
- •1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ
- •2. ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ И ТЕОРИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ
- •2.1. Определения
- •2.2. Классификация измерений
- •2.3. Классификация погрешностей измерений
- •2.5. Виды средств измерений
- •2.6. Нормируемые метрологические характеристики СИ
- •2.7. Классы точности средств измерений
- •2.8. Случайные погрешности
- •2.9. Систематические погрешности
- •2.10. Суммирование погрешностей
- •2.11. Погрешности косвенных измерений
- •2.12. Неопределенность результатов измерений
- •3. ОСНОВЫ ЦИФРОВЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ И АЦП
- •3.1. Цифровые измерительные приборы
- •3.2. Преобразование информации в цифровых СИ
- •3.3. Характеристики АЦП «напряжение-код»
- •3.4. Типы АЦП
- •3.5. Измерительные системы и стандартизованные интерфейсы
- •4.1. Режим измерения частоты
- •4.2. Режим измерения периода
- •4.3. Режим самоконтроля
- •4.4. Режим измерения временных интервалов
- •5.1. Измеряемые величины
- •5.2. Методы фазовых измерений
- •6.2. Классификация вольтметров и амперметров
- •6.3. Параметры измеряемых сигналов. Градуировка приборов
- •6.4.1. Электромеханические вольтметры и амперметры
- •6.4.2. Электронные вольтметры
- •7. ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
- •7.1. Цифровые осциллографы
- •7.2. Аналоговые осциллографы
- •7.2.1. Формирование изображения на экране ЭЛТ
- •7.2.2. Структурная схема аналогового осциллографа
- •7.2.3. Основные метрологические характеристики ЭЛО
- •7.2.4. Канал вертикального отклонения (канал Y)
- •7.2.5. Канал горизонтального отклонения (Х)
- •7.2.6. Измерения при помощи аналоговых осциллографов
- •8.1. Классификация генераторов измерительных сигналов
- •8.2. Метрологические характеристики и структурные схемы ИГ
- •8.3. Измерение нелинейных искажений
- •ЛИТЕРАТУРА
Стандарт – документ, в котором в целях добровольного многократного использования устанавливают характеристики продукции, правила выполнения работ или оказания услуг.
Сертификация – форма подтверждения соответствия продукции, производства работ, услуг (и т. п.) требованиям технических регламентов, положениям стандартов, сводов правил или условиям договоров. Итогом такого подтверждения является выдача сертификата соответствия (документа) или знака.
Аккредитация – официальное признание органом по аккредитации компетентности физического или юридического лица выполнять работы в определенной области оценки соответствия.
Знак обращения на рынке – обозначение, служащее для информирования приобретателей о соответствии выпускаемой в обращение продукции требованиям технических регламентов.
Знак соответствия – обозначение, служащее для информирования приобретателей о соответствии объекта сертификации требованиям системы добровольной сертификации или национальному стандарту.
2.ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ И ТЕОРИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ
2.1.Определения
1.Величина (физическая величина) – одно из свойств объекта, общее в качественном отношении для многих объектов, но в количественном отно-
шении индивидуальное для каждого из них.
Примечание. В законе [2] прилагательное «физическая» в этом определении опу-
щено.
2. Единица величины – фиксированное значение величины, которое принято за единицу данной величины и применяется для количественного выражения однородных с ней величин. В РФ применяются единицы величин Международной системы единиц СИ (SI – System International), принятые Генеральной конференцией по мерам и весам и рекомендованные к применению Международной организацией законодательной метрологии (МОЗМ). Единица величины обычно определена свойствами реального объекта – эталона.
Примечание. Часто используемые выражения типа «величина массы тела равна 2,5 кг» или «величина напряжения равна 12 В» являются некорректными, поскольку масса и напряжение – это и есть величины. В данном контексте надо говорить: «зна- чение массы», «значение напряжения» или просто: «напряжение равно 12 вольт».
3. Измерение – совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины.
Примечание. В документе РМГ 29–99 [9] дано развернутое определение этого термина: измерение – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.
4

Совокупность используемых единиц величин образует систему, в которой одни величины приняты за независимые, а другие определены как функции независимых величин. В системе СИ семь основных единиц, условно принятых за независимые (табл. 2.1).
