- •Измерение физических величин
- •Часть 1
- •Введение
- •Глава 1. Виды и методы измерений физической величины
- •1.1. Виды измерений физических величин
- •1.1.1. Прямые измерения физических величин
- •1.1.2. Косвенные измерения физических величин
- •1.1.3. Совокупные измерения физических величин
- •1.2. Методы измерения физических величин
- •1.2.1. Методы непосредственной оценки
- •1.2.2. Методы сравнения
- •1.3. Погрешности измерения физической величины
- •1.3.1. Виды погрешностей измерения физических величин
- •1.3.1.1. Классификация погрешностей по закономерности проявления
- •1.3.1.2. Классификация погрешностей по форме выражения
- •1.3.2. Оценка погрешности измерения физическойвеличины
- •1.3.2.1. Оценка величины систематической погрешности
- •1.3.2.2. Оценка величины случайной погрешности
- •Оценка истинного значения измеряемой величины
- •1.3.2.3. Учет систематической и случайной ошибок
- •1.3.2.4. Правила округления погрешности и результата измерения
- •Целая часть числа абсолютной погрешности равна нулю
- •1.3.3. Ошибки прямых измерений
- •1.3.4. Ошибки косвенных измерений
- •1.3.4.1. Ошибку измерения определяют погрешности измерительных приборов
- •1.3.4.2. Ошибку измерения определяют случайные ошибки
- •1.4. Минимизация погрешности измерения физической величины
- •1.4.1. О точности вычислений
- •1.4.2. Погрешность определения погрешности
- •1.4.3. Необходимое число измерений
- •Приложение 1.1.
- •Приложение 1.2.
- •Приложение 1.3.
- •Лабораторная работа №4
- •Часть 1. Метод взвешивания:
- •Часть 2. Метод подсчета площади:
- •Глава 2. Средства электрических измерений
- •2.1. Классификация средств электрических измерений
- •2.1.1. Меры
- •2.1.2. Измерительные преобразователи
- •Основные свойства измерительных преобразователей
- •2.1.3. Электроизмерительные приборы
- •1.1.3.1. Способы классификации электроизмерительных приборов
- •2.1.3.2. Характеристики электроизмерительных приборов
- •2.1.4. Электроизмерительные установки
- •2.1.5. Измерительные информационные системы
- •2.2. Способы выражения и нормирования пределов допускаемых погрешностей
- •Основные погрешности средств измерений[1,2,5,6]
- •2.3. Классы точности средств измерений
- •2.3.1. Классы точности
- •2.3.2. Обозначение классов точности средств измерений в документации
- •2.3.3. Обозначение классов точности на средствах измерений
- •Приложение 2.1.
- •Приложение 2.2.
- •Прибор имеет шкалу 50 200 в. Класс точности на корпусе прибора обозначается одним числом.
- •Приложение 2.3.
- •3. Образцовые средства измерений
- •Приложение 2.4.
- •Использованная литература
- •Глава 1. Виды и методы измерений физической величины 4
- •Глава 2. Средства электрических измерений 85
Глава 1. Виды и методы измерений физической величины
Физические законы, отражая закономерные связи между явлениями природы, выражены в математических формулах с помощью физических величин, которые характеризуют как свойства различных объектов, так и явления, пртекающие во времени. Количественная оценка или измерение физической величины– это практическая операция, в результате которой мы узнаем, во сколько раз измеряемая величина (данная физическая величина) больше или меньше эталона, принятого за единицу измерения.
Результат измерения представляет собой, как правило, именованное число, в состав которого входят численное значение измеренной физической величины и абсолютная погрешность ее измерения ().Термин именованное число обозначает присутствие единицы измерения физической величины.
Пример:- напряжение U=(1,5 0,1) В;
- сила тока =(0,27 0,01) А;
- частота f =(528 5) Гц;
- скорость V=(100 5) км/час.
При необходимости указывается также относительная погрешность измерения выбранной физической величины.
Пример:напряжение U=(1,5 0,1) В;
= 2,5%.
1.1. Виды измерений физических величин
Взависимости от способа получения ожидаемого результата все виды измерений можно разделить на три основные группы (виды):прямые, косвенные и совокупные [1,2] (рис. 1). Применяемые технические средства измерений, простота или сложность техники эксперимента, параметры точности (приборной и методической) при отнесении последних к той или иной группе (виду) не учитываются.
1.1.1. Прямые измерения физических величин
Прямыми измерениями физических величин называют измерения, результат которых получается непосредственно из экспериментальных данных.
В процессе получения измерительной информации используются электроизмерительные приборы, градуированные в установленных единицах физических величин.
Пример:для измерения силы тока используются амперметры, напряжения - вольтметры, температуры - различные термометры и т.п.
К прямым измерениям можно также отнести те, где искомая величина определяется непосредственным сравнением ее с мерой.
Пример:определение сопротивления резистора при помощи образцовой меры сопротивления (при помощи уравновешенного моста).
Условно прямое измерение можно выразить соотношением
, (1) .
где Y – искомое значение измеряемой величины (измеряемая величина), а Х – значение, полученное непосредственно в результате измерения (измеренное значение).
1.1.2. Косвенные измерения физических величин
Косвенными измерениями физических величин называют такие, при которых искомые значения измеряемой величины находится из зависимости между этой величиной и величинами, определяемыми путем прямого измерения.
Пример:- объем кубаVвычисляют по длине его ребраLкак, мощностьР, рассеиваемую в какой-либо нагрузке в цепях постоянного тока вычисляют по формуле, при этом напряжениеUизмеряют вольтметром, а величину токаI – амперметром, скорость- по пройденному путиSза отрезок времениt.
В магнитных измерениях ряд магнитных величин находятся по измеренным значениям магнитного параметра, например, по индукции В (или намагниченности I ) и соответствующим им значениям перемагничивающего поля Н.
Пример:амплитудная магнитная проницаемость (начальнаяи максимальная, как правило [3]), максимальное энергетическое произведение(BH)maxпо максимуму на зависимостии т.п.
В случае косвенных измерений искомая величина находится из соотношения
, (2) .
где Y – искомое значение измеряемой величины, а Х1, Х2, …, Хn – значения измеренных величин.