- •Тема 1.1 Вступ. Метрологія - наука про вимірювання Основні поняття про фізичні величини та їх вимірювання
- •1. Метрологія як наука про вимірювання
- •2 . Поняття фізичної величини
- •3. Вимірювання фізичної величини
- •4. Прямі і непрямі вимірювання
- •5. Сигнали вимірювальної інформації
- •6. Основи метрологічного забезпечення
- •7. Повірка. Класифікація повірок
- •Контрольні запитання:
- •Тема 1.2 Похибки вимірювань. Обробка результатів вимірів
- •1. Основні поняття та особливості
- •2. Класифікація похибок
- •2.1 За причиною виникнення
- •2.2 За способом вираження
- •2.3 За залежністю від вимірюваної величини
- •2.4 За характером зміни
- •2.5 За умовами вимірювання
- •2.6 За режимом вимірювання
- •3. . Підвищення точності засобів вимірювання
- •Контрольні запитання:
- •Тема 1.3 Засоби вимірювання
- •Основні положення.
- •1. Основні положення
- •2. Засоби вимірювання, за допомогою яких здійснюють операції вимірювання
- •3. Засоби вимірювання, за допомогою яких здійснюють процедуру вимірювання
- •4. Основні метрологічні характеристики і класи точності засобів вимірювання
- •Контрольні запитання:
- •Тема 2.1 Вимірювання струмів і напруг
- •1. Загальні поняття
- •2. Вимірювання струмів і напруг приладами прямої дії
- •3. Схеми увімкнення амперметрів і вольтметрів. Методична похибка при вимірюванні струму і напруги
- •4. Електронні аналогові та цифрові вольтметри та амперметри
- •5. Вимірювання струмів і напруг компенсаторами (потенціометрами) постійного та змінного струмів
- •6. Міри електричних величин
- •7. Електромеханічні вимірювальні перетворювачі
- •8. Вимірювальні трансформатори струму і напруги
- •Контрольні запитання:
- •Тема 2.2 Масштабні вимірювальні перетворювачі струму і напруги
- •1. Застосування вимірювальних перетворювачів роду фізичної величини
- •2. Шунти
- •3. Додаткові опори
- •4. Подільники напруги
- •Контрольні запитання:
- •Тема2.3 Вимірювання електричної потужності і енергії
- •1. Основні поняття
- •2. Вимірювання електричної потужності прямими методами
- •3 Опосередковане вимірювання потужності
- •4. Вимірювання потужності у трифазних електричних колах Вимірювання активної потужності у трифазних електричних колах
- •Вимірювання реактивної потужності у трифазних електричних колах
- •Контрольні запитання:
- •Тема 2.4 Вимірювання частоти, інтервалів часу, фази
- •1. Електромеханічні частотоміри
- •2. Цифрові методи вимірювання частоти, періоду, інтервалів часу
- •3. Вимірювання різниці фаз
- •Контрольні запитання:
- •Тема 2.5 Цифрові вимірювальні прилади
- •1. Основні поняття
- •2. Інформаційні процедури цифрових вимірювальних приладів
- •3. Аналого-цифрові та цифро-аналогові перетворювачі
- •Контрольні запитання:
- •Тема 3.1 Вимірювальні генератори
- •1. Визначення і класифікація
- •2. Основні характеристики
- •3. Генератори синусоїдального струму
- •4. Генератори імпульсних сигналів
- •5. Універсальні генератори
- •Контрольні запитання:
- •Тема 3.2 Електронні осцилографи
- •1. Призначення осцилографа
- •2. Будова осцилографа
- •3. Параметри осцилографа
- •Контрольні запитання:
- •Тема 3.3 Вимірювальні підсилювачі
- •1. Вимірювальні підсилювачі
- •2. Принцип роботи
- •4. Операційний підсилювач
- •Контрольні запитання:
- •Тема 3.4 Вимірювання параметрів електротехнічних і радіотехнічних пристроїв
- •1. Характеристика основних параметрів електротехнічних пристроїв
- •2. Міри електричного опору, ємності, індуктивності, взаємної індуктивності
- •3. Вимірювання електричного опору
- •3.1 Вимірювання опорів за допомогою магнітоелектричного вимірювального механізму
- •3.2 Вимірювання опорів за допомогою одинарних мостів постійного струму
- •3.3 Вимірювання опорів методом заміщення
- •3.4 Опосередковані вимірювання опору
- •4. Вимірювання електричного опору, ємності, індуктивності мостами змінного струму
- •Контрольні запитання:
Контрольні запитання:
-
Що таке похибка вимірювання ?
-
Назвіть основні види похибок вимірювання.
-
Які особливості систематичних похибок ?
-
Якими способами можна зменшити систематичну похибку ?
-
Що таке основна і додаткові похибки ?
-
За яких умов виникає динамічна похибка ?
-
Якими способами можна підвищувати точність засобів вимірювання ?
Тема 1.3 Засоби вимірювання
План
-
Основні положення.
