11. Класифікація видів вимірювань. Прямі та непрямі, сукупні та сумісні вимірювання.

Всі вимірювання можна поділити на 4 класи:

2.1. Прямі вимірювання – такі, при яких експериментальні операції виконуються безпосередньо з самою вимірюваною величиною (вимірювання маси, сили струму, довжини). Рівняння перетворення має вигляд

. (1)

2.2. Непрямі вимірювання - такі, при яких чисельне значення вимірюваної величини визначається за відомою функціональною залежністю з іншими величинами, що отримані за допомогою прямих вимірювань (потужність, щільність речовини, площа, об’єм тощо). Рівняння перетворення в загальному виді задається системою рівнянь

. (2)

2.3. Сукупні вимірювання - такі, при яких чисельні значення декількох величин визначаються шляхом рішення системи рівнянь, що отримані при прямих вимірюваннях різних сполучень цих величин. Рівняння перетворення задається системою рівнянь

(3)

Приклад: калібровка гирь вагою у₁ 1 кг; у₂ = 2 кг; у₃= 3 кг за допомогою більш дрібних гирь х_а, х_b, … x_d і міри в 1 кг. Для здійснення калібровки на терезах виконується 3 незалежних виміра ваги гирь, що дозволяє отримати і розв’язати систему трьох рівнянь з трьома невідомими

2.4. Сумісні вимірювання – такі, при яких виконується одночасно вимірювання двох чи більшої кількості різнорідних величин з метою визначення залежності між ними виду

. (4)

Прикладом таких вимірювань може бути визначення амплітудно-частотної чи фазо-частотної характеристики вимірювальних перетворювачів чи інших пристороїв.

12. Викладіть зміст, рівняння перетворення, основні похибки вимірювання методом зіставлення.

Всі види вимірювань базуються на прямих вимірюваннях. Розглянемо основні методи прямих вимірювань. Зазначимо, що методом вимірювання називається сукупність прийомів застосування ЗВТ та обробки експериментальних даних з метою отримання результату вимірювання.

Метод зіставлення полягає в тому, що значення вимірюваної величини х визначається за допомогою багатозначної міри. Найпростішим прикладом застосування цього методу є вимірювання довжини за допомогою лінійки. Функцію багатозначної міри виконує шкала лінійки. Рівняння перетворення методу

, (1)

де – розмір мірила, - ціле число.

Загальна похибка вимірювання становить

, (2)

– похибка відліку (квантування), – похибка відтворення мірилом ФВ заданого розміру.

Даний метод застосовують у випадках, коли можна створити багатозначне мірило та пристрій порівняння для вимірюваної величини.

13. Наведіть схему, рівняння перетворення, особливості застосування, чутливість подвійного мосту постійного струму.

Схему подвійного мосту постійного струму наведено на рис.1. Наведена схема складається з 2 частин: робочої та вимірювальної. Робочий ланцюг утворюють джерело Е, амперметр А, регульований резистор R_р, резистори R_х, R та R_0. Ця частина слугує для задання робочого струму та формування падіння напруг на опорах R_х та R_0. Вимірювальна частина утворюється плечами моста - опорами R₁ R₄ та вольтметром V з внутрішнім опором Rv.

Аналіз мостових схем спрощується, якщо певну групу опорів замінити другою. Ефективним прийомом є перетворення трикутника опорів у зірку. Перетворимо трикутник опорів R_3, R_4, R в еквівалентну зірку з опорами R_А, R_В, R_С. Це дозволяє перейти до схеми одинарного моста рис.2. На схемі позначено:

Рис.1.

R1 R4 - плечі моста, R0 -зразковий опір,Rх – вимірюваний опір, Rр – змінний опір для регулювання струму,R –малий опір, R  1 Ом,А – амперметр для контроля струму,V – вольтметр – опори з’єднувальних дротів.

Після перетворення маємо

, . (1)

Резистор , але він включений до вимірювальної діагоналі, отже не впливає на умову рівноваги моста. Трансформовану таким чином схемау зображено на рис.2.

Рис.2.

З рис.48 неважко отримати умову рівноваги подвійного моста . (2) З урахуванням R₁>> r₁, a R₂ >> r₇ маємо

. (3) Отже, при приходимо до рівняння рівноваги (2) звичайної мостової схеми. Оскільки виконати цю умову з високою точністю складно, знехтувати другим складовим в (3) допомагає вибір R<< 1 Ом. Як правило R виготовляється з мідного товстого дроту.

Подвійні мости призначені для вимірювання надмалих опорів, тому резистори R_x та R₀ виконують 4-контактними для надійного підключення опорів в схему. Частина з’єднувальних проводів входить в ланцюг живлення і не впливає на умову рівноваги, друга частина проводів вмикається послідовно з опорами плеч моста, які обираються не менше за 10 Ом.

Мости постійного струму мають класи точності 0.005.001, 0.02, 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5. Їх клас точності визначається найбільшою допустимою відносною похибкою вимірювання.