книги из ГПНТБ / Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие]

М. А. БЫКОВ,

Е.М. ЛЕБЕДЕВА,

Т.Б. Л И П Е Р О В С К А Я

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

ИЗМЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ВЕЛИЧИН

Под редакцией проф. А. С. КАСАТКИНА

Одобрено Ученым советом

МОСКВА — 1973

В В Е Д Е Н И Е

Огромная, исключительно важная роль, которую играют измерения во всех отраслях современной науки, техники, про­ мышленного производства, всего процесса материального раз­ вития современного человеческого общества, теснейшим образом связана с содержанием самого понятия «измерение», полностью им определяется. Как будет более подробно рас­ смотрено позднее, «измерение есть познавательный процесс, заключающийся в сравнении—: путем физического экспери­ мента— данной измеряемой величины с некоторым ее значе­ нием, принятым за единицу сравнения» *. Действительно, все знания, которыми обладает в настоящее время человечество в области точных наук, целиком и полностью основываются на результатах измерений, произведенных в соответствующих областях науки и техники на протяжении минувших десятиле­ тий, столетий.

Особенно важна роль измерений в нашей стране, в кото­ рой темпы научного и промышленного развития — как'в коли­

серьезные качественные изменения, которые непрерывно про­ исходят во всех отраслях наших отечественных науки, техники, промышленности, делают необходимыми непрерывное изуче­ ние и исследование новых явлений, свойств, материалов, про­ цессов и т. п., а это, в свою очередь, требует .разработки и при­ менения новых видов измерений, все большего повышения их

нитные) величины никак непосредственно не воспринимаются ни одним из органов чувств человека: человек не может ощу­

3

ГЛАВА I

ИЗМЕРЕНИЕ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

§ 1. ПОНЯТИЕ ОБ ИЗМЕРЕНИИ. МЕРЫ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ

ПРИБОРЫ

Как было сказано уже во введении, «измерение есть позна­ вательный процесс, заключающийся в сравнении — путем фи­ зического эксперимента—.данной измеряемой величины с не­ которым ее значением, принятым за единицу сравнения (изме­ рения) ».

Поскольку все физические величины находятся так или иначе в прямой или косвенной связи друг с другом, в анало­ гичной взаимной связи находятся и единицы их измерений. Поэтому нельзя единицы любых величин устанавливать любо­ го про невольного размера, эти единицы должны находиться в определенных соотношениях друг с другом. Вместе взятые, они должны составлять некоторую общую систему — систему единиц. В системе единиц только так называемые основные единицы устанавливаются произвольно, единицы же измере­ ния івсех остальных величин являются производными и нахо­ дятся в определенных зависимостях от основных, соответствен­ но взаимным связям между Зтими физическими величинами.

Как уже отмечалось выше, измерение представляет собою процесс сравнения измеряемой величины с единицей ее изме­ рения. Однако, чтобы практически осуществлять такое сравне­ ние, очевидно, будет недостаточно иметь только принципиаль-

(единиц измерения).

5

Ное, теоретическое определение этой единицы измерения, но необходимо иметь и какое-то вещественное осуществление ее. Такое вещественное осуществление единицы измерения, или ее определенного кратного, ил:и дольного значения называется мерой.

*НЬЮТОН.

6

7

Таким образом, мера является совершенно необходимым средством при выполнении любого измерения.

В простейших случаях измерений мера может быть приме­ нена лицом, производящим измерение, непосредственно, без использования каких-либо дополнительных устройств — ска­ жем,, длину комнаты можно измерить, имея только метр или мерную ленту, рулетку. В других, более сложных, случаях ме­

точно, необходимы еще и весы (измерительный прибор). Прав­ да, -в этом же примере мы можем встретиться со случаем, как будто противоречащим только что сказанному о совершенной необходимости применения мер при измерении: на всем изве­ стных магазинных весах (циферблатных) взвешивание до оп­ ределенных значений массы до 1 кг, до 10 кг производится без видимого применения каких-либо гирь, а результат считывается непосредственно с циферблата (шкалы) весов. Аналогично этому действует и большинство электроизмерительных прибо­ ров — амперметры, вольтметры и др. Тем не менее эти приме­

8

и других приборов. Через посредство шкал этих приборов зна­ чения этих мер участвуют в каждом из измерений, производи­ мых с помощью таких приборов.

Все меры и измерительные приборы по уровню точности и по характеру их назначения и применения могут быть подраз­ делены на три основных группы: эталоны, образцовые меры и измерительные приборы, рабочие меры и измерительные при­ боры. Пояснения по каждой из этих групп удобнее начать с последней из них.

Рабочие меры и измерительные приборы предназначены для выполнения измерений, требующихся во всех отраслях из­

для каждой меры и измерительного прибора погрешностей все рабочие меры и приборы подразделяются на различные клас­ сы точности '(подробнее об этом будет сказано позднее).

Образцовые меры и приборы предназначены для поверки, т. е. для определения погрешностей показаний рабочих мер и измерительных приборов и для выполнения их первоначальной градуировки. Будучи в несколько раз точнее тех рабочих мер и приборов, для поверки и градуировки которых они предна­ значены, и будучи тоже подразделенными на классы точности по допустимым для каждого из них погрешностям, они долж­ ны принадлежать к соответственно более высоким классам точ­ ности, чем поверяемые или градуируемые по ним рабочие меры и приборы. Помимо своей повышенной точности относительно поверяемых по ним приборов и мер, образцовые меры и при­ боры часто отличаются от них и по своей конструкции, будучи

служащие для осуществления единиц измерений с наивысшей достижимой при данном уровне науки и техники точностью — с ^метрологической точностью» (и находящиеся поэтому вне всяких классификаций по точности). Эталоны обычно нахо­ дятся и применяются в высших метрологических учреждениях даішой страны.

Рабочие меры- и измерительные приборы, находящиеся в применении, должны регулярно поверяться по образцовым и измерительным приборам и мерам соответственно более высо­ ких,классов точности.

Образцовые меры и измерительные приборві тоже должны регулярно поверяться — по образцовым же измерительным приборам и мерам соответственно еще более высоких классов точности, а образцовые меры и измерительные приборы самых высоких классов точности поверяются по эталонам. При повер­ ке образцовых приборов и мер не только проверяется, что их

9