Вопросы по метрологии.

1. Основные понятия метрологии. Классификация измерений и средств измерений. Принципы и методы измерений.

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах, обеспечивающих их единство, и способах достижения их требуемой точности.

Реализация – измерительная техника (аппараты, методы получения рез-ов, алгоритмы измерения).

Физ. величина – качественно общее, но количественно различное свойство объектов окр.мира(напряжение, ток, масса, вес).

Значение физ.величины – количество физической величины, которая отличает ее от другой(=размер).

Измерение – нахождение значения физ.величины опытным путем с использованием технических средств путем сравнения с общепринятыми единицами.

Свойства измерений:

Единство измерений – оно реализуется, когда выражается в общепринятых единицах(говоря о результатах измерений).

Точность измерений – качество измерений; количественно определяется близостью рез-та к истинному значению.

При оценке точности исп.понятие действительного значения–которое подставляем вместо истинного при определении точности(отпред-ся измерением). Измеренное значение не всегда совпадает с тем, кот-ое записывает оператор(человеческий фактор).

Оператор – человек, выполняющий измерения.

Опытные данные – кот-ые получает непосредственно оператор.

Принцип измерения – то физ-ое явление, которое положено в основу процесса измерения.

Цель измерения – совокупность требований к измерению, результату и те ограничения, которые накладываются на процесс измерения: ограничения в средствах(аппаратура, которая уже имеется) и во времени.

Объект измерения – тот реальный физический объект, который требуется измерить.

Сложный объект заменяется на упрощенный(в нем откинуты ненужные для измерения св-ва) – модель. Это 1ая причина появления промаха в измерениях(погрешность).

Средство измерения – то техническое средство, используемое при измерении и кот-ое имеет нормированные метрологические пар-ры.

Метрологические параметры – связаны с точностью измерений(влияют на точность).

Класс точности – диапазон, в который попадает величина измерения.

Условия измерения – параметры окружающей среды(обычно они нормируются).

---

Нормированное значение параметра— это теоретическая величина, значение которой устанавливается нормативно-техническими документами и характеризует признаки модели соответствующего технического устройства.

Уравнение измерения(ф-ия преобразования) – показывает связь между рез-ом измерений и измеренными физ.величинами. Стремятся к линейности этих ф-ий.

Классификация измерений:

а) по измеряемой величине(по виду):

• 
  ток
  
• 
  напряжение и т.д.
  

б) по виду ур-ия измерения:

• 
  прямые(наиб.очевидные)
  
• 
  косвенные(опытные данные, кот-ые фиксируем на аппаратуре; подвергаются вычислению в обработке)
  
• 
  совместные(нахождение функ-ой завис-ти между 2 или > величинами. при этом одновременно измер-ся 2 величины, например Т(К) и R(Ом), и наход-ся зависимость)
  

в) по точности измерений :

• 
  эталонное(с макс.точной оценкой рез-ов. большое внимание уделяется послеопытной оценке точности)
  
• 
  контрольно-проверочное(сличение характ-ик измерения с эталонными значениями)
  
• 
  техническое/рабочее(точность, как правило, оценивается до опыта; сами мы ее не оцениваем)
  

г) по кол-ву опытов

• 
  однократные
  
• 
  многократные(много раз одну и ту же величину; можно уловить изменение погрешностей и убрать их)
  

д) по зависимости от времени

• 
  статические(не зависит от времени)
  
• 
  динамические(изменение во времени физ.величины)
  

е)

• 
  абсолютные
  
• 
  относительные(напр. коэф.передачи; единицы относительно входного напряжения; популярны логарифмические величины-децибеллы)
  

д)

• 
  равноточные(с одинаковой точностью при повторении)
  
• 
  разноточные
  

Основные этапы измерений:

1) постановка задачи и цели измерений

2) инженер приступает к этапу планирования измерений: выбор модели объекта измерений, выбор модели ср-ва измерений(аппаратуры), выбор метода измерений, доопытная оценка точности.