Таблица 2.1 Основные единицы физических величин системы СИ (ГОСТ 8.417–2002)
|
Величина |
|
|
|
Единица |
|
|
|
Наиме- |
Размер- |
Наиме- |
Обозначение |
Определение |
|
|
|
нование |
ность |
нование |
межд. |
рус. |
|
|
|
|
|
|||||
|
Длина |
L |
метр |
m |
м |
Метр есть длина пути, проходимого светом в |
|
|
вакууме за интервал времени 1/299792458 с |
||||||
|
Масса |
M |
кило- |
kg |
кг |
Килограмм есть единица массы, равная массе |
|
|
|
|
грамм |
|
|
международного прототипа килограмма |
|
|
|
|
|
|
|
Секунда есть время, равное 9192631770 перио- |
|
|
Время |
T |
секунда |
s |
с |
дам излучения, соответствующего переходу |
|
|
между двумя сверхтонкими уровнями основно- |
||||||
|
|
|
|
|
|
го состояния атома цезия-133 |
|
|
|
|
|
|
|
Ампер есть сила неизменяющегося тока, кото- |
|
|
|
|
|
|
|
рый при прохождении по двум параллельным |
|
|
Элек- |
|
|
|
|
прямолинейным проводникам |
бесконечной |
|
триче- |
I |
ампер |
A |
А |
длины и ничтожно малой площади кругового |
|
|
ский |
поперечного сечения, расположенным в вакуу- |
|||||
|
ток |
|
|
|
|
ме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал |
|
|
|
|
|
|
|
бы на каждом участке проводника длиной 1 м |
|
|
|
|
|
|
|
силу взаимодействия, равную 2·10–7 |
Н |
|
Термо- |
|
|
|
|
Кельвин есть единица термодинамической тем- |
|
|
дина- |
|
|
|
|
||
|
θ |
кельвин |
K |
К |
пературы, равная 1/273,16 части термодинами- |
||
|
мич. |
||||||
|
|
|
|
|
ческой температуры тройной точки воды |
||
|
темп. |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Моль есть количество вещества системы, со- |
|
|
|
|
|
|
|
держащей столько же структурных элементов, |
|
|
Коли- |
|
|
|
|
сколько содержится атомов в углероде-12 мас- |
|
|
чество |
N |
моль |
mol |
моль |
сой 0,012 кг. При применении моля структур- |
|
|
вещест- |
ные элементы должны быть специфицированы |
|||||
|
ва |
|
|
|
|
и могут быть атомами, молекулами, ионами, |
|
|
|
|
|
|
|
электронами и другими частицами или специ- |
|
|
|
|
|
|
|
фицированными группами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кандела есть сила света в заданном направле- |
|
|
Сила |
|
|
|
|
нии источника, испускающего монохроматиче- |
|
|
J |
кандела |
cd |
кд |
ское излучение частотой 540·1012 Гц, энергети- |
||
|
света |
|
|
|
|
ческая сила света которого в этом направлении |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
составляет 1/683 Вт/ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание. Кроме термодинамической температуры (обозначение θ), допускается применять также температуру Цельсия (t), определяемую выражением t = (θ – θ0), где
θ0 = 273,15 К. Термодинамическую температуру выражают в кельвинах, температуру Цельсия – в градусах Цельсия. По размеру градус Цельсия равен кельвину
5

Производные единицы связаны с основными единицами соответствующими уравнениями (табл. 2.2 и 2.3).
Таблица 2.2 Примеры производных единиц, не имеющих собственных наименований
Наименование ФВ |
Размерность |
Наименование единицы |
|
|
Обозначение |
||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
межд. |
рус. |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Площадь |
|
L2 |
|
|
|
|
квадратный метр |
|
|
|
m2 |
|
|
м2 |
|||||||
Объем, вместимость |
|
L3 |
|
|
|
|
кубический метр |
|
|
|
m3 |
|
|
м3 |
|||||||
Скорость |
|
LT – 1 |
|
|
|
|
метр в секунду |
|
|
|
m/s |
|
|
м/с |
|||||||
Ускорение |
|
LT – 2 |
|
|
|
|
метр на секунду в квадрате |
|
|
m/s2 |
|
|
м/с2 |
||||||||
Плотность |
|
L– 3M |
|
|
|
|
килограмм на кубический метр |
|
kg/m3 |
кг/м3 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.3 |
||||||
Примеры производных единиц СИ, имеющих собственные наименования |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обозначение |
|
Выражение |
|||||||||
Наименование |
Размерность |
Наименование |
|
|
через основные |
||||||||||||||||
межд. |
рус. |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
единицы СИ |
||||||||
Плоский угол |
|
1 |
|
|
|
|
радиан |
rad |
рад |
|
m·m– 1 = 1 |
||||||||||
Телесный угол |
|
1 |
|
|
|
|
стерадиан |
sr |
ср |
|
m2·m– 2 = 1 |
||||||||||
Частота |
|
T -1 |
|
|
|
герц |
Hz |
Гц |
|
|
|
|
s– 1 |
|
|
||||||
Сила |
LMT |
– 2 |
|
ньютон |
N |
