Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ярославский государственный технический университет»

Кафедра «Технология металлов»

Работа защищена

с оценкой __________

____________ Е. Ф. Трофимов

____________

Динамические измерения

Расчетно-графическая работа (реферат)

По курсу «Автоматизация изменений, испытаний и контроля»

ЯГТУ 200503.65-024 Р

Задание выполнила

студентка гр. ЭСК-52

____________ Т. В. Серова

____________

2013

Содержание:

Введение…………………………………………………………………………...3

Статистические и динамические измерения……………………………………5

Классификация и основные характеристики измерений………………………7

Теорема Котельникова…………………………………………………………...9

Фильтр и динамическая погрешность………………………………………….10

Список литературы………………………………………………………………13

Введение

Измерение - совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом средстве (средстве измерений). Получившееся значение называется числовым значением измеряемой величины, числовое значение совместно с обозначением используемой единицы называется значением физической величины. Измерение физической величины опытным путём проводится с помощью различных средств измерений - мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, систем, установок и т. д. Измерение физической величины включает в себя несколько этапов: 1) сравнение измеряемой величины с единицей; 2) преобразование в форму, удобную для использования (различные способы индикации).

Принцип измерений - физическое явление или эффект, положенное в основу измерений.

Метод измерений - приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений.

Динамическое измерение - измерение величины, размер которой изменяется с течением времени. Быстрое изменение размера измеряемой величины требует ее измерения с точнейшим определением момента времени.

Признаком, по которому измерение относят к статическому или динамическому, является динамическая погрешность при данной скорости или частоте изменения измеряемой величины и заданных динамических свойствах СИ. Предположим, что она пренебрежимо мала (для решаемой измерительной задачи), в этом случае измерение можно считать статическим. При невыполнении указанных требований оно является динамическим.

Динамическая погрешность измерений - погрешность результата измерений, свойственная условиям динамического измерения. Динамическая погрешность появляется при измерении переменных величин и обусловлена инерционными свойствами средств измерений. Динамической погрешностью средства измерений является разность между погрешностью средства измерений в динамических условиях и его статической погрешностью, соответствующей значению величины в данный момент времени. При разработке или проектировании средства измерений следует учитывать, что увеличение погрешности измерений и запаздывание появления выходного сигнала связаны с изменением условий.

Статические и динамические погрешности относятся к погрешностям результата измерений. В большей части приборов статическая и динамическая погрешности оказываются связаны между собой, поскольку соотношение между этими видами погрешностей зависит от характеристик прибора и характерного времени изменения величины.

Статистические и динамические измерения

Рассмотренные режимы работы средств измерений приведены на рис. 1. Измерения постоянных величин в установившемся режиме, а также измерения в стационарном режиме изменяющихся во времени процессов относят к статическим. Измерения постоянных величин в переходном режиме, меняющихся во времени величин в стационарном режиме, а также любые измерения в нестационарном режиме как самих величин, так и параметров протекающих во времени процессов относят к динамическим.

Рис. 1. Связь между характером измерений  и режимами работы средств измерений.

При статических измерениях имеется возможность воспользоваться градуировкой шкалы отсчетного устройства по известным входным воздействиям. Связь между входным воздействием и откликом на него устанавливается функцией преобразования средств измерений.

При динамических измерениях существенную роль играют инерционные свойства средств измерений. Они учитываются его динамическими характеристиками, которые могут быть полными и частными.

Полные динамические характеристики исчерпывающим образом описывают инерционные свойства средств измерений. К ним относятся: уравнения динамики, передаточная функция, комплексный коэффициент преобразования (совокупность амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик), переходная характеристика, импульсная характеристика.

Частные динамические характеристики отражают лишь некоторые инерционные свойства средств измерений. Это отдельные параметры полных динамических характеристик или некоторые величины, определяющие динамику протекающих процессов: время установления показаний, ширина пропускания частот и т.д.

