Основы стандартизации и сертификации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт – Петербургский государственный электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)»

(СПб ГЭТУ)

 

Факультет электротехники и автоматики

 

Кафедра систем автоматизации и управления

 

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

По дисциплине метрология, стандартизация, сертификация

Конспект записывал:

Студент группы 8491

Копычев Михаил Михайлович

Лекции читала:

Бишард Екатерина Георгиевна

Дата: 2010 год, осень

 

Санкт – Петербург

2010 год

Курс метрологии, стандартизации, сертификации

Лекция 1

Вводная лекция

I. Предмет и задача курса (страница 2)

II. Общее представление об измерениях. Понятие об измерении физической величины (страница 9)

III. Уравнение процесса измерений (структурная схема процесса измерений) (страница 14)

IV. Место измерений в информационных процессах (страница 12 и 15)

Предмет и задача курса

Сколь угодно сложный объект

Пусть мы имеем сколь угодно сложный объект. Вот он:

 

Зададимся целью получить о его свойствах достоверную информацию. Что такое «достоверная» информация? Это такая информация, которая является несомненно верной для человека, её, эту информацию, воспринимающего. То есть информация может являться достоверной или недостоверной не «вообще», а только для человека получающего эту информацию. В нашем предмете, метрологии, вероятность достоверности информации обычно составляет что-то около 0.9973 и вплоть до 0.999. Итак, имеем:

цель

Сколь угодно сложный объект

 

 

 

Получение достоверной информации о свойствах объекта

 

 

 

Целью задались, теперь: как же добиться этой самой цели? Сначала нужно подумать, что мы уже знаем об объекте и его свойствах, то есть выяснить априорную информацию об объекте исследования. А также необходимо определиться, какие свойства мы хотим узнать и измерить. Ведь свойства разные бывают, например: статические единичные свойства, далее – динамические характеристики (параметры) объекта, и комплексные параметры.

 

Сколь угодно сложный объект

Таким образом:

 

 

цель

 

Получение достоверной информации о свойствах объекта

 

 

Комплексные параметры

1) Что мы знаем об объекте и его свойствах (априорная информация) 2) Определить, какие свойства хотим измерить

Динамические параметры

как это сделать?

как этого добиться?

Статические единичные параметры

Обработка полученных данных

Выбор метода измерений

Составить план эксперимента

Выбор средств измерений

Постановка измерительных экспериментов

Результат измерения с определённой точностью

 

 

 

 

 

 

что имеем?

 

 

…

 

Теоретическая база метрологии:

1) Электротехника

2) Электроника

3) ВСМ / Вероятностно-статистические методы

4) Теория планирования эксперимента

Определение

Метрология (в переводе с греческого – «наука о мерах») – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их (измерений) единства, а также способов достижения требуемой точности измерений. Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью. Средством метрологии является совокупность измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих требуемую точность.

Под словосочетанием «единство измерений» понимают такую технологию организации и проведения измерений, при которой результаты измерений выражаются в узаконенных единицах, а погрешности известны с заданной вероятностью (погрешность не выходит за установленные рамки). То есть, здесь нет и быть не может никакой «неопределённости»: заранее известны единицы измерения величины, и сама величина (число) должна укладываться в определённые рамки (читай – в погрешность).

Закон РФ от 27.04.93 №4871-1 «Об обеспечении единства измерений» устанавливает необходимые организационные, экономические и правовые основы метрологической деятельности в стране.

Пример:

Вот, существует мера веса в один килограмм. «Килограмм» определяется как масса международного эталона килограмма, хранящегося в Международном бюро мер и весов (расположено в г. Севр, близ Парижа) и представляющего собой цилиндр диаметром и высотой 39.17 мм из платиноиридиевого сплава (90 % платины, 10 % иридия). Первоначально килограмм определялся как масса одного кубического дециметра (литра) чистой воды при температуре 4 °C и стандартном атмосферном давлении на уровне моря.

Самая эталонная единица измерения – это частота, она считается самой, что ни на есть, точной, её точность известна с шестнадцатью знаками после запятой, а это очень высоко.

