- •Рецензенты:
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Основныепонятияи определения измерительной техники
- •Основные понятия и определения метрологии
- •Единицы физических величин
- •Классификация и методы измерений
- •Классификация средств измерений
- •Метрологические характеристики средств измерений
- •Классификация погрешностей
- •Модели измерительного процесса
- •Систематические погрешности
- •Случайные погрешности
- •Обработка результатов измерений
- •Суммирование погрешностей
- •Формы записи результатов измерений
- •Глава 2. Технические средства измерений электрических величин
- •Электромеханические измерительные приборы
- •Электромагнитные измерительные приборы
- •Электродинамические измерительные приборы
- •Ферродинамические измерительные приборы
- •Электростатические измерительные приборы
- •Индукционные измерительные приборы
- •Электромеханические приборы с преобразователями
- •Измерительные трансформаторы тока и напряжения
- •Измерительные трансформаторы переменного тока
- •Измерительные трансформаторы напряжения
- •Основными параметрами трансформатора напряжения
- •Электронные измерительные приборы
- •Электронные вольтметры постоянного тока
- •Электронные вольтметры переменного тока
- •Электронный вольтметр среднего значения
- •Амплитудный электронный вольтметр (диодно- конденсаторный)
- •Электронный вольтметр действующего значения.
- •Электронный омметр
- •Цифровые измерительные приборы
- •Измерительные мосты и компенсаторы
- •Компенсаторы постоянного тока
- •Компенсаторы переменного тока
- •Автоматические компенсаторы постоянного тока
- •Мосты переменного тока
- •Глава 3. Общие сведения об измерении неэлектрических величин
- •Схемы включения преобразователей в мостовые схемы
- •Динамические свойства преобразователей
- •Классификация измерительных преобразователей
- •Глава 4. Параметрические преобразователи
- •Фотоэлектрические преобразователи
- •Емкостные преобразователи
- •Тепловые преобразователи
- •Погрешности термоанемометра
- •Погрешности газоанализатора.
- •Ионизационные преобразователи
- •Реостатные преобразователи
- •Тензорезистивные преобразователи
- •Индуктивные преобразователи
- •Магнитоупругие преобразователи
- •Погрешности магнитоупругих преобразователей
- •Применение магнитоупругих преобразователей
- •Генераторные преобразователи
- •Гальванические преобразователи
- •Глава 5. Классификация ацп, методыпреобразования и построения ацп
- •Аналого-цифровое преобразование сигналов
- •Классификация ацп
- •Классификация ацп по методам преобразования
- •Метод последовательного счета
- •Метод поразрядного уравновешивания
- •Метод одновременного считывания
- •Построение ацп
- •Сравнительные характеристики ацп различной архитек- туры
- •Параметры ацп и режимы их работы
- •Максимальная потребляемая или рассеиваемая мощность
- •Глава 6. Измерительные информационные системы
- •Стадии проектирования иис:
- •Роль информационных процессов
- •Виды и структуры измерительных информационных систем
- •Основные компоненты измерительных информационных систем
- •Математические модели и алгоритмы измерений для измерительных информационных систем
- •Нет Корректировка алгоритма измерения Измерение
- •Разновидности измерительных информационных систем
- •Многоточечные (последовательно-параллельного дей- ствия) ис
- •Аппроксимирующие измерительные системы (аис).
- •Телеизмерительные системы
- •Системы автоматического контроля
- •Системы технической диагностики
- •Системы распознавания образов
- •Особенности проектирования измерительных информационных систем
- •Интерфейсы информационно-измерительных систем
- •Заключение
- •Список литературы
- •Основные и производные единицы Основные единицы измерения
- •Приборы для измерения электрической мощности и количества электричества
- •Приборы для измерения электрического сопротивления, емкости, индуктивности и взаимной индуктивности
- •И угла сдвига фаз
- •Прочие электроизмерительные приборы
- •Электронные измерительные приборы и устройства
- •Средства измерений и автоматизации
- •ГосТы, осТы и нормативные документы иис
Глава 1. Основныепонятияи определения измерительной техники
Основные понятия и определения метрологии
Метрология – (от греч. metron – мера, logos – учение) – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Теоретическая (фун- даментальная) метрология – раздел метрологии, предметом которого является разработка фундаментальных основ метроло- гии. Законодательная метрология – раздел метрологии, пред- метом которого является установление обязательных техниче- ских и юридических требований по применению единиц физиче- ских величин, эталонов, методов и средств измерений, направ- ленных на обеспечение единства и необходимости точности из- мерений в интересах общества. Практическая (прикладная) метрология – раздел метрологии, предметом которого являются вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии.
Основные задачи метрологии. К основным задачам теорети- ческой метрологии относятся:
установление рациональнойноменклатуры единиц физиче- ских величин;
создание и совершенствование системы воспроизведения, хранения и передачи размеров единиц;
установление номенклатуры, методов нормирования, оценки и контроля показателей точности результатов измерений и мет- рологических характеристик средств измерений;
разработка оптимальных (в соответствии с принятыми для каждой измерительной задачи критериями оптимальности) прин- ципов, приемов и способов обработки результатовизмерения.
На практике задачи метрологии претворяют в жизнь метроло- гические службы, созданные в соответствии с законодательством для выполнения работ по обеспечению единства измерений и для осуществления метрологического контроля и надзора. Различают государственную метрологическую службу, метрологические службы государственных органов управления, метрологические службы юридических лиц.
