Учебная программа дисциплины syllabus 1 Данные о преподавателях
жүктеу/скачать 1,21 Mb.
|
УМК.ТИУ (1)
- Бұл бет үшін навигация:
- Лекция 3. Виды и методы измерений
| Контрольные вопросы:
В чем заключается единство измерений? Что такое эталон единицы физической величины? Какие типы эталонов вам известны? Что такое поверочная схема и для чего она предназначена? Какие существуют виды поверочных схем? Что такое поверка средств измерений и какими способами она может проводиться? Лекция 3. Виды и методы измерений. Классификация видов измерений приведена на рис.1. Виды измерений определяются физическим характером измеряемой величины, требуемой точностью измерения, необходимой скоростью измерения, условиями и режимом измерений и т. д. Из рис. 1 следует, что в метрологии существует множество видов измерений и число их постоянно увеличивается. Можно, например, выделить виды измерений в зависимости от их цели: контрольные, диагностические и прогностические, лабораторные и технические, эталонные и поверочные, абсолютные и относительные и т. д. Наиболее часто используются прямые измерения, состоящие в том, что искомое значение величины находят из опытных данных путем экспериментального сравнения. Например, длину измеряют непосредственно линейкой, температуру — термометром, силу — динамометром. Уравнение прямого измерения: у = С·х, где С — цена деления СИ. Если искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, найденными прямыми измерениями, то этот вид измерений называют косвенным. Например, объем параллелепипеда находят путем умножения трех линейных величин (длины, ширины и высоты); электрическое сопротивление — путем деления падения напряжения на величину силы электрического тока. Уравнение косвенного измерения у = f(х1, х2, …хn) где х i - i-й результат прямого измерения. Совокупные измерения осуществляются путем одновременного измерения нескольких одноименных величин, при которых искомое значение находят решением системы уравнений, получаемых в результате прямых измерений различных сочетаний этих величин. При определении взаимоиндуктивности катушки М, например, используют два метода: сложения и вычитания полей. Если индуктивность одной из них L1 а другой — L2 то находят L0l = Ll+L2+2M и L0l = Ll+L2-2M. Откуда М = (L0l - L02) / 4. Совместными называют производимые одновременно (прямые и косвенные) измерения двух или нескольких неодноименных величин. Целью этих измерений, по существу, является нахождение функциональной связи между величинами. Например, измерение сопротивления Rt проводника при фиксированной температуре t по формуле Rt = R0(1+αΔt) где R0 и α сопротивление при известной температуре t0 (обычно 20 °С) и температурный коэффициент — величины постоянные, смеренные косвенным методом; Δt = t-t0 — разность температур; t- заданное значение температуры, измеряемое прямым методом. Рисунок 1. Классификация видов измерения. Приведенные виды измерений включают способы решения измерительной задачи с теоретическим обоснованием и разработкой использования СИ по принятой МВИ. Методика — это технология выполнения измерений с целью наилучшей реализации метода. Прямые измерения — основа более сложных измерений, и поэтому целесообразно рассмотреть методы прямых измерений. В соответствии с РМГ 29—99 различают: 1. Метод непосредственной оценки, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора, например измерение давления пружинным манометром, массы — на весах, силы электрического тока — амперметром. 2. Метод сравнения с мерой, где измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирей; измерение напряжения постоянного тока на компенсаторе сравнением с ЭДС параллельного элемента. 3. Метод дополнения, если значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению. 4. Дифференциальный метод характеризуется измерением разности между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой. Метод позволяет получить результат высокой точности при использовании относительно грубых средств измерения. Пример. Измерить длину х стержня, если известна длина l (l< х) меры. Как показано на рис. 2 х = l + а (а - измеряемая величина). Действительные значения аД будут отличаться от измеренного а на величину погрешности Δ: аД = а±Δ = α (1 ± Δ/α). Тогда х= 1+а±Δ = (l + а)( 1 ± Δ / (1+а)). Поскольку 1>>а, то Δ / (1+а)) << Δ/а. Пусть Δ = 0,1 мм; l = 1000 мм; а = 10 мм. Тогда 0,1 / 1010 = 0,0001(0,01%) <<0,1 / 10 = 0,01(1%). Рисунок 2. Дифференциальный метод измерения. 5. Нулевой метод аналогичен дифференциальному, но разность между измеряемой величиной и мерой сводится к нулю. При этом нулевой метод имеет то преимущество, что мера может быть много раз меньше измеряемой величины. Рассмотрим, например неравноплечие весы (рис.3а), где P1l1= P2l2 В электротехнике это мосты для измерения индуктивности, емкости, сопротивления (рис3б). Здесь г1г2=гх г3 откуда гх = г1г2 / г3 В общем случае совпадение сравниваемых величин регистрируется нуль-индикатором (И) Рисунок 3. Нулевой метод измерения. Метод замещения — метод сравнения с мерой, в которой измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. Например, взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов. Кроме того, можно выделить нестандартизованные методы: -метод противопоставления, при котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения. Например, измерения массы на равноплечих весах с помещением измеряемой массы и уравновешивающих ее гирь на двух чашках весов; -метод совпадений, где разность между сравниваемыми величинами измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Например, при измерении длины штангенциркулем наблюдают совпадение отметок на шкалах штангенциркуля и нониуса; при измерении частоты вращения стробоскопом — метки на вращающемся объекте с момента вспышек известной частоты. Литература: 1 осн. [52-56], 3 осн. [3-93]. жүктеу/скачать 1,21 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|