Существует две взаимосвязанные ветви метрологии: научная и законодательная.

Определение

Научная метрология – это база измерительной техники, занимающаяся изучением проблем измерения в целом и образующих измерение элементов, в частности: средств измерений, физических величин и их единиц, методов и методик измерений, результатов и погрешностей измерений.

Определение

Законодательная метрология разрабатывает и внедряет нормы и правила выполнения измерений, устанавливает требования, направленные на достижение единства измерений, порядок разработки и испытаний средств измерений, устанавливает термины и определения в метрологии, единицы измерения физических величин и правила их применения.

Все эти нормы, правила и требования устанавливаются государственными стандартами государственной системы обеспечения единства измерений и другими обязательными к применению нормативными документами.

Лекция 2

Стандартизация

Определение

Стандартизация – установление и применение правил с целью упорядоченья деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон, в частности - для достижения максимальной экономии при соблюдении условий безопасности и эксплуатации.

Объектами стандартизации являются все изделия, нормы, правила, методы, обозначения, термины и т.п., имеющие перспективу многократного применения в науке, технике, связи, культуре и других аспектах человеческой деятельности. Последнее десятилетие имело место распространение стандартизации на управленческую и организационно-управленческую области деятельности.

В зависимости от формы руководства стандартизации, различают три вида стандартов:

государственные (проводятся государственными органами по единым правилам стандартизации)

национальные (проводятся в масштабах страны, но без участия государства). Сюда относятся, например, отраслевые стандарты.

международные (проводятся специально созданными международными организациями с целью облегчения процесса торговли, научных, технических и других видов связей). Одна из таких организаций, например, ISO – International Organization for Standardization (в дословном переводе – «международная организация по стандартизации»).

Определение

Стандарт – нормативно-технический документ, устанавливающий комплекс норм, условий и требований к объекту стандартизации и утвержденный компетентными органами.

Методические основы стандартизации строятся на системе предпочтительных чисел и параметрических рядов. Существуют параметрические стандарты, устанавливающие ряды параметров и размеров, разрешенных на различные образцы хозяйства.

Пример:

Сопротивление типа МЛТ

R

 

Разрешенные значения сопротивлений для него, резистора, это, например, 1.2 кОм, 1.5 кОм, а вот, сопротивление 1.24 кОм – неразрешенное число, то есть это значение сопротивление не предусмотрено параметрическим рядом чисел для данного изделия.

Определение

Параметрические ряды – совокупность числовых значений параметров, построенная на определённом диапазоне, на основании принятой системы градации.

Ряды, в основном, создаются на базе арифметических и геометрических прогрессий. Предпочтительной является геометрическая прогрессия.

Обобщённой метрологической характеристикой средства измерений является класс точности (см. Лекцию 13-14), определяемый пределами допускаемых погрешностей и другими свойствами средства измерений, влияющими на точность получаемых результатов.

КТ обозначаются числом, а выбираются они из геометрической прогрессии:

1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6 ^x 10 ^-n , где n = 0, 1, 2, ….

Основные методы стандартизации:

1) Симплификация (ограничение)

2) Типизация

3) Унификация

4) Агрегатирование

Определение

Симплификация заключается в отборе и рациональном ограничении номенклатуры объектов, разрешенных на применение в данной отрасли, на данном предприятии или на некотором объекте до числа, достаточного для удовлетворения существующих, в данное время, потребностей.

Пример:

Завод занимается производством кастрюль. Разве он все возможные кастрюли производит, всех размеров? Разумеется, нет. Существует менеджер, который ездит по магазинам и выясняет, какие кастрюли продаются лучше и завод станет производить только кастрюли тех размеров, которые распродаются лучше остальных. А те кастрюли, что он производит, опять-таки имеют строго фиксированный диаметр, и не полусантиметром больше.

Определение

Типизация заключается в рациональном сокращении видов объекта путём ввода некоторых типовых видов объекта, принимаемых за основу (базу) при создании других объектов, аналогичных или близких по назначению.

