Исембергенов Н.Т Методы и средства измерений и контроля электрических величин. Учебно методичный комплекс

Подождите немного. Документ загружается.

и эксплуатацией электрических средств измерений (электроизмерительных средств), т. е. средств, в

которых измерительная информация передается в основном с помощью электрического сигнала.

Измерения физических величин с помощью электрических средств измерений называют

электрическими измерениями. Следует отметить, что под измерительной (электроизмерительной)

техникой часто понимают только совокупность средств измерений (электрических средств измерений) и

способов их применения для получения измерительной информации.

Под измерениями понимают способ количественного познания свойств физических объектов.

Существуют различные физические объекты, обладающие разнообразными физическими свойствами,

количество которых неограниченно.

В результате измерений человек получает знания об объектах в виде значений физических

величин. Понятие «физическая величина» распространяют на свойства, изучаемые не только в

физике, но и в других областях науки и техники.

В ГОСТ 16263—70 «Метрология. Термины и определения» дано определение понятия

«измерение»: измерение — нахождение значения физической величины опытным путем с помощью

специальных технических средств.

В этом определении отражены следующие главные признаки понятия «измерение»:

а) измерять можно свойства реально существующих объектов познания, т. е. физические

величины;

б) измерение требует проведения опытов, т. е. теоретические рассуждения или расчеты не могут

заменить эксперимент;

в) для проведения опытов требуются особые технические средства — средства

измерений, приводимые во взаимодействие с материальным объектом;

г) результатом измерения является значение физической величины.

Принципиальная особенность измерения заключается в отражении размера физической

величины числом. Число может быть выражено любым принятым способом, например комбинацией

цифр, комбинацией уровней электрических напряжений и т. д.

Значение физической величины — количественная оценка измеряемой величины должна быть не

просто числом, а числом именованным, т. е. результат измерения должен быть выражен в

определенных единицах, принятых для данной величины. Только в этом случае результаты измерений,

полученные различными средствами и разными экспериментаторами, сопоставимы.

Теоретической основой измерений является метрология - наука об измерениях, методах и

средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Результат измерения, погрешности измерения и их классификация

При анализе значений, полученных при измерениях, следуетˆ разграничивать два понятия:

истинные значения физических величин и их опытные проявления - результаты измерений.

Истинные значения физических величин - значения, идеальным образом отражающие свойства

данного объекта, как в количественном, так и в качественном отношении. Они не зависят от средств

нашего познания и являются абсолютной истиной.

Результаты измерений, - представляют собой приближенные оценки значений величин,

найденные путем измерения, они зависят не только от них, но еще и от метода измерения, от

технических средств, с помощью которых проводятся измерения, и от восприятия наблюдателя,

осуществляющего измерения.

Разница между результатами измерения X' и истинным значением А измеряемой величины

называется абсолютной погрешностью измерения:

Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой измерительного

прибора.

Относительная погрешность измерений: - отношение абсолютной погрешности к истинной

величине. Определяется, как правило, в %.

Приведенная погрешность (измерения: - отношение абсолютной погрешности к некоторому

нормированному значению Х

Основная погрешность измерительного прибора: - погрешность, возникающая при нормальном

использовании прибора. Её можно представить в виде суммы погрешностей - аддитивной и

мультипликативной:

=a+b*X,

где а – аддитивная погрешность;

ˆˆˆˆˆˆ b – мультипликативная погрешность;

Х – текущее значение измерений.

Аддитивная погрешность – не зависит от чувствительности прибора и является постоянной для

всего диапазона измерений.

Мультипликативная погрешность – зависит от чувствительности прибора и изменяется

пропорционально текущему значению входной величины.

Интерпретация сказанного приведена на рисунке 1.1.

Но поскольку истинное значение А измеряемой величины неизвестно, то неизвестны и

погрешности измерения, поэтому для получения хотя бы приближенных сведений о них приходится в

формулу (1) вместо истинного значения подставлять так называемое действительное значение.

Действительным значением физической величины - называется ее значение, найденное

экспериментально и настолько приближающееся к истинному, что для данной цели оно может быть

использовано вместо него.