На динамические характеристики средств измерений устанавливаются нормы. Соответствие этим нормам проверяется при поверке средств измерений. С этой целью в качестве входных воздействий используются так называемые испытательные сигналы. Наиболее распространенные из них – это единичная ступень, единичный импульс, монохроматическое колебание, показанные на рис. 2.

Рис. 2. Испытательные сигналы:  а – единичная ступень; б – единичный импульс; в – монохроматическое колебание

Переходная характеристика экспериментально определяется как отклик средства измерений на входное воздействие в виде единичной ступени.

Импульсная характеристика экспериментально определяется как отклик средства измерений на входное воздействие в виде единичного импульса.

При экспериментальном определении динамических характеристик приходится считаться с тем, что реальные сигналы отличаются от теоретических моделей. Возможно, более точное воспроизведение испытательных сигналов составляет главную проблему метрологического обеспечения динамических измерений.

Классификация и основные характеристики измерений

Классификация измерений:

1. По признаку точности - равноточные и неравноточные измерения.

Равноточные измерения - определенное количество измерений любой величины, произведенных аналогичными по точности средствами измерений в одинаковых условиях.

Неравноточные измерения - определенное количество измерений любой величины, произведенных отличными по точности средствами измерений и (или) в различных условиях.

2. По числу измерений - однократные и многократные измерения.

Однократное измерение - измерение, произведенное один раз.

Многократное измерение - измерение одного размера величины, результат этого измерения получают из нескольких последующих однократных измерений (отсчетов).

3. По характеру изменения измеряемой величины - статические и динамические измерения.

Динамическое измерение - измерение величины, размер которой изменяется с течением времени. Быстрое изменение размера измеряемой величины требует ее измерения с точнейшим определением момента времени. Например, измерение расстояния до уровня поверхности Земли с воздушного шара или измерение постоянного напряжения электрического тока. По существу динамическое измерение является измерением функциональной зависимости измеряемой величины от времени.

Статическое измерение - измерение величины, которая принимается в соответствии с поставленной измерительной задачей за неизменяющуюся на протяжении периода измерения. Например, измерение линейного размера изготовленного изделия при нормальной температуре можно считать статическим, поскольку колебания температуры в цехе на уровне десятых долей градуса вносят погрешность измерений не более 10 мкм/м, несущественную по сравнению с погрешностью изготовления детали.

4. По цели измерения - технические и метрологические измерения.

Технические измерения- измерения с целью получения информации о свойствах материальных объектов, процессов и явлений окружающего мира.

Технические измерения проводят, как правило, при помощи рабочих средств измерений. Однако нередко к проведению особо точных и ответственных уникальных измерительных экспериментов привлекают эталоны.

Метрологические измерения- измерения для реализации единства и необходимой точности технических измерений.

5. По используемым размерам единиц - абсолютные и относительные измерения.

Относительное измерение - измерение отношения величины к одноименной величине, занимающее место единицы. Например, относительным измерением является определение активности радионуклида в источнике методом измерения ее отношения к активности радионуклида в ином источнике, аттестованном как эталонная мера величины.

Абсолютное измерение - это измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величии и (или) использовании значений фундаментальных физических констант.

6. По способу получения результата измерений - совокупные, совместные, косвенные и прямые измерения.

Прямое измерение - это измерение, проведенное при помощи средства измерений, хранящего единицу или шкалу измеряемой величины. Как пример, измерение длины изделия штангенциркулем, электрического напряжения вольтметром и т.п.

Косвенное измерение - измерение, когда значение величины определяют на основании результатов прямых величин, функционально связанных с искомой.

Совокупные измерения - когда проводят измерения одновременно нескольких однородных величин, когда значения этих величин находят путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях различных сочетаний этих величин.

Классический пример совокупных измерений - калибровка набора гирь по одной эталонной гире, проводимая путем измерений различных сочетаний гирь этого набора, и решения полученных уравнений.

Совместные измерения - проводимые одновременно измерения двух или нескольких разнородных величин для определения зависимости между ними.