Файл: Основные понятия метрологии. Классификация измерений и средств измерений. Принципы и методы измерений.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 205
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Входной сигнал преобразуется измерительным преобразователем в пропорциональный ему сигнал Х1. Следует отметить, что преобразователь может отсутствовать, тогда входной сигнал будет подаваться непосредственно на один из входов устройства сравнения.
Сигнал с выхода измерительного преобразователя поступает на первый вход устройства сравнения, на второй вход которого подается известный сигнал с выхода многозначной меры. Роль меры могут выполнять самые разные устройства. Например, при взвешивании на весах мерой являются гири с известным весом. Значение выходной величины многозначной меры изменяется в зависимости от величины цифрового кода N, который условно считается ее входным сигналом. Изменение кода осуществляется оператором или автоматически. Так как цифровой код — величина дискретная, то и выходной сигнал меры изменяется ступенями — квантами, кратными единице сравниваемых величин. Сравнение измеряемой и известной величин осуществляется при помощи устройства сравнения. Роль последнего в простейших СИ, имеющих отсчетные шкалы, выполняет человек. Устройство сравнения дает информацию, о том, какое значение выходного сигнала многозначной меры должно быть установлено автоматически или при участии оператора. Процесс изменения прекращается при достижении равенства между величинами Х1 и Хм с точностью до кванта [Q]. Выходным сигналом может служить один из трех сигналов: Y1, Y2 и Y3. Если выходной сигнал предназначен для непосредственного восприятия человеком, то его роль выполняет сигнал Y1= N. В данном случае код N является привычным для человека десятичным кодом.Если же выходной сигнал СИ предназначен для применения в других СИ, то в качестве него может быть использован любой из трех сигналов: Y1; Y2 и Y3. Первый их них при этом является цифровым, как правило, двоичным кодом, который "понимают" входные цифровые устройства последующих СИ. Аналоговый сигнал Y2 квантован по уровню и представляет собой эквивалент цифрового кода N, а СИ в этом случае предназначено для воспроизведения физической величины заданного размера и состоит только из одного блока — многозначной меры. Сигнал Y3 представляет собой измерительное преобразование входного сигнала X, СИ при этом используется только как измерительный преобразователь, а остальные его блоки отсутствуют.
Особенности измерений в радиоэлектронике.
1) большое кол-во параметров для измерения (напряжение, ток, частота,временные интервалы, напряженность электр.и магн.волн, мощность,фазовые сдвиги,пар-ы компонентов, АЧХ,ФЧХ и т.д.)
2) широкий диапазон измерения (от микро- до мега-)
3) широкий частотный диапазон сигналов (до сотен кГЦ и ГГц от долей Гц)
4) сложный вид сигнала (зависимость пар-ра от времени=>спектроанализаторы(завис-ть спектр.ф-ий от частоты) и осциллогр.(приборы для измен.формы сигнала) входят в состав измер.аппар.)
5) широкое исп-ие относительных измерений
6) невысокий уровень точности
7) внутр. и внешние шумы и помехи
8) большое внутр.сопротивление (мал.ток и больш.напряжение=>аппаратура с большими входными импедансами; в схему включ.параллельно)
Следствие:
-исп.много методов и принципов измерения
-много радиоизмерит-ых средств
ГОСТ 015.94 делит все приборы на подгруппы (соотв.буквами А,Б,С и т.д.)В подгруппе – приборы по назначению(по видам) цифрой от 1 до 9, дальше «-» и номер разработки/регистрации.
В-вольтметр; Г-генераторы; С-приборы для измен.формы сигнала(осциллограф); Ч-частотомеры; Я-комплект-ие элементы
Измерительные сигналы
-физ.процесс, кот-ый развивается во времени, отражает информацию об объекте; Входные-инф-ия об эталонах; выходные – исследуем реакцию
Классификация сигналов:
1) входные/выходные
2) образцовые(эталон-известно, что будет на выходе)/измеряемые
3) по поведению во времени:
-
аналоговые (сигнал, величина которого непрерывно изменяется во времени) -
дискретные сигнал, имеющий конечное число значений; частота дискретизации выбирается) -
цифровые (набор кодов, в кот-ых написана информация об амплитудах дискретного сигнала)
квантование: дискретный в цифровой
4)
-
детерменированные (значения известны в любой момент времени) -
случайные (мгновенное значение не известно):
-
стационарные (есть статистические хар-ки; мощность опред-ся однозначно) -
нестационарные
5)
-
«полезные» (представляют интерес, входят в измерит.задачу) -
«помехи» (побочные, мешающие, не входят в измерит.задачу, но учитываются):
-
аддитивные (доп. шум) -
мультипликативные (домножают входной сигнал) -
внешние -
внутренние (шумы) -
импульсные помехи (кратковременные) -
непрерывные помехи (постоянные) -
узкополосные -
широкополосные (много гармонич.состовляющих)
представление сигналов может быть во временной области. Любая
точка графика-мгновенное значение сигнала
Спектральное представление:
прямое и обратное преобразование
любая временная зависимость может быть в частной области (рисунки в тетради)
для периодических сигналов используются представления в виде р.Фурье:
Ряд Фурье несет всю информацию о сигнале.