Пример:

Всем известная типизация квартир по размеру. Выделяют четыре основных типа жилых квартир: первый - однокомнатные, второй - двухкомнатные, третий - трёхкомнатные и, на конец, четвёртый - четырёхкомнатные и более квартиры.

Определение

Унификация – сокращение (до минимального, но достаточного) числа типов, видов, размеров объектов одинакового назначения. Характерным признаком является единообразие в конструкторском оформлении, в функциональной законченности и так далее.

Пример:

Унификация телевизионных приёмников — концепция, при которой несколько телевизионных заводов выпускают телевизоры одной и той же модели по одинаковым или близким схемам, что обеспечивает совместимость узлов унифицированного телевизора, выпущенного любым из заводов, с однотипным телевизором любого другого участвующего в программе завода.

Определение

Агрегатирование – метод, позволяющий на основе применения ограниченного количества унифицированных деталей и узлов, создавать, путём их различного комбинирования, новые изделия.

Пример:

Существует такая система как АСЭТ – агрегатная система электроизмерительной техники. Сюда входит набор стандартных усилителей, коммутаторов, и т.д. У них одинаковое питание, присутствует информационная совместимость и подходящие друг к другу разъёмы. То есть из этих деталей радиолюбитель может собрать измерительный прибор, словно из конструктора.

Определение

Квалим е трия – наука об оценке качества изделий. То есть изделие не просто оценивается, как «хорошее / плохое» или «работающее / неработающее», а оценка производится числом.

Сертификация

Определение

Сертификация – деятельность по подтверждению качества продукции.

Установлено три варианта свидетельствования о соответствии качества изделия:

i. Заявление о соответствии

Это заявление поставщика, под его полную ответственность, вне рамок сертификационной системы, что продукция, услуга (по-европейски) или технология соответствует определенному стандарту или другому нормативному документу.

ii. Аттестация соответствия

Заявление испытательной лаборатории третьей стороны (независимой стороны), что определенный образец продукции находится в соответствии с определенными стандартами или другими документами, устанавливающими требования к продукции. Находится вне рамок сертификационной комиссии.

iii. Сертификат соответствия

Гарантия третьей стороны того, что с определенной достоверностью продукция, технология, услуга соответствует стандартам и другим требования, установленным законодательством.

Сертификация соответствия проводится в рамках системы сертификации, которая может проходить на трёх уровнях:

Ø Национальная

Ø Региональная

Ø Международная

Система сертификации базируется на испытании, т.е. на измерениях и измерительном контроле.

Рассмотрим типовую структуру системы сертификации, наглядно показывающую взаимодействие сертификационных органов, службы стандартизации и метрологической службы.

 

5 Испытательная лаборатория

Как видно из схемы сертификационный орган, от которого зависит, «выдать или не выдать» сертификат соответствия предприятию-изготовителю, сотрудничает напрямую с измерительной лабораторией (что, несомненно, хорошо, из-за отсутствия возможного давления на СО со стороны предприятия). Органы надзора, в свою очередь, следят за работой испытательной лаборатории и предприятием-изготовителем (они, вообще, за всеми предприятиями следят). А служба стандартизации и метрологическая служба сотрудничают как с органами надзора, так и с испытательной лабораторией.

1 Служба стандартизации

2 Сертификационный орган

3 Метрологическая служба

 

 

4 Организация надзора

6 Орган надзора

 

 

7 Предприятие - изготовитель

 

 

В РФ руководство работами по сертификации возложено на государственный стандарт РФ. Основными функциями органа сертификации являются:

ü Разработка порядка проведения сертификации

ü Аттестация и аккредитование испытательных лабораторий

ü Допуск предприятий к сертификации

ü Выдача сертификатов соответствия или лицензий на право маркировки продукции знаком соответствия

ü Рассмотрение споров о качестве сертификационной продукции

Определение

Лицензия – разрешение, выдаваемое органом государственной метрологической службы на закреплённой за ним территории, юридическому или физическому лицу на осуществление им деятельности по изготовлению, продаже или прокату измерительных средств.

