Основные метрологические характеристики средств измерений.

Метрологическая характеристика — характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений. Различают нормированные и действительные.

- диапазон измерений - область значений измеряемой величины, для которой нормированы пределы погрешности прибора;

- диапазон показаний (измерений по шкале) - область значений шкалы, ограниченная ее начальным и конечным значениями;

Пределы измерения - наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения.

Цена деления шкалы - разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

Длина (интервал) деления шкалы - расстояние между осями двух соседних отметок шкалы.

Чувствительность - свойство, отражающее способность реагировать на изменение измеряемой величины.

Стабильность - свойство, отражающее постоянство во времени метрологических показателей.

Основная метрологическая характеристика измерительного средства - погрешность измерительного средства или инструментальная погрешность средства имеет определяющее значение для наиболее распространенных технических измерений, включающих в себя измерительные средства для измерения длин и угловых размеров. В зависимости от условий использования измерительных средств различают основную и дополнительную погрешность.

Основной погрешностью средства измерений называют погрешность при использовании средства измерения в нормальных условиях, указываемых в стандартах, технических условиях, паспортах и т. п. В зависимости от режима применения различают динамическую и статическую погрешности.

 

Постулаты метрологии.

Постулаты метрологии — требования или принципы, принимаемые бездоказательно или служащие основой для построения научной теории. При этом возникают определённые трудности с формулировкой основных постулатов метрологии: с одной стороны постулат объективен, а с другой — нет.

Постулат №1

«Истинное значение измеряемой физической величины постоянно. Для измерения переменной физической величины надо определить её постоянный параметр — измеряемую физическую величину»

Постулат №2

«Существует пороговое несоответствие измеряемой величины и измеряемого свойства объекта, оно ограничивает точность измерения.»

Следствие: истинное значение измеряемой величины отыскать невозможно

 

16. Принципы и методы выполнения измерений. (МВи=)

Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенное в основу измерений.

1. Применение эффекта Джозефсона для измерения электрического напряжения.

2. Применение эффекта Пельтье для измерения поглощенной энергии ионизирующих излучений.

3. Применение эффекта Доплера для измерения скорости.

4. Использование силы тяжести при измерении массы взвешиванием.

 

Метод измерения — приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с принципом измерения.

•Физические принципы измеререний;

•Режим взаимодействия объекта и измерителя;

1.Статическое;

2.Динамическое.

•Вид измерительных сигналов.

1.Аналоговые;

2.Цифровые.

•Метод непосредственной оценки

•Метод сравнения с мерой

1.Дифференциальный;

2.Замещения;

3.Совпадения;

4.Противопоставления;

5.Нулевой.

Наболее распространена классификация по совокупности приёмов и средств измерений.

Дифференциальный метод эффективен тогда, когда практическое значение измеряемой величины имеет отклонение от номинальной величины. Метод сочетает в себе часть признаков метода непосредственной оценки и может быть точным, если величины мало отличаются.

Нулевой метод — развитие дифференциального. В этом методе нет потребления мозности измерительной цепью. Также используются мостовые схемы (уравновешенные).

Метод замещения — поочерёдное измерение прибором шкалой величины и меры, однородной с измеряемой величиной. По результатам этих измерений искомая величина и вычисляется.

Метод совпадений — разность между измеряемой величиной и величиной воспроизводимой мерой. Используют совпадения отметок шкал или периодических сигналов.

Метод противопоставления — уравнение с мерой, где измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой одновременно воздействуют на прибор сравнения.

 

17. Сущность и особенность процесса измерений.

18. Результаты и условия измерений. Качество измерений.

 

Виды измерений. Классификация видов измерений.

Прямые измерения характериются уравнением Y = X, где Y — искомое значение измеряемой величины, а X — значение, получаемое измерительным прибором. Например, R — Омметр, U — вольтметр, I — амперметр.

Косвенные измерения определяются через формулу Y = F (x₁, x₂, …, x_n).

Совместные измерения. Значения разноимённых величин определяется путём решения исковых величин с непосредственно измеренными (система уравнений).

Совокупные измерения. Несколько одноимённых величин путём наличия функциональных зависимостей и уравнений вычисляются. Например, определение мощности потерь на гистерезис и вихревые токи.

 

 

20. Методы измерений: непосредственной оценки и сравнения с мерой. Привести примеры.

Метод непосредственной оценки – метод измерений, в котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений.

К показывающим измерительным приборам непосредственной оценки относятся манометры, динамометры, барометры, амперметры, вольтметры, ваттметры, фазометры, расходомеры, тягомеры, напоромеры, жидкостные термометры и многие другие.

 

Метод сравнения с мерой – метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

1. Измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями (мерами массы с известным значением).

2. Измерение напряжения постоянного тока на компенсаторе сравнением с известной э.д.с. нормального элемента.

 

Погрешность измерений: классификация погрешностей измерений.

Погрешность измерения — оценка отклонения измеренного значения величины от её истинного значения.

1.По способам количественного выражения;

•Абсолютная

•Относительная

•Приведённая

2.По закону проявления погрешностей;

•Случайные;

•Грубые (промахи);

•Систематические.

3.По причинам возникновения;

•Методические;

•Инструментальные;

•Субъективные;

•Внешние (изменение внешних условий).

По характеру проявления.

•Статические;

•Динамические.

 

Систематические погрешности: постоянные систематические погрешности и способы их исключения.

Систематическая погрешность — составляющая погрешности измерений, остающаяся постоянной или закономерной изменяющейся при повторных измерениях одной и той же величины. Разделяется на две группы: постоянные и переменные. Для исключения этой погрешности вводится т. н. поправка. Оценивание систематической погрешности довольно сложно.

Исключение постоянной составляющей

•Метод замещения (замена измеряемой величины её мерой)

•Метод противопоставления

•Метод компенсации по знаку (используется для устранения систематической погрещности, у которой в зависимости от условий измерений меняется лишь знак.

•Метод рандомизации (основан на переводе систематических погрешностей в случайные, эффективен против методических и иструментальных погрешностей путём изменения рядом однотипных приборов с последовательной оценкой в виде математического ожидания среднего арифметического ряда наблюдений)

•Метод введения поправки

•Метод поверки средств измерений (наиболее простой). Могут быть в форме таблицы, формул и графиков.

 

Систематические погрешности: переменные систематические погрешности и способы их исключения.

Систематическая погрешность — составляющая погрешности измерений, остающаяся постоянной или закономерной изменяющейся при повторных измерениях одной и той же величины. Разделяется на две группы: постоянные и переменные. Для исключения этой погрешности вводится т. н. поправка. Оценивание систематической погрешности довольно сложно.