-
Засоби вимірювання, за допомогою яких здійснюють операції вимірювання.
-
Засоби вимірювання, за допомогою яких здійснюють процедуру вимірювання.
-
Основні метрологічні характеристики і класи точності засобів вимірювання.
1. Основні положення
Вимірювання — це експериментально-інформаційна процедура, яка здійснюється за допомогою спеціальних технічних засобів — засобів вимірювання. Засоби вимірювання обов'язково мають нормовані метрологічні характеристики. Технічні засоби, за допомогою яких можна вимірювати фізичні величини, але метрологічні характеристики яких не нормовано, не належать до засобів вимірювання.
Засобами вимірювання можна реалізовувати окремі вимірювальні операції (відтворення, порівняння, вимірювальне перетворення) і вимірювальну процедуру в цілому.
2. Засоби вимірювання, за допомогою яких здійснюють операції вимірювання
Складну багатоетапну процедуру, якою є вимірювання, в цілому можна розділити на окремі вимірювальні операції — відтворення, перетворення і порівняння фізичних величин.
Засоби вимірювання, за допомогою яких здійснюють окремі вимірювальні операції, поділяються на: міри, компаратори , вимірювальні перетворювачі.
Міра — це засіб вимірювання, призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру із заданою точністю.
Рис.1.1
Отже, міра — це засіб вимірювання, на вхід якого надходить значення відтворюваної величини, тобто число NХ а на виході — відтворена із заданою точністю величина xn .
Міри поділяються на еталони, зразкові та робочі.
Еталони займають чільне місце серед мір, мають найвищу точність і призначені для відтворення та зберігання одиниць фізичних величин з метою передачі їх розміру зразковим мірам. Зразкові міри передають розмір фізичних величин робочим мірам які призначені для визначення метрологічних характеристик засобів вимірювання. Крім того, міри поділяються на однозначні, якщо відтворюють фізичну величину одного розміру, і багатозначні, якщо відтворюють багато значень фізичної величини у деякому діапазоні.
Вимірювальний перетворювач — це засіб вимірювання, призначений для перетворювання, зберігання і передачі сигналу вимірювальної інформації у формі, яка недоступна для безпосереднього сприйняття спостерігачем. На вхід вимірювального перетворювача подається вхідна фізична величина X, а на виході отримуємо вихідну фізичну величину У (рис. 1.2).
Рис 1.2
Якщо вхідна Х і вихідна У фізичні величини різнорідні, то такий вимірювальний перетворювач називається вимірювальний перетворювач роду фізичної величини. Прикладом такого вимірювального перетворювача є термоперетворювач (термопара), вхідною величиною якого є температура, а вихідною — електрорушійна сила.
У вимірювальних перетворювачах без перетворення роду фізичної величини вхідна Х і вихідна У фізичні величини — однорідні. Наприклад, вхідною і вихідною величиною перетворювача амплітудних значень є напруга.(трансформатор).
Якщо залежність між вхідною Х і вихідною У величинами вимірювального перетворювача нелінійна Y=f(X), то такі вимірювальні перетворювачі називаються функціональними вимірювальними перетворювачами, якщо ж залежність лінійна Y=kX і величини Х і У — однорідні, то такі перетворювачі називаються масштабними вимірювальними перетворювачами і призначені для зміни розміру величини в задане число раз без зміни роду величини.
Відношення розміру фізичної величини на виході масштабного перетворювача Хвих до розміру однорідної фізичної величини на вході Хвх називається коефіцієнтом перетворення.
Прикладами масштабних перетворювачів можуть бути шунти для амперметрів, додаткові опори для вольтметрів, вимірювальні трансформатори струму, напруги та ін.
Залежно від форми сигналу вимірювальної інформації на вході і виході вимірювальні перетворювачі є такі: аналогові; аналого-цифрові (АЦП); цифроаналогові (ЦАП); цифрові.
Вимірювальний перетворювач, який безпосередньо взаємодіє з об'єктом вимірювання, називається первинним вимірювальним перетворювачем.
Первинні вимірювальні перетворювачі, які розміщуються безпосередньо на об'єкті дослідження і віддалені від місця обробки інформації, називаються датчиками.
Вимірювальну операцію порівняння фізичних величин виконують за допомогою засобу вимірювання, який називається компаратором. Іноді для нього застосовують термін — нуль-індикатор. У аналогових вимірювальних пристроях як нуль-індикатор застосовують гальванометри, які мають високу чутливість.
Рис 1.3
Компаратор має два входи і один вихід (рис. 1.3).
На один вхід компаратора подається вимірювана величина X, або вихідна величина вимірювального перетворювача, а на другий вхід — однорідна величина ХN, відтворена мірою. Вихідний сигнал компаратора є логічним сигналом, який набирає двох значень: 1, якщо вхідні величини компаратора Х та ХN — однакові, і 0, якщо вони різні:
Розглянуті засоби вимірювання здійснюють тільки окремі операції вимірювання і тому застосовуються, як правило, не окремо, а разом з іншими засобами.