В качестве причин возникновения погрешностей можно отмечать: несовершенство методов

измерений, технических средств, применяемых при измерениях, и органов чувств наблюдателя. В

отдельную группу следует объединить причины, связанные с влиянием условий проведения

измерений.

У измерительных приборов, как правило, нормируется основная приведенная погрешность во

всем диапазоне измерений, которая называется классом точности прибора. В соответствии с ГОСТ

8.401-80 классы точности выбирают из ряда: 1*10

;1.5*10

; 2*10

; 2.5*10

; 4*10

; 5*10

; 6*10

, где n=1,

0, -1,ˆ -2, -3, ... .

Рис. 1.1

У цифровых измерительных приборов погрешность определяется из выражения:

где Х

– конечное значение диапазона измерения, Х – текущее значение измеряемой величины, c и d –

составляющие погрешности, приведенные на шкале или в паспорте цифрового прибора.

Литература 1 осн [4-35], 1 доп [3-12], 3 доп [4-20].

Контрольные вопросы

1. Как называются погрешности, возникающие вследствие отклонения условий работы прибора

от нормальных?

2.Как называется погрешность прибора, работающего в нормальных условиях?

3. Что является основной причиной возникновения вариации показаний прибора?

4. Что такое истинное значение измеряемой величины?

5. Что такое действительное значение измеряемой величины?

6. Какие условия работы приборов называются нормальными?

∆=a+bX

∆

Лекция 2. Физическая величина, Виды физических величин. Единицы физических

величин.

Физическая величина, виды физических величин

Объекты материального мира имеют бесчисленное множество различных свойств: объём, масса,

цвет и т.д. Для многих свойств применимы понятия «больше» – «меньше», например, масса Земли

больше массы Луны; вкус лимона более кислый, чем апельсина. Для некоторых свойств применимы не

только понятия «больше» – «меньше», но и во сколько раз больше или меньше: масса Земли в 81 раз

больше массы Луны (приблизительно). Но нельзя сказать, что лимон во сколько-нибудь раз, например,

в два раза кислее апельсина. А почему нельзя? Потому что для массы существует единица измерения –

килограмм – а для вкусовых ощущений она ещё не создана.

Те свойства, для которых существуют единицы измерения, называют ФИЗИЧЕСКИМИ

ВЕЛИЧИНАМИ: длина, масса, сила электрического тока и т.д.

Физические величины содержат в себе качественный и количественный признаки. Качественный

– что это за величина, например, сила электрического тока. Количественный – сколько единиц

содержится в данной физической величине, например, 5,4 А. Здесь 5,4 А – значение силы

электрического тока (далее для краткости просто «тока»). Нельзя говорить «величина тока 5,4 А»,

потому что величина – это сам ток. Надо говорить: «значение тока 5,4 А».

Измерить какую-либо физическую величину – это узнать, сколько в ней содержится единиц.

Результат измерения – это именованное число, например, 5,83 мкА.

Но как получить это число? Нужно сравнить данную величину с её единицей (или с её дольной

единицей). Единица электрического тока – ампер. Но что такое ампер? Как определена эта единица?

Вот теоретическое определение:

«Ампер равен силе не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным

прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного

сечения, расположенными в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы на каждом участке

проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2×10

–7

Н».

Совершенно ясно, что практически всё это недостижимо: бесконечная длина, вакуум.

Практически ампер воплощается в эталоне ампера.

До 1992 г. эталон ампера представлял собой т.н. «токовые весы». Это равноплечие рычажные

весы, к одному из плеч подвешен соленоид, находящийся внутри другого, неподвижного соленоида, а

к другому плечу – гири. Соленоиды соединены последовательно. При отсутствии тока гиря массой m

уравновешивает подвижный соленоид. При пропускании тока I по соленоидам возникает втягивающая

сила kI

, где k зависит от числа витков и геометрических размеров соленоидов. Она уравновешивается

гирей с массой m:

mg

откуда

I 

Главное требование к эталону – стабильность. Токовые весы дают нестабильность тока I = 1 А

практически не превышающую ± 10 мкА.

В 1992 г. введён новый эталон ампера, основанный на открытии квантовых эффектов

Джозефсона и Холла [2]. Это позволило снизить нестабильность почти на два порядка: ± 0,15 мкА.

