
- •Раздел 2: Физические свойства и величины.
- •1.4. Системы физических величин и их единиц.
- •Тема 2.
- •Чувствительность.
- •2. Порог чувствительности.
- •3.Отклик ис на форму сигнала (чувствительность к форме сигнала).
- •3.1 Классификация сигналов.
- •3.2. Математическое описание сигналов. Параметры измерительных сигналов.
- •3.4. Измерение сложных сигналов .
- •4.Разрешающая способность.
- •5.Нелинейность.
- •10.Пределы измерений, динамический диапазон.
- •11.Отклик измерительной системы.
- •Раздел1 . Первый источник ошибок.
- •1.2. Энергетическое согласование
- •Раздел 2. Второй источник ошибок – влияние наблюдателя (экспериментатора).
- •Раздел 3. Третий источник ошибок:
- •Термоэлектричество (термо эдс).
- •Емкостная наводка помехи
- •4. Индуктивная наводка помехи.
- •5. Помехи, возникающие из-за плохого или неправильного заземления.
Тема 2.
Лекция: Метрологические характеристики измерительных систем.
Математические аналоги систем из различных разделов физики.
Системы, взятые из различных разделов физики можно преобразовывать друг в друга таким образом, что математическое описание их поведения оказывается идентичным. Мы ограничимся обсуждением одного аналога, который тесно связан с теорией измерений. Он основан на описании физической системы в терминах U- и I- величин.
U- величина—это сигнал, который измеряют, подключая измерительную систему параллельно соответствующему элементу ( вольтметр, осциллограф и т.п.).
I- величина (сигнал) измеряется путем включения измерительной системы последовательно с элементом, по которому измеряемая величина «протекает».
В каждом отдельно взятом разделе физики эти величины выбирают таким образом, чтобы произведение соответствующих U- и I- величин равнялось мгновенной мощности , переносимой этими величинами.
Предполагая U-
и I-
комплексными величинами (как в теории
электрических цепей), то (для линейных
систем) их отношение представляет собой
импеданс
элемента, к которому приложена величина
и по которому течет величина
.
Необходимо проводить различие между двумя типами величин—между переменными и параметрами. С помощью переменных представляют энергетические характеристики сигнала ( разность потенциалов, давление, скорость и т.д.); параметры выражают неэнергетические качества системы или цепи (сопротивление, жесткость, масса и т.д.).
Для целей измерений особенно удобной является классификация, согласно которой переменные делятся на «поперечные переменные» (напряжение,…) и «сквозные переменные» (ток, ..). Для измерения первых величин необходимы измерительные приборы с большим входным импедансом (сопротивлением), для измерения вторых—приборы с малым входным импедансом.
Аналогия между переменными и параметрами из различных разделов физики:
*Электрические цепи: U-разность потенциалов; I- ток; R- сопротивление; С- емкость; L- самоиндукция.
* Измерительный
механизм с поступательным движением
(поршень):
v-
скорость; F-
сила;
-
затухание при поступательном движении;
m-масса;
-
жесткость при поступательном движении.
* Измерительный
механизм с вращательным механизмом:
- угловая скорость; М- момент;
-
затухание при вращении; J-
момент инерции;
-
жесткость при вращении.
*Тепловые
измерительные механизмы:
разность
температур;
-
поток тепла;
-
тепловое сопротивление;
-тепловая
емкость.
*Измерительные
механизмы давления:
разность давлений;
-скорость
потока;
-
сопротивление потока;
-емкость
потока;
-инерция
потока.
Таблица 1.
Раздел физики Переменные Импеданс Параметры
…………………………………………………………………………………………….
Электрические
U
I
R
C
L
механизмы
Механические
ИМ (поступат.) v
F
m
Механические
ИМ (вращател.)
M
J
Тепловые ИМ
-
Гидравлика
Пневматика
Акустика
Достоинство этого метода обобщения физических систем путем введения U- и I- величин заключается в том, что конфигурация самой системы, применительно к самым различным системам, остается незатронутой. Поэтому элементы таких систем могут быть взаимозаменяемыми. Например, электрическая емкость С соответствует массе m в механической системе с поступательным движением, или моменту инерции J в механической системе с вращательным движением. Эту аналогию между физическими системами иногда называют аналогией «масса—емкость».
Характеристики измерительных систем.
Рассмотрим основные характеристики измерительных систем, которые могут влиять на правильность результата измерения.