АС и ФС – постоянны. Сигналы близкие к синусоиде имеют преоблад. 1ую и 2ую гармоники.
По виду временной функции:
-
импульсные (большую часть времени=0, имеет длительность не равную 0) -
непрерывные (не импульсные) -
модулированный (опред.формы; медленное изменение одного из пар-ов в сравнении с самой функцией) -
цифровые (ампл.задается кодом) -
дискретные -
радиосигнал (гармонич.сигнал с какими-то видами модуляции: меняется амплитуда, частота, фаза)
Виды сигналов:синус, меандр, треугольник, пилообразный, ступенчатый, дельта-функция
Реальный имп.сигнал:
Параметры измерительных сигналов(понимается нек-ое число, кот-ое характер-ет сигнал)
-
амплитудное/максимальное/пиковое значение – макс, мгновенное значение на периоде сигнала -
среднее значение сигнала/постоянная составляющая
-
среднеквадратическое значение/эффективное/действующее (значение среднее от квадрата) СКЗ дает мощность сигнала; для гармонич.сигналов 220В, для амплитуд.значений – 300В -
среднее выпрямленное значение – среднее от модуля сигнала
Временные параметры:
1. период повторения – расстояние между одинаковыми точками сигнала
2. частота – вел-на обратная Т
для гармонич.сигналов:
1. циклическая частота
2.длительность (до завершения сигнала, так где не равен 0)
3. временной сдвиг (интервал t между началом сигнала и заранее выбранной нач. точкой)
4. фазовый сдвиг
Обозначим через ∆T интервал времени между моментами, когда сигналы находятся в одинаковых фазах.
3. Эталоны и меры, используемые в радиоизмерениях. Измерительные преобразователи и отсчетные устройства.
Мера — это средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения физической величинызаданного размера (значения). В качестве меры в радиоизмерениях, в частности, используются: кварцевый автогенератор (точнее частота колебаний кварцевого генератора) – мера частоты электрических колебаний; измерительный резистор – мера электрического сопротивления; измерительный конденсатор – мера электрической емкости. Меры бывают однозначными и многозначными.
Однозначная мера воспроизводит физическую величину одного размера. Например, измерительный резистор, измерительный конденсатор постоянной емкости, ЭДС нормального элемента.
Многозначная мера вопроизводит ряд одноименных величин разного размера, например, потенциометр, конденсатор переменной емкости..С наиболее высокой точностью посредством мер воспроизводятся основные физические величины: длина, масса, частота, напряжение и ток.
Эталон — средство измерения (или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины с наивысшей точностью для данного уровня развития измерительной техники с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений. Классификация, назначение и общие требования к созданию, хранению и применению эталонов устанавливаются соответствующими стандартами.
Для ряда единиц эталоны не создаются из-за того, что нет возможности непосредственно сравнивать соответствующие физические величины, например, нет эталона площади. Не создаются эталоны и в том случае, когда единица физической величины воспроизводится с достаточной точностью на основе сравнительно простых средств измерений других физических величин. Конструкция эталона, его физические свойства и способ воспроизведения единицы определяются физической величиной. Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя взаимосвязанными свойствами: неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.
-
Неизменность — свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы физической величины в течение длительного интервала времени. При этом все изменения, зависящие от внешних условий, должны быть строго определенными функциями величин, доступных точному измерению. -
Воспроизводимость — возможность воспроизведения единицы физической величины с наименьшей погрешностью для существующего уровня развития измерительной техники. -
Сличаемостъ — возможность сличения с эталоном других средств измерений, нижестоящих по поверочной схеме, в первую очередь вторичных эталонов, с наивысшей точностью для существующего уровня развития техники измерения.