- •Теоретичні основи теплотехніки
- •1. Методи і засоби вимірювання фізичних величин та обробка результатів вимірювання
- •1.1 Загальні відомості про методи вимірювання
- •1.2 Засоби вимірювання, їх метрологічні характеристики та похибки вимірювання
- •1.2.1 Похибки вимірювання
- •1.2.2 Метрологічні характеристики засобів вимірювання
- •1.2.3 Оцінювання випадкових похибок при точних вимірюваннях
- •1.2.4 Особливості оцінки похибок вимірювальних систем при їх використані для технічних вимірювань
- •1.3 Обробка результатів вимірювань
- •1.4 Загальні відомості про інформаційно-вимірювальні системи
- •1.4.1 Зміст понять інформаційної, енергетичної та конструктивної сумісності функціональних елементів інформаційно-вимірювальних систем
- •Література
- •Лабораторна робота №1 вивчення конструкцій та принципу дії приладів для вимірювання температури
- •1 Контактні термометри
- •1.1 Дилатометричні термометри
- •1 .2 Біметалеві термометри
- •1.3 Рідинні скляні термометри
- •1 4 Манометричні рідинні та конденсаційні термометри
- •1.5 Газові термометри
- •1.6 Термометри опору
- •2 Пірометри
- •2.2 Яскравісні пірометри
- •2.3 Колірні пірометри
- •3 Прилади та наочні посібники, необхідні для виконання роботи
- •4 Порядок виконання роботи
- •5 Звіт з лабораторної роботи
- •6 Контрольні запитання для самоперевірки
1. Методи і засоби вимірювання фізичних величин та обробка результатів вимірювання
1.1 Загальні відомості про методи вимірювання
Процес знаходження значення фізичної величини шляхом зіставлення з деяким її значенням, прийнятим за одиницю порівняння, називають вимірюванням. Будь-які вимірювання поділяються на прямі і непрямі [1, 2].
Знаходження шуканої величини шляхом її порівняння з конкретною мірою, або за допомогою приладів, про градуйованих у відповідних одиницях, називається прямим вимірюванням. Якщо шукана величина y визначається шляхом прямих вимірювань величин x1, x2,...,xn, які пов’язані з шуканою функціональною залежністю y=f(x1, x2,...,xn), то такі вимірювання називаються непрямими.
Будь-які вимірювання ґрунтуються на тих, чи інших фізичних закономірностях, які визначають принцип вимірювання, який реалізують відповідні засоби вимірювань.
Сукупність принципів і засобів вимірювань складають метод вимірювання.
При проведені експериментальних досліджень в технічних науках застосовують в основному три методи вимірювання:
безпосереднє оцінювання;
компенсаційний (метод порівняння з мірою);
нульовий.
Якщо значення вимірюваної величини безпосередньо відліковується за шкалою вимірювального приладу (вимірювання сили струму, напруги, температури, тиску тощо), то такий метод вимірювання називається методом безпосереднього оцінювання.
Порівняння вимірюваної величини з величиною відновлюваної міри (наприклад, вимірювання напруги постійного струму шляхом порівняння її на компенсаторі з е.р.с. нормального елемента) складає суть компенсаційного методу.
Суть нульового методу – повне зрівноважування дії вимірюваної величини дією відомої таким чином, що їх взаємний ефект зводиться до нуля. При використанні нульового методу роль приладу зводиться до установлення факту зрівноважування. Точність нульового методу визначається точністю відновлення зразкової міри та чутливістю нульового приладу, наприклад, зважування тіл на гирьових вагах або вимірювання електричного опору за допомогою зрівноважувального мосту опорів.
1.2 Засоби вимірювання, їх метрологічні характеристики та похибки вимірювання
До основних засобів вимірювання фізичних величин відносяться: міри, вимірювальні прилади, вимірювальні перетворювачі та вимірювальні пристрої.
Міра – вимірювальний засіб, призначений для відновлення фізичної величини заданого розміру.
Вимірювальний прилад – вимірювальний засіб, який виробляє вимірювальний сигнал у формі, доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем.
Вимірювальні прилади поділяють на аналогові та цифрові, які можуть бути показувальними або реєструвальними, тобто такими що передбачають запис показань в тій чи іншій формі, наприклад, цифровій на осцилографному або діаграмному папері.
Якщо необхідно вимірювальний сигнал виробити у формі, зручній для передачі, обробки або зберігання, то використовують вимірювальні перетворювачі.
В залежності від функцій, які можуть виконувати вимірювальні перетворювачі, їх ділять на первинні (давачі), передавальні, що передають сигнал на відповідну відстань, та масштабні, які використовуються для зміни значення вихідного сигналу в заданому масштабі.
Вимірювальні прилади, оснащені вимірювальними перетворювачами, називають вимірювальними пристроями.
При проведені експериментальних досліджень в наш час широко застосовують інформаційно-вимірювальні системи, які дозволяють автоматично виконувати багатоканальні вимірювання та обробляти результати вимірювань за заданими програмами. Такі системи також використовують для оперативного керування різними технологічними процесами, що дозволяє змінювати процес в потрібному напрямку з метою досягнення бажаного результату.
При застосуванні інформаційно-вимірювальних систем, з метою підвищення надійності цих систем, важливого значення набуває уніфікація вихідних сигналів різних вимірювальних пристроїв, що суттєво спрощує програми обробки результатів вимірювання.
Засоби вимірювання в залежності від призначення діляться на робочі, зразкові та еталонні.
Для практичних вимірювань використовують робочі засоби вимірювання які в свою чергу ділять на технічні та лабораторні, які мають в порівнянні з технічними підвищену точність. Зразкові засоби вимірювання застосовують для перевірки робочих, які можуть бути мірами, вимірювальними приладами та вимірювальними перетворювачами. За допомогою еталонних засобів вимірювання здійснюють відновлення та зберігання одиниць фізичних величин з найбільшою точністю, яке може бути досягнуто на даному етапі розвитку науки і техніки.