Значение физической величины — количественная оценка измеряемой величины должна быть не

просто числом, а числом именованным, т. е. результат измерения должен быть выражен в

определенных единицах, принятых для данной величины. Только в этом случае-результаты

измерений, полученные различными средствами и разными экспериментаторами, сопоставимы.

Результат измерения практически всегда отличается от истинного значения физической

величины — значения, которое выражает размер величины абсолютно точно. Истинное значение

физической величины определить невозможно.

Отличие результата измерения от истинного значения объясняется несовершенством средств

измерений, несовершенством, способа применения средства измерений, влиянием условий вы-

полнения измерения, участием человека с его ограниченными возможностями и т. д.

Физические величины могут быть постоянными или переменными во времени. При измерении

постоянной во времени величины достаточно определить одно ее мгновенное значение. Переменные во

времени величины могут иметь квазидетерминированный или случайный характер изменения.

Квазидетерминированная физическая величина — величина, для которой известен вид

зависимости от времени, но неизвестен измеряемый параметр этой зависимости.

Случайная физическая величина — величина, размер которой изменяется во времени

случайным образом. Как частный случай переменных во времени величин можно выделить

дискретные во времени величины, т. е. величины, размеры которых отличны от нуля только в опреде-

ленные моменты времени.

Физические величины делят на активные и пассивные.

Активные величины (например, механическая сила, ЭДС источника электрического тока)

способны без вспомогательных источников энергии создавать сигналы измерительной информации

(см. далее).

Пассивные величины (например, масса, электрическое сопротивление, индуктивность) сами

не могут создавать сигналы измерительной информации. Для этого их нужно активизировать с

помощью вспомогательных источников энергии, например при измерении сопротивления резистора

через него должен протекать ток.

В зависимости от объектов исследования говорят об электрических, магнитных или

неэлектрических величинах.

Единицы физических величин

Физическую величину, которой по определению присвоено числовое значение, равное

единице, называют единицей физической величины. Размер единицы физической величины

может быть любым.

Обилие единиц для одной и той же величины – большое неудобство. В 18 веке в Европе были

сотни различных «футов». Постепенно пришли к ограниченному числу систем единиц, а идеал –одна

система для всего мира.

В 1960 году большинство стран мира приняло международную систему – в русской

транскрипции СИ (система интернациональная), в международной – SI (System International).

Как любая система единиц, она содержит несколько независимых основных единиц:

– единица длины – метр (м);

– единица массы – килограмм (кг);

– единица времени – секунда (с);

– единица силы электрического тока – ампер (А);

– единица термодинамической температуры – кельвин (К);

– единица силы света – кандела (кд);

– единица количества вещества – моль

Физические величины принимают свои значения в широких диапазонах. Чтобы избежать чисел с

большим количеством нулей, применяют кратные и дольные единицы:

–12

–9

–6

–3

1 10

пик

нан

микр

мил

кил

мег

гиг

тер

п н мк м к М Г Т

p n μ m k M G T

В последней строке – международное обозначение, в предпоследней – русское.

К дополнительным единицам относят радиан (рад) — единица плоского угла и стерадиан (ср) —

единица телесного угла.

Кроме основных и дополнительных, система единиц предусматривает множество (больше ста)

производных единиц (таблица 2.1), образуемые из основных и дополнительных при помощи

определяющих уравнений основных на основе фундаментальных физических законов. Например,

вольт:

Ас

мкг

Ас

мн

Ас

Дж

Вт













Угловые единицы не могут быть введены в число основных, так как это вызвало бы затруднение

в трактовке размерностей величин, связанных с вращением (дуги окружности, площади круга,

работа пары сил и т. п.). Вместе с тем они не являются и производными единицами, так как не

зависят от выбора основных единиц. Допускаются к применению также внесистемные единицы.

В технике связи широко применяется внесистемная логарифмическая единица децибел (дБ),

при помощи которой определяются относительные значения усиления, ослабления, нелинейных

искажений, неравномерности характеристик.

1 дБ равен 10 lg отношения двух одноименных энергетических величин (мощности, энергии)

при Р1/Р2 = 101/10 = 1,259. Для «силовых» величин (напряжения, силы тока, напряженности поля) 1

дБ равен 20 lg их отношения, если U1/U2 = 101/20 = 1,22.

