Лекція 8

Тема: «Електричні вимірювання, переваги, типи, похибки, класи точності».

Мета: «Розглянути види електричних вимірювань, їх переваги, правила користування вимірювальними приладами; навчитися розраховувати похибки вимірювань, класи точності вимірювальних приладів».

Література: Л1, ст. 200..204, Л2, ст. 134..138.

Основні питання:

1. Загальні відомості про вимірювання

2. Засоби й методи вимірювань

3. Еталони й повірка робочих засобів вимірювань

4. Похибки засобів вимірювань

5. Умовні позначення електровимірювальних приладів.

1. Загальні відомості про вимірювання

Одержання значення фізичної величини дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів називають вимірюванням.

В основі будь-яких вимірювань лежать різні фізичні явища, що визначають принцип вимірювання, наприклад; вимірювання температури з використанням термоелектричного ефекту, вимірювання витрат газу або рідини за перепадом тиску на звужуючому пристрої.

За способом одержання вимірюваної величини вимірювання розділяють на прямі й непрямі.

Прямі - це вимірювання, при яких шукане значення фізичної величини визначають безпосередньо з дослідних даних. Якщо позначити через [X] одиницю вимірюваної величини, а через х її числове значення, то шукане значення вимірюваної величини Q=x[X]. Найпростішими прикладами прямих вимірів є визначення температури термометром, тиску - манометром, електричної напруги - вольтметром і т.д.

Непрямі — це вимірювання, при яких шукану величину знаходять на підставі відомої залежності між цією величиною й величинами, що одержуються в результаті прямих вимірів. У цьому випадку вимірювана величина визначається функціональною залежністю К= f(X1, Х2, . . ., Хn), де Х1, Х2, . . ., Хn - значення величин, що виміряні прямим способом. Непрямими вимірюваннями є визначення витрат рідин або газів, коефіцієнта корисної дії (ККД), питомих економічних показників обладнання, визначення опору R=U/I за даними вимірів напруги та струму в колах постійного струму.

При вимірюваннях фізичних величин ніколи не можна одержати їхнього істинного значення, що пов'язане з недосконалістю методів і засобів вимірювань, із впливом умов вимірювань, а також індивідуальними особливостями спостерігачів тощо.

Відхилення результату виміру від істинного значення вимірюваної величини називають погрішністю вимірювання.

Зі зменшенням погрішності вимірів підвищується їхня точність. Якість вимірів, що відображає близькість їхніх результатів до істинного значення вимірюваної величини, називають точністю вимірювань. Для конкретних умов і цілей виміру існує свій раціональний рівень точності, що недоцільно перевищувати через складність відповідних вимірювань.

Система одиниць повинна мати наступні властивості: універсальність (метод побудови системи не пов'язаний з конкретними фізичними величинами); мінімальну кількість основних одиниць (необхідну для утворення логічно несуперечливих похідних одиниць, що охоплюють всі види вимірювань); незалежність вибору основних одиниць від їхніх кількісних значень (наприклад, як одиниця довжини вибирають будь-яку - метр, дюйм, сажень, при цьому похідні одиниці залежать від обраної основної).

Спочатку застосовувалися системи одиниць, у яких основними були три одиниці: довжини, маси й часу.

Вони охоплювали широке коло завдань механіки. Велике поширення одержали системи одиниць МКС (метр - кілограм - секунда) і СГС (сантиметр - грам - секунда).

Оскільки системи механічних одиниць не охоплювали теплотехнічні, до них додали ще одну основну одиницю - градус температурної шкали (системи МКСГ), а для електричних і магнітних вимірювань - одиницю сили струму - ампер (система МКСА).

Існування різних систем одиниць фізичних величин і великої кількості додаткових одиниць, ріст науково-технічного прогресу і економічних зв'язків між країнами висунули вимогу уніфікації одиниць виміру в міжнародному масштабі. Була введена Міжнародної системи фізичних одиниць СІ.

Основними одиницями СІ є: довжина - метр (м); маса - кілограм (кг); час – секунда (с); термодинамічна температура - Кельвін (К); сила електричного струму - ампер (А); кількість речовини - моль; сила світла - кандела (кд), додатковими одиницями – плоский кут-радіан (рад) і тілесний кут - стерадіан (ср).