Пример:

Поломался телевизор, для починки необходим амперметр. Не будем же мы его покупать, пойдём, да и возьмём в прокате. При нём, при амперметре, должен быть паспорт, которому можно верить, то есть это должен быть сертификат соответствия. Не будет паспорта, значит - нет смысла брать такой измерительный прибор – деньги за прокат отдашь, а ток он может измерить неправильно.

Лекция 3

Лекция 4

Продолжение… классификация электрических измерений

IV. по точности измерения

Ø эталонные (высокоточные)

Ø технические (гарантируют определённую точность)

Вовсе неверным было бы считать технические измерения неточными. Они просто не могут называться эталонными, так как не дают абсолютной точности, которая в технических измерениях и не требуется. А требуется там только лишь гарантия определённой точности, за что технические измерения отвечают.

Косвенные измерения

Пускай X =? И хотим его узнать.

Знаем точно, что X = F(Q₁,Q₂)

Тогда, измеряем Q₁ и Q₂, и, зная функцию зависимости величины «икс» от этих двух параметров, находим неизвестное X.

+

-

Предположим X это мощность P и она неизвестна. Но, мы знаем, что P = U ∙ I. Дело за малым - измерить напряжение и ток.

+

А

A) I

+

+

V

I_H I_B По ЗTК для узла

-

-

-

R_Н U_B I=I_H+I_B

I ≠ I_H

 

Естественно, по ЗТК, амперметр будет, в данном случае, мерить не «чистый» ток нагрузки, а ток нагрузки плюс ток вольтметра, который хоть и мал (из-за его большого сопротивления), а всё же имеет место быть и портит общую картину измерений.

+

Б) I

+

+

V

По ЗНК для контура I

+

-

R_H U_B=U_H+U_A

-

-

А

U_A U_B U_H ≠ U

-

И тут наблюдается ошибка.

Совокупные измерения

В таких измерениях интересующая нас величина находится из решения системы уравнений, связывающих искомую величину с другими измеряемыми при их различных сочетаниях.

F(x₁, x₂, …, Q⁽¹⁾₁, Q⁽¹⁾₂, …)=0

F(x₁, x₂, …, Q⁽²⁾₁, Q⁽²⁾₂, …)=0

…

F(x₁, x₂, …, Q⁽ⁿ⁾₁, Q⁽ⁿ⁾₂, …)=0

 

где x₁, x₂, … - искомые величины; Q ⁽ⁱ⁾ ₁, Q ⁽ⁱ⁾ ₂, …, - значения искомой величины

В совокупных измерениях все величины должны быть одной природы.

где P_M – магнитные потери; P_Г – потери на гистерезис; Р_ВТ – потери на вихревые токи; Р_МП – потери на магнитное противодействие, которые стремятся к нулю.

P_M = Q P_Г = X₁? Р_ВТ = X₂?

Из физики известно:

Р_Г = a ∙ f; Р_ВТ = b ∙ f ²; P_М = a ∙ f + b ∙ f ²

Опыт одной на частоте

f = f ₁ (1 кГц)

Измеряем P_{M 1} = a ∙ f ₁+ b ∙ f ₁²

Опыт другой на частоте

f = f ₂ (10 кГц)

Снова измеряем P_{M 2} = a ∙ f ₂+ b ∙ f ₂²

P_{M 1} = a ∙ f ₁+ b ∙ f ₁² Находим «a»

P_{M 2} = a ∙ f ₂+ b ∙ f ₂² Находим «b»

Таким образом, находим коэффициенты через решение совокупной системы уравнений.

Разновидность совокупных – совместные

Это тоже самое, что совокупные, но только одна величина в этом случае электрическая, а другая – нет.

Совместные измерения.

Есть резистор, и есть солнце, под воздействием коего этот резистор греется.

t^o

R_T Металл

R_T

R_T0 Полупроводник

Зависимость сопротивления от температуры t^o (Термистор)

такая R_T = F(t^o)

Причем одна из величин в последнем выражении электрическая (сопротивление), а другая – неэлектрическая (температура).