Производные единицы физических величин Таблица 2.1

Для выражения количественного различия между одноименными величинами используют

понятие размер физической величины - количественное содержание в данном объекте свойства,

соответствующего понятию «физическая величина». Размер величины существует объективно,

независимо от того, знаем мы его или нет, можем его измерить или нет.

Размерность физической величины – выражение в форме степенного одночлена, составленного

из произведений символов основных физических величин в различных степенях и отражающее связь

данной физической величины с физическими величинами, принятыми в данной системе величин за

основные, и с коэффициентом пропорциональности, равным единице.

Приведенное выше определение процесса измерения предполагает, что обязательным звеном

этого процесса является единица измерения.

Все вышеизложенное предполагает узаконенность принятой терминологии и связанное с этим

существование таких понятий, как единство измерений и единообразие средств измерений.

Единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в

узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью.

Единообразие средств измерений - состояние средств измерений, характеризующееся тем, что

они проградуированы в узаконенных единицах и их метрологические свойства соответствуют нормам.

Для организации обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений в стране

создана метрологическая служба.

Метрологическая служба - сеть государственных и ведомственных органов и их деятельность,

направленная на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений в стране. Эти

органы осуществляют надзор за состоянием средств измерений и обеспечивают передачу размера

единиц физических величин от эталонов к рабочим средствам измерений.

Всякое измерение необходимо предварительно обдумать, составить план проведения измерений.

В связи с этим в теории измерений вводится такое понятие, как методика измерений.

Методика измерений - детально намеченный распорядок процесса измерений при выбранных

схеме и комплексе приборов, включающий правила, последовательность операций, количество

измерений и т.д. Применительно к одной и той же схеме измерений и данному комплексу аппаратуры

возможны различные методики, и наоборот, для проведения измерений по одной методике можно

использовать различные схемы измерений и аппаратуру.

В процессе измерений или установки параметров источников сигналов оператор снимает

отсчеты или показания.

Отсчет - это число, указываемое индикатором прибора. В стрелочных приборах отсчет - это

число, написанное у деления шкалы, на котором установилась стрелка; в цифровых - число,

Герц Гц Hz c

-1

Ньютон Н N м*кг*с

-2

Паскаль Па Pa м

-1

*кг*с

-2

Джоуль Дж J м

*кг*с

-2

Ватт Вт W м

*кг*с

-3

Кулон Кл C с*А

Вольт В V м

*кг*с

*А

-1

Фарада Ф F м

-2

*кг*с

-3

*А

-2

Ом Ом Ω м

*кг*с

-2

*А

-2

Сименс См S м

-2

*кг

-1

*с

*А

Вебер Вб Wb м

*кг*с

-2

*А

-1

Тесла Тл T кг*с

-2

*А

-1

Генри Гн H м

*кг*с

-2

*А

-2

Люмен лм lm кд*ср

Люкс лк lx м

-2

* кд*ср

Беккерель Бк Bq с

-1

Зиверт Зв Gy м

*с

-2

Грэй Гр Sv м

*с

-2

наблюдаемое на передней панели в виде светящихся цифр; иногда отсчетом является число,

написанное у деления лимба, находящегося против визирной линии.

Показание - физическая величина, соответствующая отсчету. Показание получается в

результате умножения отсчета на переводной множитель. Например, если отсчет по шкале вольтметра

20 В, переключатель «Множитель» установлен против отметки 0,1 то показание прибора будет 2 В.

Литература 1 осн [4-35], 1 доп [3-12], 3 доп [4-20].

Контрольные вопросы

1. Какие единицы измерения относиться к основным в системе СИ?

2. Приведите пример к производным единицам системы СИ?

3. Что такое результат измерении?

Лекция 3. Информация, измерительная информация. Сигналы измерительной

информации. Классификация сигналов

Информация, измерительная информация

При измерениях используют понятие «информация».

Информация — это совокупность сведений, уменьшающих начальную неопределенность знаний

об объекте. Одними из наиболее важных являются сведения о количественных характеристиках

свойств объектов, которые получают путем измерений. Такие сведения увеличивают наши знания и

уменьшают степень неопределенности знаний об объекте, т. е. измерение — информационный процесс.