3) проведение измерений(либо экспериментатор, либо привлечь постороннего человека. это может быть автоматизированно): фиксируются опытные данные(в памяти, печать), устранение грубых ошибок(погрешностей), устранение систематических погрешностей, калибровка( установлении зависимости между показаниями прибора и размером измеряемой величины).

4) обработка рез-ов(опытных данных): вычисление рез-ов косв-ых измер-ий, априорная оценка оп.данных и их устранение, вычислит-ое удаление систем-их погр-ей.

---

Если рез-ты не устраивают, то можно провести измерение заново, исп-вать другие методы, аппаратуру, или сделать вывод о невыполнимости цели.

Классификация средств измерений:

а) по роли, выполняемой в системе обеспечения единства измерений:

• 
  метрологические(для воспроизведения единицы и ее хранения или передачи размера единицы рабочим ср-вам изм-ий; весьма не многочисленны)
  
• 
  рабочие(для измерений, не связанных с передачей размера единиц)
  

б) по уровню автоматизации:

• 
  неавтоматические
  
• 
  автоматизированные(производ.в автоматич.режиме 1 или часть измер-ой операции)
  
• 
  автоматические(производ. в атоматич.режиме измерения и все операции, связ.с обработкой их рез-ов, передачей данных, регистрацией)
  

в) по уровню стандартизации:

• 
  стандартизованные(изготовленные в соответствии с требованиями стандарта)
  
• 
  нестандартизованные(применяемые для решения специфических задач)
  

г) по отношению к измеряемое величине:

• 
  основные(той физ.величины, значение которой необходимо получить)
  
• 
  вспомогательные(той физ.вел-ны, влияние кот-ой на осн.ср-во измерений или объект измерения необходимо учесть для получ.ре-ов измер. требуемой точности)
  

д) по реализации процедуры:

• 
  элементарные(для реализ. отдельных операций прямого измерения)
  
• 
  комплексные(для реализ. всей процедуры измерения)
  

Элементарные средства:

1) эталоны

2) мера (исп.в рабочих измерениях для воспроизведения физ.величины заданного размера/значения)

3) измерительные преобразователи (устр-ва, которые преобразуют одну физ.величину в другую с такими же параметрами)

4) устройства сравнения (сравнивает величины или показания измерит.приборов; на выходе-логические операции=логический код)

5) индикаторы (позволяет взаим. с оператором)

Комплексные средства:

1) измерительные приборы (ср-во измерения, позволяющ.реализовать метод измерения, провести измерения и выдать рез-т)

2) измерительные установки/стенды (для измерения разных физ.величин; в них могут входить все эл-ые ср-ва и измерит.приборы)

3) измерительные системы (каналы обмена измерит. инф-ией между отдельными частями системы; могут работать автоматически) – системы сбора информации.

Измерит.-вычислительные системы - системы сбора информации и ее обработки(делают расчет).

Комп. измерит-ые устройства(вирт.приборы) – сост.из простых блоков, соедин.между собой ср-ом связи; включены, как части комп.системы.

---

по способу управления:

• 
  с ручным упр.(выполняет оператор)
  
• 
  автоматиз-ые(некоторые ф-ии автоматиз.)
  
• 
  автоматич-ие(исключают наличие операторы)
  

Методы измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

Современные методы измерений принято делить на метод непосредственной оценки и метод сравнения.

При методе непосредственной оценки численное значение измеряемой величины определяют непосредственно по показанию измерительного прибора/отчетного уст-ва

• 
  точность измерения обычно ограничена
  
• 
  разорван процесс исп.меры и измерения
  
• 
  нестабильность градуировки отчетного устройства
  

Метод сравнения с мерой— метод измерений, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

• 
  обеспечивают большую точность измерений.
  

Метод сравнения применяют для напряжения, тока или мощности, сопротивлений, индуктивностей и емкостей.

