / авт.- сост.: С.В. Васильев, В.И. Недолугов. – Гродно : ГрГУ, 2008. – 200 с.
ISBN 985-417-
В пособие изложены базовые понятия метрологии и электрических измерений. Рассмотрены методы и средства измерения электрических и неэлектрических величин. Приведены сведения об устройстве и принципах действия измерительных аналоговых и цифровых приборов.
Пособие адресовано студентам, изучающим основы измерений физических величин.
УДК 621.317 (075)
ББК 32.85я73
ISBN 985-417- © ГрГУ им. Я. Купалы, 2008
Введение
Измерение - это единственный способ получения достоверной информации. Измерения осуществляются во всех сферах человеческой деятельности.
Проблемы развития науки, техники и промышленности, вопросы энерго- и ресурсосбережения, атомной энергетики, экологической безопасности не могут решаться без привлечения измерительной техники. Роль измерений в жизни общества непрерывно повышается, поэтому интерес к измерительной техники во всем мире постоянно растет.
Вопросам измерения технологических параметров, разработке новых методов и средств измерения, повышению точности измерений во всех странах мира уделяется большое внимание.
За последние десятилетия в десятки раз возросли скорости протекания технологических процессов и число измеряемых параметров, которое в настоящее время исчисляется тысячами, поэтому заметно сдали свои позиции, считавшиеся долгое время классическими, подходы к решению практических задач, обычно применявшиеся методы и средства.
Поэтому надежность средств измерения и информационно-измерительных систем во многих случаях определяет надежность технологического процесса в целом. Без достоверных значений параметров и автоматического контроля за этими значениями в большинстве случаев нельзя управлять процессом, без средств измерения невозможна автоматизация. Особенно большое значение приобретают вопросы получения достоверных значений измеряемых параметров в связи с задачами комплексной автоматизации технологических процессов и более эффективного использования производственного потенциала. Решение этих задач требует анализа процессов и их технико-экономических показателей, а для этого нужны надежные и точные средства измерения.
Появление и быстрое распространение вычислительной техники, микроэлектроники привели к пересмотру взглядов на области применения и возможности измерительной аппаратуры.
Электрические измерения в современной измерительной технике занимают важное место. Причина широкого распространения электрических измерений – простота и удобство получения, преобразования, передачи и хранения информации, представленной в электрической форме. Подавляющее большинство средств измерений основано на принципах электрических измерений. Таким образом, электрические методы и средства измерения электрических и неэлектрических величин играют ведущую роль в деле получения первичной информации об окружающем нас мире, о различных технологических объектах и процессах.
В данном пособии рассмотрены нестареющие основы метрологии, базовые понятия измерительной техники, классические, современные, а также перспективные методы и средства измерения электрических и неэлектрических величин.
Значительная часть пособия посвящена динамическим методам и средствам, цифровым методам и средствам, в частности, перспективным цифровым измерительным регистраторам и анализаторам. Меньше внимания уделено устаревающим методам и средствам измерений
Использование данного пособия поможет студентам в изучении электроизмерительной техники, освоении методов практической метрологии.