Информацию о значениях измеряемых физических величин называют измерительной

информацией.

Сигналы измерительной информации

Материальный носитель информации — сигнал.

Сигналом в общем смысле является физический процесс, протекающий во времени. Сигнал,

функционально связанный с измеряемой физической величиной, называют сигналом измерительной

информации.

В средствах измерений передача, хранение и отображение информации о значениях измеряемых

величин осуществляются с помощью сигналов, которые принято называть сигналами измерительной

информации. Сигнал как материальный носитель информации представляет собой некоторый физиче-

ский процесс, один из параметров которого функционально связан с измеряемой величиной. Такой

параметр называют информативным параметром. Остальные параметры сигнала называют

неинформативными. В электрических средствах измерений наиболее часто применяют электрические

сигналы, информативными параметрами которых могут быть мгновенные значения постоянных токов

и напряжений, амплитудные, средне выпрямленные или действующие значения синусоидальных

токов и напряжений, а также их частота или фаза и др.

При прохождении сигналов в средствах измерений они могут преобразовываться из одного вида в

другой, более удобный для последующей передачи, хранения, обработки или восприятия оператором.

Существует множество различных видов сигналов.

Важным классификационным признаком сигналов является характер их изменения во времени

и по информативному параметру. По этому признаку различают непрерывные, или аналоговые, и

дискретные сигналы. Часто изменение сигнала по информативному параметру называют изменением

по уровню. Дискретные по уровню сигналы называют также квантованными сигналами. Основные

понятия, термины и определения в области измерительных сигналов устанавливает ГОСТ 16465-94

"Сигналы радиотехнические. Термины и определения". Измерительные сигналы чрезвычайно

разнообразны, их классификация по различным признакам приведена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2- Классификация измерительных сигналов.

Приведенные примеры сигналов широко используются в электрических средствах измерений.

Однако следует иметь в виду, что находят применение и другие сигналы.

Сигнал измерительной информации имеет информативный параметр — параметр,

функционально связанный с измеряемой величиной. Параметры сигнала, не связанные

функционально с измеряемой величиной, называют неинформативными параметрами.

Поскольку физическая величина изменяется случайным образом, сигнал измерительной

информации — случайный сигнал, информативный параметр которого изменяется случайным образом.

В некоторых случаях носителем информации является квазидетерминированный сигнал, т. е. сигнал, у

которого известна форма, но неизвестен информативный параметр.

Сигнал измерительной информации часто сопровождается помехой — сигналом, не несущим

измерительной информации. Помеха может быть случайной и квазидетерминированной. При

описании сигналов используют модели.

В процессе измерения любой физической величины происходят преобразования сигнала,

несущего измерительную информацию. Такие преобразования, выполняемые с установленной

погрешностью, называют измерительными преобразованиями.

При математическом анализе для упрощения считают, что при измерительных преобразованиях

происходят «преобразования» одной величины в другую, хотя фактически преобразуются сигналы.

Измерение преследует цель получить результат измерения в виде именованного числа.

Поэтому в процессе преобразований при измерении происходит образование числа, выраженного тем

или иным способом. В общем случае при измерении имеют место несколько видов измерений. На первом

этапе могут быть преобразования непрерывных сигналов — аналоговые преобразования. Затем

осуществляется аналого-цифровое преобразование, при котором получается значение измеряемой

величины в виде числа. Могут иметь место также преобразования над числом. В некоторых случаях,

например на заключительном этапе, может быть цифро-аналоговое преобразование сигнала, т. е.

получение сигнала, параметр которого пропорционален результату измерений (числу). Такой сигнал

может быть использован, например, в аналоговом регистрирующем приборе.

Литература 1 осн [4-35], 1 доп [3-12], 3 доп [4-20].

Контрольные вопросы

1. Как классифицируется измерительные сигналы?

2. Как называется носитель информации?

3. Приведите пример к информативным и неинформативным параметрам сигнала?

Лекция 4. Принципы и методы измерений. Классификация методов измерений.

Принципы и методы измерений.

Измерения как экспериментальные процедуры определения значений измеряемых величин весьма

разнообразны, что объясняется множеством измеряемых величин, различным характером их изменения

во времени, различными требованиями к точности измерений и т. д.

