Шпаргалки по Метрологии 2курс 2014год / 6-10

6.Измерительные преобразователи. Определение и классификация.

Измерительный преобразователь — техническое средство с нормируемыми метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации и передачи, но непосредственно не воспринимаемый оператором. ИП или входит в состав какого-либо измерительного прибора (измерительной установки, измерительной системы и др.) или применяется вместе с каким-либо средством измерений.

Классификация

• По характеру преобразования:

Аналоговый измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, преобразующий одну аналоговую величину (аналоговый измерительный сигнал) в другую аналоговую величину (измерительный сигнал);

Аналого-цифровой измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для преобразования аналогового измерительного сигнала в цифровой код;

Цифро-аналоговый измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для преобразования числового кода в аналоговую величину.

• По месту в измерительной цепи:

Первичный измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина. Первичный измерительный преобразователь является первым преобразователем в измерительной цепи измерительного прибора;

Датчик — конструктивно обособленный первичный измерительный преобразователь;

Детектор — датчик в области измерений ионизирующих излучений;

Промежуточный измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, занимающий место в измерительной цепи после первичного преобразователя.

• По другим признакам:

Передающий измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для дистанционной передачи сигнала измерительной информации;

Масштабный измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для изменения размера величины или измерительного сигнала в заданное число раз.

По принципу действия ИП делятся на генераторные и параметрические.

• Некоторые примеры

Термопара в термоэлектрическом термометре

Измерительный трансформатор

Электропневматический преобразователь

Преобразователь угол-код

7.Комплексные измерительные устройства. Разновидности. Разновидности измерительных систем. ???!!!

Электроизмерительные приборы — класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин. В группу электроизмерительных приборов входят также кроме собственно измерительных приборов и другие средства измерений — меры, преобразователи, комплексные установки.

Наиболее существенным признаком для классификации электроизмерительной аппаратуры является измеряемая или воспроизводимая физическая величина, в соответствии с этим приборы подразделяются на ряд видов:

амперметры — для измерения силы электрического тока;

вольтметры — для измерения электрического напряжения;

омметры — для измерения электрического сопротивления;

мультиметры (иначе тестеры, авометры) — комбинированные приборы

частотомеры — для измерения частоты колебаний электрического тока;

магазины сопротивлений — для воспроизведения заданных сопротивлений;

ваттметры и варметры — для измерения мощности электрического тока;

электрические счётчики — для измерения потреблённой электроэнергии

и множество других видов

Кроме этого существуют классификации по другим признакам:

по назначению — измерительные приборы, меры, измерительные преобразователи, измерительные установки и системы, вспомогательные устройства;

по способу представления результатов измерений — показывающие и регистрирующие ( в виде графика на бумаге или фотоплёнке, распечатки, либо в электронном виде);

по методу измерения — приборы непосредственной оценки и приборы сравнения;

по способу применения и по конструкции — щитовые (закрепляемые на щите или панели), переносные и стационарные;

по принципу действия:

электромеханические

магнитоэлектрические;

электромагнитные;

электродинамические;

электростатические;

ферродинамические;

индукционные;

магнитодинамические;

электронные;

термоэлектрические;

электрохимические.

8. Классификация измерительных систем по порядку выполнения операций получения информации

9.Общая классификация погрешностей

Погрешность результата измерения-это разница между результатом измерения Х и истинным значением Q измеряемой величины: =X-Q(1)

По способу выражения различают абсолютную, относительную и приведенную погрешность.

Абсолютная погрешность измерения — погрешность, выраженная в единицах измеряемой величины и определяемая согласно выражения (1). Абсолютная погрешность сама по себе не может служить показателем точности измерения, так как одно и то же ее значение, например

ʌ=0,05 мм, при Х=100 мм соответствует довольно высокой точности измерений, а при Х=1мм – низкой. Поэтому вводится понятие относительной погрешности

Относительная погрешность-это погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности к действующему значению. Во многих случаях она является более наглядной характеристикой оценки качества результата измерения. Относительную погрешность δ находят из выражения:

δ==(X-Q)/Q и выражают в относительных единицах или процентах.

Приведенная погрешность – это относительная погрешность, к которой абсолютная погрешность средства измерений отнесена к условно принятому значению Q_N, постоянному на всем диапазоне измерений или его части: γ=ʌ/ Q_N. Условно принятое значение Q_N называют нормирующим значением. За нормирующее значение часто принимают верхний предел измерений.

По причине возникновения

Инструментальные / приборные погрешности — погрешности, которые определяются погрешностями применяемых средств измерений и вызываются несовершенством принципа действия, неточностью градуировки шкалы, ненаглядностью прибора.

Методические погрешности — погрешности, обусловленные несовершенством метода, а также упрощениями, положенными в основу методики.

Субъективные / операторные / личные погрешности — погрешности, обусловленные степенью внимательности, сосредоточенности, подготовленности и другими качествами оператора.

По характеру проявления

Случайная погрешность — составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом в серии повторных измерений одной и той же величины, проведенных в одних и тех же условиях. В появлении таких погрешностей не наблюдается какой-либо закономерности, они обнаруживаются при повторных измерениях одной и той же величины в виде некоторого разброса получаемых результатов. Случайные погрешности неизбежны, неустранимы и всегда присутствуют в результате измерения, однако их влияние как правило можно устранить статистической обработкой. Описание случайных погрешностей возможно только на основе теории случайных процессов и математической статистики.