Примечание:

Разница между совокупными и совместными измерениями заключается в том, что совместные измерения проводятся одновременно для неодноимённых (разной природы) величин с целью определения зависимостей между ними, а совокупные измерения проводятся для нескольких одноимённых (одной природы) величин, с целью их нахождения из системы уравнений

 

 

I II III

Ом

A

В

1 2 3 4 5 ₇ 6

 

и другие…

МПИ - это когда значение измеряемой

величины определяют непосредственно

по отсчётному прибору прямого

преобразования, шкала которого была

заранее градуирована с помощью

многозначной меры, воспроизводящей

известные значения измеряемой величины.

 

 

Методы сравнения с мерой

Это когда производится сравнение измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой.

I. Непосредственное сравнение

Одной природы (в каждом)

Сравнение измеряемой величины

и образца производится Образец хорошо

«без посредников» X =? известного X₀ - variable

с высокой точностью

Выход (результат сравнения)

На вход сравнивающего устройства (СУ) подается измеряемая величина, которая сравнивается с образцовой. Причём об измеряемой величине судят по значению образцовой.

Пример:

Магазин сопротивлений R₀ -var

X₀ Магазин ёмкостей С₀ -var

Магазин индуктивностей L₀ –var

Также это может быть:

X₀ → f₀ (образцовая частота)

X₀ → U₀ (образцовоепостоянное напряжение)

V. Метод совпадения

В методе совпадений об измеряемой величине судят по совпадению отметки от измеряемой величины и от образцовой.

Пример пирометра:

t_{ВЫПЛАВЛЕНИЯ} =?

Есть расплавленное тело. Чтобы узнать, нагрелось ли это тело до необходимой для, например, выплавки стали, температуры, её, эту температуру, необходимо измерить. Термометром не померишь ибо, когда дело доходит до нескольких тысяч градусов – термометр расплавится, термопарой тоже не померишь – она привариться к стенкам чана. Тогда придумали вот что: берут нить накала и, с помощью оптики, проецируют её на расплавленное тело. Если температура тела и раскалённой нити одинакова (читай: тело нагрелось до оптимальной температуры), нить будет не видна.

 

А

Расплавленное тело

I

 

t₀

Нить накала

t₀ = t_X

0 I

VI. Нулевой метод

 

X =? X₀-var

 

Результат ΔX=0

Это метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля. Устройство с помощью которого определяется равенство нулю указанной разности, называется нуль-индикатором.

Пример 1. Потенциометр (компенсатор) постоянного тока

П

Прибор предназначен для высокоточного измерения постоянных напряжений и является единственным прибором для измерения ЭДС. Обобщённая схема компенсатора представлена на рисунке.

-

+

UX =?

-

+

E0

IСУ

Контур 2

Контур 1

С У

U0^*

R0

RX

U0

-

+

IРТ

IРТ

EВСП

RРТ

 

U_X – измеряемое напряжение

E₀ – образцовый нормальный элемент, ЭДС которого известна точно

U₀ – образцовое напряжение

R₀ – образцовое сопротивление

R_X – переменное образцовое сопротивление, чья шкала проградуирована в единицах измеряемой величины

E_ВСП – вспомогательная батарея

R_PT – переменное сопротивление для установки рабочего тока

СУ – сравнивающее устройство (но, вообще это, скорее, нуль-индикатор). В качестве нуль-индикатора используется гальванометр, обладающий высокой чувствительностью (способностью реагировать на очень малые токи)

Алгоритм измерения E_X заключается в следующем. Устанавливаем значение рабочего тока, для чего переключатель П переводят в положение 1 (контур 1 называется контур сравнения), а сопротивление R_РТ изменяют до тех пор, пока СУ не покажет отсутствие тока, тогда .