Измерения базируются на определенных принципах.

Принцип измерения - совокупность физических явлений, на которых основаны измерения.

Метод измерения - совокупность использования принципов и средств измерений.

Измерения в зависимости от способа обработки экспериментальных данных для нахождения

результата относят к прямым, косвенным, совместным или совокупным.

Прямые – искомое значение физической величины получают непосредственно из опыта.

Примеры: измерение длины линейкой; измерение тока амперметром и т.п., т.е. все обычные

измерения.

Косвенные – искомое значение физической величины вычисляют на основании известной

зависимости этой величины от нескольких других, значения которых получены прямыми

измерениями.

Пример: вычисление сопротивления R по измеренным значениям напряжения U и тока I.

Замечание: измерение сопротивления омметром – это прямое измерение.

Совокупные и совместные – одновременное измерение нескольких величин и нахождение

искомых значений путём решения системы уравнений.

При совокупных измеряемые величины одноимённые, при совместных – не одноимённые.

Пример совокупных измерений:

Здесь R

; R

;

– искомые сопротивления.

Треугольник разрывать нельзя. Измеряют сопротивления R

; R

между точками А, В, С,

составляют систему трёх уравнений с тремя неизвестными и находят R

; R

;

Пример совместных измерений: R = R

(1 + αθ),

где R – сопротивление при температуре θ; R

– значение R при θ = 0; α – температурный коэффициент.

Искомыми являются R

и α. Измеряют два значения R:

R = R

при θ = θ

и R = R

при θ = θ

Решение системы двух уравнений

= R

(1 + αθ

)

= R

(1 + αθ

)

даёт искомые значения R

и α.

Если R = R

(1 + αθ + βθ

), то для нахождения R

; α и β нужны три уравнения.

Замечание. Иногда совокупные и совместные измерения считают частными случаями косвенных.

Методы

измерений

Как уже указывалось, взаимодействие средств измерений с объектом основано на физических

явлениях, совокупность которых составляет принцип измерений, а совокупность приемов

использования принципа и средств измерений называют методом измерений.

Числовое значение измеряемой величины получается путем ее сравнения с известной величиной,

воспроизводимой определенным видом средств измерений — мерой.

В зависимости от способа применения меры известной величины выделяют метод

непосредственной оценки и методы сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценки (мера в явном виде не присутствует, она отражена в шкале).

Примеры: пружинные весы, амперметр со стрелкой и шкалой и т.п.

Методы сравнения с мерой (она присутствует в явном виде): нулевой метод;

дифференциальный метод; метод замещения; метод совпадений.

Методы сравнения с мерой более точные, но и более медленные.

Нулевой метод. Разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой,

доводится до нуля. Примеры: рычажные весы с гирями; равновесный

мост; компенсатор.

Равновесный мост постоянного тока:

Изменением R

уравновешивают мост, т.е. добиваются отсутствия тока

в нуль-индикаторе НИ. Легко показать, что при этом R

= R

Отсюда измеряемое сопротивление R

Обратите внимание, что при изображении НИ на схемах стрелку

внутри окружности рисуют вертикально.

Дифференциальный метод. Разность между измеряемой величиной и

величиной, воспроизводимой мерой, измеряется прибором

непосредственной оценки.

Примеры: пружинные весы с маленькой платформой, на которую

ставят гирю, когда масса на большой платформе превышает диапазон измерения по шкале;

неравновесный мост.

Неравновесный мост постоянного тока: при ΔR = 0 изменением

мост уравновешен при R

= R

; далее при ΔR ≠ 0

значение ΔR преобразуется в ток I.

Неравновесные мосты широко применяются при измерении не

электрических величин. Измеряемая величина преобразуется в

ΔR измерительным преобразователем. Например, температура

преобразуется в изменение сопротивления терморезистора.

Метод замещения. Измеряемую величину замещают известной,

и измеряют поочерёдно.

Пример: R

– искомое сопротивление; R

– известное.

Поочерёдно измеряют напряжения U

и U



; R

= R

Ток I не нужно точно устанавливать, не нужно знать его значение.

Метод совпадений. Разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой

мерой, измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов.