Н |
|
|
|
|
|
|
|
– |
2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
m·kg·s |
|
||||||||||||||
Давление |
– 1 |
|
|
|
–2 |
|
паскаль |
Pa |
Па |
|
|
|
– 1 |
|
|
– 2 |
|||||
L |
MT |
|
|
|
m |
|
·kg·s |
||||||||||||||
Энергия, работа, количе- |
|
2 |
|
|
–2 |
|
джоуль |
J |
Дж |
|
|
|
2 |
|
|
|
– |
2 |
|||
ство теплоты |
L MT |
|
|
|
|
m |
·kg·s |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Мощность |
|
2 |
|
|
–3 |
|
ватт |
W |
Вт |
|
|
|
2 |
|
|
|
– 3 |
||||
L MT |
|
|
|
|
m ·kg·s |
|
|||||||||||||||
Электрический заряд, ко- |
|
TI |
|
|
|
|
кулон |
C |
Кл |
|
|
|
|
s·A |
|
|
|||||
личество электричества |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Электрическое напряже- |
2 |
– |
3 |
– |
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
– |
3 |
– 1 |
||||||
ние, электрический по- |
вольт |
V |
В |
|
|
|
|||||||||||||||
L MT |
|
|
|
I |
|
m |
·kg·s |
|
·A |
||||||||||||
тенциал |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Электрическая емкость |
L– 2M – 1T 4I2 |
фарад |
F |
Ф |
m– 2·kg–1 ·s4·A2 |
||||||||||||||||
Электрическое сопротив- |
2 |
MT |
–3 |
|
–2 |
|
ом |
Ω |
Ом |
2 |
|
|
–3 |
|
–2 |
||||||
ление |
L |
|
|
I |
|
|
m |
|
·kg·s |
|
·A |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Электрическая проводи- |
L–2 M– 1T 3I2 |
сименс |
S |
См |
m–2 ·kg–1 ·s3·A2 |
||||||||||||||||
мость |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Индуктивность, взаимная |
2 |
MT |
–2 |
|
– 2 |
генри |
H |
Гн |
2 |
|
|
–2 |
|
–2 |
|||||||
индукция |
L |
|
|
I |
|
|
m |
|
·kg·s |
|
·A |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6

Продолжение табл. 2.3
|
|
|
Обозначение |
Выражение |
|
Наименование |
Размерность |
Наименование |
|
|
через основные |
межд. |
рус. |
||||
|
|
|
|
|
единицы СИ |
Световой поток |
J |
люмен |
lm |
лм |
cd·sr |
|
|
|
|
|
|
Освещенность |
L– 2J |
люкс |
lx |
лк |
m– 2·cd·sr |
Примечание. Единицы плоского и телесного угла – радиан и стерадиан, – которые до 1995 г. определялись как дополнительные единицы, теперь считаются производными единицами СИ
Примечания: 1. Условные обозначения единиц величин, связанные с именами собст- венными, пишутся с прописной (заглавной) буквы. На шкалах средств измерений исполь- зуют международные обозначения единиц величин (на латинице). В текстах документов на русском языке используют условные обозначения единиц величин на кириллице.
2. В необходимых случаях используют соответствующие кратные и дольные единицы величин. Приставки кратных единиц пишут с прописной буквы (МГц, ГГц, МВ), а приставки дольных единиц – со строчной (мВ, мкВ, и т. п.). Исключением явля- ется кратная приставка «кило», которую по традиции, идущей от основной единицы массы – килограмма, пишут со строчной буквы (кг, кВ, кГц и т. п.).
4. Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений [2]. Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. [9]. Например, измерительный трансформатор отличается от обычного трансформатора тем, что имеет нормируемые метрологические характеристики и периодически подвергается операциям поверки или калибровки.
5. Методика (метод) измерений – совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными показателями точности.
Примечание. Это международное определение не делает различия между тер- минами «методика» и «метод». Ранее [9] использовали другое определение: Метод измерения – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величи- ны с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Такое толко- вание термина «метод» пока широко используют в отечественной технической лите- ратуре.
6.Результат измерения (РИ) – значение величины, полученное путем
ееизмерения. Результат измерения Х можно представить в виде произведения некоторого числа n на единицу величины [х]: Х = n[х]. Это выражение называют «уравнением измерения». Например, U = 25,3 В, f = 1,2345 кГц.
7.Погрешность измерения – отклонение результата измерения от ис-
тинного (действительного) значения измеряемой величины. Истинное значение величины найти нельзя принципиально – это некоторая абстракция. На практике при определении погрешности вместо истинного значения используют так называемое действительное значение.
7