Затем, переключатель П переводят в положение 2 (контур 2 – тоже называется контуром сравнения) и, перемещая контакт на R_X, добиваются отсутствия тока в гальванометре (на нуль-индикаторе). В этом случае , где I – значение рабочего тока, установленного ранее, т.е. окончательно можно записать:

Точность установления компенсации, а следовательно, и точность измерения компенсатором зависят от чувствительности потенциометра. Чувствительность потенциометра:

где - чувствительность схемы компенсатора; - чувствительность гальванометра; – приращение тока в цепи гальванометра, вызванное изменением E_X на Δ E_X.

Следует учесть, что является переменной величиной, зависящей от сопротивления входной цепи, и в том числе от сопротивления источника измеряемой ЭДС.

Высокая точность измерения компенсатором обусловлена высокой чувствительностью применяемого гальванометра, высокой точностью нормального элемента (E₀) и резисторов, а также высокой стабильностью вспомогательного источника питания.

Достоинством компенсатора является также то, что в момент компенсации не потребляется мощность от источника измеряемой величины. Именно поэтому с помощью компенсатора можно измерять ЭДС.

 

Лекция 5

Пример 2

Потенциометр переменного тока. Предназначен для измерения напряжения с достаточно высокой точностью.

Идея:

U_X = U_mX ∙ sin(𝝎t)

a) U_X U_XY U_X

 

180^o U_{0(K)X 90}^о U_XX

 

U₀ компенсационное U_0(K) U_0(K)Y

напряжение

Рассмотрим двухкоординатный потенциометр переменного тока.

Пример 1:

Нулевой метод

RI

A

U

~

RKX

 

U_0KY M

НИ

~U_X

I_HИ R_KY I₂

U_0KY R _f

R_KX и R_KY – переменные высокоточные сопротивления

M – катушка взаимной индуктивности

R _f – вносит поправку на частоту

НИ – нуль-индикатор

Работа:

1) Выставляем ток I₁ равным (неразборчиво…)

U_0KX = R_KX*∙I₁

2) Ф

I2 = (j ∙ 𝝎 ∙ M ∙ I₁)/(R_KY + R _f)

M I₁

 

Угол между I₁ и I₂ равен девяноста градусам.

U_0KY = I₂ ∙ R_KY*

3)

U_0KY U_0KX = 90^o

Попеременно регулируя R_KX и R_KY добиваемся тока через индуктор равного нулю.

^φ_x = arctg

Замечание;

Что будет, если U_X будет не синусоидальной, а например, такой:

искаженная синусоида

Всё просто: рассматриваем ещё несколько гармоник, кроме первой.

Пример 2:

Одинарный мост постоянного тока. Предназначен для высокоточного измерения сопротивлений от 10 Ом до 10⁵ Ом.

Определение

Мост – схема имеющая не менее двух диагоналей.

в R_i – сопротивления плеч (диагоналей) моста

R₁ R₂ I₁ НИ – нуль-индикатор

НИ

а б Стрелка по ветви НИ - I_m

Обычно, в таких схемах

R₄ R₃ третье и четвёртое сопротивление

+

-

г I₂ являются образцовыми и постоянными.

U_пит

Положение

Мост в равновесии, тогда и только тогда, когда I_НИ = 0.

Когда же это возможно?

R_НИ → ∞ (ну, или, по крайней мере, очень велико)

Ток I_НИ = 0, если U_R1 = U_R4 Þ R₁∙R₃=R₂∙R₄ *

Выражение (_*) называется условием равновесия моста.

Вместо R₁ - R_X =?

Добиваемся, чтобы I_HИ было равно или стремилось к нулю.

R₁ = R_X R₂ Для этого

Плечо сравнения

НИ

R₂ - variable

Плечо отношения

Если I_НИ =0, то R_X = R₁ = R₂ ∙ **

R₄ R₃ R₂, R₃, R₄ – известны с высокой точностью

+

-

U_ист Условие равновесия зависит от напряжения питания.

Примечание

1) U_ПИТ - variable ↓

2) R_X (определяется) 100 Ом

Rпровода + RК

Существуют специальные мосты для измерения малых сопротивлений.