Обеспечение единства измерений – деятельность метрологи- ческих служб, направленная на достижение и поддержание един- ства измерений в соответствии с законодательными актами, а также правилами и нормами, установленными государственными стандартами и другими нормативными документами по обеспе- чению единства измерений.
Единство измерений – состояние измерений, характеризую- щееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных едини- цах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимых первичными эталонами, а погрешно- сти результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы.
Работы по обеспечению единства измерений и метрологиче- скому контролю и надзору на межрегиональном имежотраслевом уровнях осуществляет государственная метрологическая служба, в пределах министерства (ведомства) – метрологическая служба государственного органа управления, а на предприятии (органи- зации) – метрологическаяслужба юридического лица.
Основные задачи метрологической службы юридических лиц. К ним относятся:
обеспечение единства и требуемой точности измерений, повышение уровня метрологического обеспечения производ- ства;
внедрение в практику современных методов и средств изме- рений, направленное на повышение уровня научных исследова- ний, эффективности производства, технического уровня и каче- ства продукции, а также иных работ, выполняемых предприяти- ем;
организация и проведение калибровки и ремонта средств из- мерений, находящихся в эксплуатации, своевременное представ- ление средств измерений на поверку;
проведение метрологической аттестации методик выполне- ния измерений, а также участие в аттестации средствизмерений и контроля;
проведение метрологической экспертизы технических зада- ний, проектной, конструкторской и технологической документа- ции, проектов стандартов и других нормативных документов;
проведение работ по метрологическому обеспечению подго- товки производства;
участие в аттестации испытательных подразделений, в под- готовке к аттестации производств и сертификации систем каче- ства;
осуществление метрологического надзора за состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами, применяемыми для калиб- ровки средств измерений, соблюдением метрологических правил и норм, нормативных документов по обеспечению единства из- мерений.
Физическая величина – одно из свойств физического объек- та (физической системы, явления или процесса), общее в каче- ственном отношении для многих физических объектов, но в ко- личественном отношениииндивидуальное длякаждого из них.
Размер физической величины – количественная определен- ность физической величины, присущая конкретному материаль- ному объекту, системе, явлению или процессу.
Значение физической величины – выражение размера физи- ческой величины в виде некоторого числа принятых для нее еди- ниц.
Единица измерения физической величины – физическая ве- личина фиксированного размера, которой присвоено числовое значение, равное единице, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин.
При измерениях используют понятия истинного и действи- тельного значения физической величины. Истинное значение физической величины – значение величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отно- шении соответствующую физическую величину. Истинное зна- чение физической величины может быть соотнесено с понятием абсолютной истины. Его можно получить только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенство- ванием методов и средств измерений. Действительное значение физической величины – это значение физической величины, по- лученное экспериментальным путем и настолько близкое к ис- тинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовановместо него.
Измерение физических величин. Измерение – совокупность операций по применению технического средства, хранящего еди- ницу физической величины, обеспечивающих нахождение соот- ношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.
Например, прикладываялинейку с делениями к какой-либо детали, по сути, сравнивают ее размер с единицей, хранимой ли- нейкой, и, произведя отсчет, получают значение величины (дли-
ны, высоты, толщины и других параметров детали); с помощью измерительного прибора сравнивают размер величины, преобра- зованной в перемещение указателя, с единицей, хранимой шка- лой этого прибора, и проводят отсчет.
Приведенное определение понятия «измерение» удовлетворя- ет общему уравнению измерений, что имеет существенное значе- ние при упорядочении системы понятий в метрологии.
Характеристики измерений. Измерение – сложный процесс и важными для него являются следующие характеристики: прин- цип и метод измерений, результат, погрешность, точность, схо- димость, воспроизводимость, правильность и достоверность.
Принцип измерений – физическое явление или эффект, поло- женное в основу измерений. Примеры: применение эффекта Джозефсона для измерения электрического напряжения, эффекта Доплера для измерения скорости; использование силы тяжести при измерении массы взвешиванием.
Метод измерения – прием или совокупность приемов срав- нения измеряемой физической величины с ее единицей в соот- ветствии с реализованным принципом измерений. Пример: изме- рение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями (мерами массы с известным значением).
Результат измерения – значение величины, полученное пу- тем ее измерения.
Погрешность результата измерений – отклонение результа- та измерений от истинного (действительного) значения измеряе- мой величины.
Точность результата измерений – одна из характеристик каче- ства измерений, отражающая близость к нулю погрешности резуль- тата измерения. Высокая точность измерения соответствует малым погрешностям. Количественно точность оценивают обратной вели- чиной модуля относительной погрешности, например, если относи- тельная погрешность составляет 0,01, то точность равна 100.
Сходимость результатов измерений – близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью. Сходи- мость измерений отражает влияние случайных погрешностей на результат измерения.
Воспроизводимость – близость результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными мето- дами и средствами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям (температура, давление, влажность и др.).
Правильность – характеристика качества измерений, отра- жающая близость к нулюсистематическихпогрешностей в их результатах.
Достоверность – характеристика качества измерений, отра- жающая доверие к их результатам, которая определяется вероят- ностью (доверительной) того, что истинное значение измеряемой величины находится в указанных границах (доверительных). Из- мерения делят на достоверные и недостоверные в зависимости от того, насколько известны вероятностные характеристики их от- клонения от действительного значения измеряемых величин.