Различают следующие разновидности метода сравнения:

1) метод совпадения (при котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, определяют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов)

2) метод замещения, при котором действие измеряемой величины замещается образцовой(мерой)

3) метод уравновешивания(сравнение с мерой устр-ом, реализ-им операцию вычитания):

• 
  нулевой метод, при котором действие измеряемой величины полностью уравновешивается образцовой; обеспечивает наибольшую точность измерений
  
• 
  дифференциальный метод, когда измеряется разница между измеряемой величиной и близкой ей по значению известной эталонной; используют тогда, когда практическое значение имеет отклонение измеряемой величины от некоторого номинального значения
  

Принцип измерений . Примеры:

• 
  Применение эффекта Джозефсона для измерения электрического напряжения.
  
• 
  Применение эффекта Доплера для измерения скорости.
  
• 
  Использование силы тяжести при измерении массы взвешиванием.
  

2. Характеристики средств измерений. Структурные схемы средств измерений. Особенности измерений в радиоэлектронике. Измерительные сигналы.

---

Характеристики – зависимость

Параметр - число

1) вид измеряемой величины

2) диапазон измерений (дипазон значений; ограничивается диапазоном, в пределах кот-го гарантируется заданная точность)

3) диапазон показаний (тот, который может показать на индикаторе, напр.,по шкале; для цмфровых – число значащих цифр на индикаторе)

4) ур-ие измерений/преобразований (ф-ия, где х-измеряемая величина,у-показания приборов; желат-но, чтобы была линейной)

5) чувствительность (может регулироваться; в нач.части шкалы чувст. обычно хуже, а значит и точность хуже)

6) предельная чувствительность (min значение чувств-ти, соответств.выбранной точности)

7) порог чувствительности (мин.входное напряжение, сигнал, частота, при кот-ом сохраняется заданная точность, т.е.мин. значение пар-ра х)

8) разрешающая способность (мин.изменение измер.величины, кот-ое может быть зафиксировано на индикаторе; обычно, деление шкалы)

9) вариация показаний (хар-на для мех-их измерит. ср-в; разность показаний прибора при одной и той же физической величине(ее значение); проявляется в электромех-их измерит.прибора)

10) систематическая погрешность/смещение нуля/дрейф нуля (ненулевые показания прибора при заведомо нулевых подаваемых значениях)

11) область рабочих частот (например, синусоид.сигнал; работает прибор при ограниченных частотах; это полоса частот, в кот-ой гар-ется зад.точность измерения, т.е. разность между верхней и нижней частотой; не путать с полосой пропускания в 30%)

12) время установления показаний (время между подачей физ.вел-ны на вход и получ-ем рез-ов)

13) быстродействие (кол-во измерений в единицу времени)

14) входной импеданс (комплексное сопротивление; показ-ет степень влияния сред-ва измерения на объект измерений; мин.изменение физ. величины)

15) метрологические параметры (характеризуют потенциальную точность измерений, т.е. потенциальные возможности прибора; предел допускаемой погрешности)

Обобщенная структурная схема СИ

Входным сигналом является измерительный сигнал, один из параметров которого однозначно связан с измеряемой ФВ: где а0 — информативный параметр входного сигнала; ψ(t) — измеряемая ФВ; al,a2,...,аn— неинформативные параметры входного сигнала. Неинформативным параметром входного сигнала СИ называется его параметр, не используемый для передачи значения измеряемой величины.

---

Смотрите также файлы

• Как нельзя делать Подавать блюда очень горячими или холодными.docx

• График проведения суммативного оценивания.doc

• Мастерская мягкой игрушки.docx

• Ответ Взрослея, мы все чаще призадумываемся над смыслом жизни, пытаясь определить свое место в этом мире. Для нас становится важно найти свое предназначение. Ведь понимание целей во многом облегчает их достижение.doc

• При выпадениивыдергивании катетера, если вы не можете заменить его самостоятельно. Чем скорее вы обратитесь ко врачу тем лучше.docx