R_X =? → 0

R_{ПРОВОДА} – сопротивление провода

Rпровода + RК

НИ

R_К – сопротивление контакта R₂

Поскольку искомое R_X мало,

сопротивление провода

и сопротивление контакта R₄ R₃

-

+

могут испортить общую картину измерений. U_ПИТ

***

В этом примере имеют влияние сопротивление контактов и проводов. На точность контакта влияет сопротивление изоляции.

VII. Дифференциальный метод

CУ (сравнивающее устройство)

X =? X₀ - var

ΔX = X – X₀ ≠ 0

Результат сравнения

Дифференциальный метод менее точный, чем нулевой, но более точный, чем метод непосредственного измерения. Д.М. позволяет измерить приращение измеряемой величины относительно номинального значения – это называется измерить топография поля.

Примеры:

Пример А)

U_Б.С. = 110 В ± 10%(от 110 В); U_НОМ = 110 В; ΔU = (-11)В ≑ (+11) В

X = U_Б.С. =?

Прямое измерение

-

+

U_C = 110 ± 10 %

V

V

; U_C = 99 ≑ 121 (В)

 

 

Дифференциальный метод

Образцовое напряжение подключено встречно. Приращение относительно номинального.

м

м

V

U_C = 99 ≑ 121 (В) + - - +

10 0 10

-15 15

Пример Б)

Неравновесный мост постоянного тока. Применяется для разбраковки сопротивления относительно номинала.

R_X = R_{X НОМ} +ΔR

R_{X НОМ} =?

R₂

ИН

R МЛТ

 

R_НОМ = 1 кОм

-

+

R₄ R₃ 1 кОм ± 5 % ном

U_ИСТ 1кОм ± 10 % ном

 

Работа:

1) R_X = R_НОМ = 1 кОм и мост уравновешивается.

Добавляем I_НИ → 0 и R₂ → variable

2) R_X = R_НОМ ± ΔR

I_НИ ≠ 0

I_НИ = F(ΔR) (т.е. функция от «дельта эр»)

Пример В)

Задача: определение топографии магнитных полей (насколько поле неравномерно).

c a, b и c - конечны

N-S – постоянный магнит

N-S Fe В.З. Fe N-S В.З. – воздушный зазор

 

b a

Магнитное поле замеряют специальным прибором, называемым датчиком Холла. Выглядит он (датчик) следующим образом.

3 B =?

1 2 E_X – ЭДС Холла = С ∙ I ∙ B ПХ

4 E_X

I I

 

D_X

Датчик или преобразователь Холла (ПХ) является гальваномагнитным преобразователем, в котором под действием магнитного поля возникает ЭДС. Датчик представляет собой пластину из полупроводника, по которой течёт ток I. При помещении пластины в магнитное поле, вектор магнитной индукции B которого перпендикулярен плоскости пластины, на боковых гранях её возникает разность потенциалов – ЭДС Холла:

где C – постоянна, зависящая от свойств материала и габаритных размеров пластины; I – сила тока; B – магнитная индукция.

После усиления ЭДС Холла измеряется компенсатором постоянного тока или милливольтметром mV, шкала которого проградуирована в единицах магнитного потока при условии постоянства силы тока.

Преобразователи Холла имеют малые размеры, что позволяет проводить измерение индуктивности магнитного поля в малых зазорах.

 

Лекция 6

Эталоны

Определение

Эталон – СИ (средство измерения), предназначенное для воспроизводства, хранения и передачи единицы физической величины.

Примеры эталонов

1 А, 1 Ом, 1 кг, 1 м, 1 Тл и так далее…

Сейчас эталоны делаются таким образом, чтобы можно было передавать их на расстоянии дистанционно. Не во всех странах есть эталоны.

Меры

Определение

Меры – СИ, предназначенные для воспроизводства, хранения и передачи физической величины определённого размера.

Существует специальный ряд чисел, из которого выбираются эти размеры.

Пример:

R = 1 кОм ± 0,00001 Ом (утрировано, конечно)

Измерительный приборы

Определение

Измерительные приборы – СИ, предназначенные для выработки сигнала измеряемой информации в форме доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.