Основы техники измерения и приборы

Измерить какую-нибудь величину - это значит сравнить ее с другой однородной величиной (мерой), принятой за единицу измерения.

Измерения бывают прямые, косвенные и совокупные.

Прямые - сравнение измеряемой величины с единицей измерения при помощи меры или измерительного прибора, шкала которого отра­жена в единицах измерения. Прямые различают:

- непосредственного сравнения - измеряемая величина сравни­вается с эталонной;

- дифференциальные - определяемая величина есть разность между измеренной величиной и эталоном;

- компенсационные (нулевые) - измеряют другую физическую ве­личину, скомпенсировавшую изменение искомой.

Косвенные - искомая величина определяется по результатам измерений другой величины, связанной с ней однозначной (математической зависимостью).

Совокупные - искомая величина определяется путем решения системы уравнений, полученных из совокупности прямых измерений одной или нескольких однородных величин.

При измерении разграничивают понятия: истинное и действительное значение физической величины, текущее значение или результаты измерений.

Истинным значением физических величин называются значения, идеальным образом отражающие свойства данного объекта как в количественном, так и в качественном отношениях. Они не зависят от средств нашего познания и являются той абсолютной истиной, к которой мы стремимся, пытаясь выразить их в виде числовых значений. Истинное значение получить невозможно.

Действительным значением физической величины называется значение, найденное экспериментально по образцовому прибору и настолько приближающееся к истинному, что для данной цели оно может быть использовано вместо него. Текущими значениями физической величины называются результаты измерений, полученные с интервалом времени на рабочем приборе.

Измерительный прибор - это средство измерений, служащее для выработки сигнала информации о величине параметра.

Основными средствами измерений являются датчики и контрольные приборы.

Если информация о величине представлена в доступной форме для восприятия наблюдателя, то это контрольный прибор.

На шкале контрольного прибора указывается измеряемый параметр, класс точ­ности, система прибора, рабочее положение, градуировка и т.д.

Основная классификация измерительных приборов по роду измеряемой величины (температура, давление, расход, уровень, влажность, вязкость и т.д.).

Дополнительная классификация:

- по назначению: технические (рабочие), образцовые и эталонные, контрольные и лабораторные;

- по характеру показаний: показывающие, самопишущие (регистрирующие), суммирующие (счетчики);

- по принципу действия: электрические, пневматические, меха­нические, гидравлические, радиоактивные и др.;

- по месту расположения: щитовые, местные;

- по условиям работы: стационарные, переносные;

- по габаритам: нормальные, крупные, миниатюрные.

Основные характеристики прибора:

1) статическая характеристика х_вых = f(х_вх)_;

2) динамическая характеристика х_вых = f(х_вх, );

3) чувствительность ;

4) порог чувствительности - минимальное значение входной величины при котором начинает изменяться выходная величина;

5) номинальная погрешность - максимально допустимая погрешность.

Достоверность измерений количественно оценивается величиной погрешности: абсолютной, относительной и приведённой относительной погрешностями.

а) абсолютная - это алгебраическая разность между измеренным и действительным значением измеряемой величины  = А_изм - А_д;

б) относительная - это отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины выраженное в % ;

в) относительная приведенная - отношение абсолютной погрешности к диапазону шкалы прибора выраженное в процентах в % .

где - начало и конец шкалы измерительного прибора.

Обобщенной характеристикой при этом является класс точности - наибольшее допустимое значение основной приведенной погрешности, устанавливаемое изготовителем прибора (для приборов контроля от 0,2 до 4,0).

Приборы необходимо периодически поверять. Поверка - это мероприятия, проводимые с целью определения исправности приборов к работе (работоспособности):

- снятие результатов измерения с поверяемого и поверяющего приборов (класс точности поверяющего должен быть в 3-4 раза выше);

- определение погрешности поверяемого прибора;

- сравнение погрешностей с классом точности поверяемого при­бора и определение его работоспособности;

- настройка или ремонт прибора.