Систематическая погрешность — погрешность, изменяющаяся во времени по определённому закону (частным случаем является постоянная погрешность, не изменяющаяся с течением времени). Систематические погрешности могут быть связаны с ошибками приборов (неправильная шкала, калибровка и т. п.), неучтёнными экспериментатором. Систематическую ошибку нельзя устранить повторными измерениями. Её устраняют либо с помощью поправок или «улучшением» эксперимента.

Прогрессирующая (дрейфовая) погрешность — непредсказуемая погрешность, медленно меняющаяся во времени. Она представляет собой нестационарный случайный процесс.

Грубая погрешность (промах) — погрешность, возникшая вследствие недосмотра экспериментатора или неисправности аппаратуры (например, если экспериментатор неправильно прочёл номер деления на шкале прибора или если произошло замыкание в электрической цепи).

По способу измерения

Погрешность прямых измерений - вычисляется по формуле

где  : ;  — стандартная ошибка среднего (выборочное СКО, деленное на корень из количества измерений  ), а  — квантиль распределения Стьюдента для числа степеней свободы  и уровня значимости ;  — абсолютная погрешность средства измерения (обычно это число, равное половине цены деления измерительного прибора).

Погрешность косвенных воспроизводимых измерений — погрешность вычисляемой (не измеряемой непосредственно) величины:

Если , где  — непосредственно измеряемые независимые величины, имеющие погрешность , тогда:

Погрешность косвенных невоспроизводимых измерений - вычисляется аналогично вышеизложенной формуле, но вместо  ставится значение, полученное в процессе расчётов. Аддитивные и мультипликативные погрешности. Аддитивной погрешностью называется погрешность, постоянная в каждой точке шкалы. Мультипликативной погрешностью называется погрешность, линейно возрастающая или убывающая с ростом измеряемой величины.

10. Классификация погрешностей измерения по характеру проявления и способу выражения

По характеру проявления:

Случайная погрешность — составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом в серии повторных измерений одной и той же величины, проведенных в одних и тех же условиях. В появлении таких погрешностей не наблюдается какой-либо закономерности, они обнаруживаются при повторных измерениях одной и той же величины в виде некоторого разброса получаемых результатов. Случайные погрешности неизбежны, неустранимы и всегда присутствуют в результате измерения, однако их влияние как правило можно устранить статистической обработкой. Описание случайных погрешностей возможно только на основе теории случайных процессов и математической статистики.

Систематическая погрешность – составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной для данного ряда измерений или же закономерно изменяющаяся при повторных измерениях физической величины постоянного размера. Систематические погрешности могут быть предсказаны, обнаружены, исключены из результата измерений введением поправок. Поправки всегда определяются и вычисляются с некоторой погрешностью, часть систематически погрешностей так или иначе оказывается необнаруженной, поэтому существует понятие неисключенная систематическая погрешность (НСП). Иногда этот вид погрешности называют неисключенными остатками систематической погрешности, остающимся после введения поправок и содержащимися в результате измерений.

Особую опасность представляют постоянные систематические погрешности, поскольку их присутствие бывает чрезвычайно трудно обнаружить. В отличие от переменных, прогрессирующих или являющихся функциями определенных параметров погрешностей, постоянные систематические погрешности внешне никак не проявляются и долгое время могут оставаться незамеченными. Систематические погрешности, закономерно изменяющиеся при повторных измерениях физической величины постоянного размера, являются не изменяющимися во времени функциями вызывающих их влияющих величин (температуры, частоты, напряжения и пр.)

Грубая погрешность (промах) — погрешность, возникшая вследствие недосмотра экспериментатора или неисправности аппаратуры (например, если экспериментатор неправильно прочёл номер деления на шкале прибора или если произошло замыкание в электрической цепи).

Промахи возникают из-за ошибок или неправильных действий оператора, вследствие резких кратковременных изменений условий проведения измерений, других аналогичных причин.

Если промахи обнаруживаются в процессе измерений, то результаты, их содержащие, отбрасывают. Чаще всего промахи выявляют при окончательной обработке результатов измерений с помощью специальных критериев.

По способу выражения различают абсолютную, относительную и приведенную погрешность. =X-Q(1)

Абсолютная погрешность измерения — погрешность, выраженная в единицах измеряемой величины и определяемая согласно выражения (1). Абсолютная погрешность сама по себе не может служить показателем точности измерения, так как одно и то же ее значение, например

ʌ=0,05 мм, при Х=100 мм соответствует довольно высокой точности измерений, а при Х=1мм – низкой. Поэтому вводится понятие относительной погрешности

Относительная погрешность-это погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности к действующему значению. Во многих случаях она является более наглядной характеристикой оценки качества результата измерения. Относительную погрешность δ находят из выражения:

δ==(X-Q)/Q и выражают в относительных единицах или процентах.

Приведенная погрешность – это относительная погрешность, к которой абсолютная погрешность средства измерений отнесена к условно принятому значению Q_N, постоянному на всем диапазоне измерений или его части: γ=ʌ/ Q_N. Условно принятое значение Q_N называют нормирующим значением. За нормирующее значение часто принимают верхний предел измерений.

6.Измерительные преобразователи. Определение и классификация.