Примеры: штангенциркуль с нониусом; стробоскоп – метка на вращающемся теле освещается

вспышками лампы и кажется неподвижной, когда частота вспышек равна (или кратна) частоте

вращения.

Наблюдение — экспериментальная операция, выполняемая в процессе измерения, в

результате которой получают одно из группы значений величины.

В последнем случае для получения результата измерения требуется статистическая обработка

наблюдений. Измерения вероятностных характеристик случайных процессов называют

статистическими измерениями.

Измерения разделяют на статические и динамические в зависимости от режима работы

применяемых средств измерений. К статическим измерениям относят измерение, при котором сред-

ство измерений работает в статическом режиме, т. е. когда выходной сигнал средства, например

отклонение указателя, остается неизменным в течение времени использования выходного сигнала. К

динамическим измерениям относят измерение, выполняемое средством измерений в динамическом

режиме, т. е. когда выходной сигнал средства изменяется во времени так, что для получения результата

НИ

+ ΔR

+ –

измерения необходимо учитывать это изменение. Для оценки точности результатов динамических

измерений необходимо знание динамических свойств средств измерений.

Определение последовательных значений величины, изменяющейся во времени, производят для

нахождения временной зависимости изменений этой величины. В этом случае определяют ряд значений,

т. е. производят несколько измерений, причем в каждом из них измеряемой должна быть мгновенная

величина — величина, соответствующая определенному моменту времени. Если на заданном интервале

времени число измеряемых мгновенных величин конечно, то говорят о дискретных измерениях, а если

бесконечно, то это аналоговые измерения.

В зависимости от точности оценки погрешности измерения бывают с точной оценкой и с

приближенной оценкой погрешности. При измерениях с точным оцениванием погрешности учитывают

индивидуальные свойства средств измерений и контролируют условия измерений. При измерениях с

приближенным оцениванием погрешности учитывают нормативные данные о средствах измерений и

приближенно оценивают условия измерений. Последних измерений подавляющее число.

Литература 1 осн [19-23, 61-75].

Контрольные вопросы:

1. К какому виду (классу) относится измерение, выражаемое формулой Y=X, где Y-искомое

значение измеряемой величины, X-значение, непосредственно получаемое из опытных данных.

2. При каком измерении искомые значения разноименных величин определяются путем решения

системы уравнений?

3. При каком методе измерения необходимо непосредственное участие мер в процессе

измерения?

4. Чем отличается совместное измерение от совокупной?

5. Как классифицируется измерения в зависимости от режима работы средств измерения?

5 лекция. Электрическое измерение. Электроизмерительные средства измерений и их

классификация.

Электрическое измерение

Одним из разделов измерительной техники является электроизмерительная техника — область

научно-производственной деятельности людей, связанная с научными исследованиями, производством

и эксплуатацией электрических средств измерений (электроизмерительных средств), т. е. средств, в

которых измерительная информация передается в основном с помощью электрического сигнала.

Измерение - это совокупность операции по применению технического средства хранящего

единицу физической величины, обеспечивающих нахождения соотношения величины с её единицей и

получение значения этой величины.

До этого было принято другое, вошедшее во многие книги: «Измерение – это нахождение

значения физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств».

Измерение – широкое понятие. Далее мы будем заниматься электрическими измерениями. Что

это значит?

Измерения физических величин с помощью электрических средств измерений называют

электрическими измерениями.

Физические величины могут быть:

- механические – сила, давление;

- пространства и времени – длина, время, скорость;…

- тепловые – температура, теплоёмкость, теплопроводность;…

- электрические – ток, напряжение, мощность, сопротивление;…

- световые – сила света, световой поток, освещённость;

- акустические – скорость звука, звуковое давление.

Электрические величины в свою очередь можно разделить на:

- активные – ток, напряжение, э.д.с., мощность и др;

- пассивные (параметрические) – сопротивление, ёмкость, индуктивность, взаимная

индуктивность и др.

Кроме того, есть некоторые величины, неразрывно связанные с электрическими – частота,

период, фазовый сдвиг.

Под электрическими измерениями понимают:

Измерения электрических величин;

Измерения временных величин, связанных с электрическими (обычно активными);