Г.П. Саламатов

Е.В. Попова

Учебное пособие

Братск 2002

Министерство образования Российской Федерации

Братский государственный технический университет

Г.П. Саламатов

Е.В. Попова

Основы метрологии и измерение электрических величин

Учебное пособие

Братск 2002

УДК 621.3

Саламатов Г.П., Попова Е.В. Основы метрологии и измерение электрических величин: Учебное пособие. - Братск: БрГТУ, 2002. – 96 с.

Учебное пособие включает основное содержание курса «Информационно-измерительная техника в электроэнергетике».

Предназначено для студентов, обучающихся по специальностям 10.02 и 10.04.

Рецензент В.В. Потапов, канд. техн. наук, заведующий кафедрой электроснабжения и электротехники ИрГТУ.

Печатается по решению издательско-библиотечного совета.

Введение

Уровень развития электроизмерительной техники в значительной степени определяет состояние технического прогресса в отраслях народного хозяйства. Самые различные отрасли, в том числе электроэнергетика, опираются на измерение электрических величин, а многие неэлектрические величины измеряются путем их преобразования электрическими методами. Без качественной электроизмерительной техники невозможны проведение научных исследований, освоение новых технологических процессов, реализация программ энергосбережения. Огромный объем информации о режимах электроэнергетических объектов станет полезным только при условии правильности проведения измерений и обеспечения их единства. Это требует соответствующей метрологической подготовки будущего инженера-электроэнергетика.

К сожалению, учебной литературы по измерительной технике совершенно недостаточно, к тому же значительная ее часть издавалась более 10 лет назад.

Предлагаемое пособие, предназначенное для студентов специальностей 10.02 и 10.04, по содержанию и объему соответствует программе дисциплины «Информационно-измерительная техника», и в определенной степени позволяет решить проблему.

Вместе с тем авторы учитывали тот факт, что данная дисциплина относится к общетехническим и не ставит своей задачей подготовку специалистов в области метрологии и измерительной техники.

1. Общие сведения о метрологии

1.1. Основные понятия и определения

Метрология – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства, способах достижения требуемой точности.

Измерением называется нахождение значения физической величины опытным путем с использованием специальных технических средств – средств измерения. Под физической величиной понимают свойство объекта, общее для множества однородных объектов в качественном и индивидуальное в количественном отношениях. Количественное содержание физической величины в данном объекте называют размером физической величины. Теоретические рассуждения и расчеты не могут дать полного представления об исследуемом объекте, поэтому измерения являются важнейшим элементом научной и практической деятельности человека.

Одной из задач метрологии является обеспечение единства измерений. Под единством понимают такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности известны с заданной точностью. Единство измерений позволяет сопоставлять результаты измерений, выполненные с использованием различных методов и средств в различных местах и в разное время. Мероприятия по обеспечению единства и требуемой точности измерений устанавливаются в законодательном порядке. Законодательная метрология включает в себя комплексы правил, требований и норм, обязательные для выполнения и нуждающиеся в контроле со стороны государства.

Для количественной оценки свойств физической величины существуют понятия «размер» и «значение», между которыми имеется принципиальное различие. Размер величины существует реально и не зависит от того, производится измерение или нет. Значение же величины появляется лишь в результате измерения и зависит от используемой единицы измерения.

В Российской Федерации, как и в подавляющем большинстве стран мира, принята Международная система единиц СИ. В ней единицы измерения подразделяются на основные, дополнительные и производные.

Основными единицами СИ являются единицы длины (метр), массы (килограмм), времени (секунда), величина электрического тока (ампер), температура (Кельвин), количества вещества (моль) и силы света (кандела). Дополнительными единицами служат плоский угол (радиан) и телесный угол (стерадиан). Единицы измерения остальных физических величин являются производными, т.е. выражаются через основные на основании известных зависимостей. Некоторое применение находят так называемые внесистемные единицы, например: киловатт-час – единица энергии, миллиметр ртутного столба – единица давления и т. д.

В целом метрология является научной основой измерительной техники, которая включает совокупность всех технических средств, необходимых для измерений.

Теоретические разделы метрологии содержат общую теорию измерений, теорию единства физических величин, теорию измерительных процедур и точности средств измерений, теорию законодательной метрологии.

Прикладные разделы включают в себя экспериментальные вопросы и законодательные акты по областям измерений.

Обеспечение выполнения требований, предъявляемых к измерениям, возложено на метрологическую службу, возглавляемую Госстандартом РФ. В состав этой службы входят научно-исследовательские институты, региональные центры стандартизации и метрологии, лаборатории государственного надзора за стандартами и измерительной техникой.

Ведомственную метрологическую службу образуют отделы министерств (ведомств), головные и базовые организации метрологической службы, а также отделы главных метрологов, организующих метрологическое обеспечение на предприятиях и в организациях. К основным задачам метрологических служб относятся осуществление надзора за средствами измерения и контроль за выполнением требований Государственной системы измерений. Обозначенные задачи осуществляются путем поверок средств измерений, метрологических ревизий и метрологических экспертиз.

Поверка средств измерений – это определение их погрешностей и установление пригодности для использования.

Метрологическая ревизия – определение соответствия используемых средств измерения и методик требованиям метрологического обеспечения данного вида деятельности.

Метрологическая экспертиза – экспертная оценка состояния средств измерения и правильности их применения и поверки.

Для вновь разрабатываемых средств измерений предусмотрена метрологическая аттестация, включающая в себя исследования в метрологических органах, установление метрологических свойств и оформление соответствующей технической документации.