загрузка...
загрузка...
На головну

Методи та засоби вимірювань

  1. I. 2.4. Принципи та методи дослідження сучасної психології
  2. I. Дезінтоксикаційні кошти трансфузійної терапії
  3. I. Методи перехоплення.
  4. I. Суб'єктивні методи дослідження ендокринної системи.
  5. I. Суб'єктивні методи дослідження кровотворної системи.
  6. I. Суб'єктивні методи дослідження органів жовчовиділення і підшлункової залози.
  7. I. Суб'єктивні методи дослідження органів сечовиділення.

4.1. Поняття і визначення, що використовуються у вимірювальній техніці

під виміром розуміють інформаційний процес отримання досвідченим шляхом чисельного співвідношення між вимірюваною величиною і деяким її значенням, прийнятим за одиницю порівняння.

Сутність вимірювання полягає в наборі експериментальних і обчислювальних операцій. Математична сутність процесу вимірювання представляється виразом:

 , (4.1)

де X - числове значення вимірюваної величини А, що показує у скільки разів вона більше або менше одиниці виміру а.

Вимірювання поділяють на 4 види: прямі, непрямі, сукупні і спільні.

при прямих вимірах значення вимірюваної величини визначається безпосереднім порівнянням з її одиничним значенням. Прикладом прямих вимірювань є вимірювання ваги на вагах з набором гир. В цьому випадку шукане значення вимірюваної величини знаходять безпосередньо з досвідчених даних.

при непрямих вимірахвимірювана величина визначається не безпосередньо, а на підставі виміру іншої величини або ряду величин, функціонально пов'язаних з шуканої. Прикладом непрямого наміру є визначення щільності води, що полягає в прямому вимірі трьох величин: маси, об'єму і температури, а потім в обчисленні за відомими формулами значення щільності.

при сукупному вимірі спочатку виробляють прямі вимірювання сукупності однорідних величин, а потім обчислюють числове значення вимірюваної величини шляхом вирішення ряду рівнянь. Число таких рівнянь має дорівнювати або більше числа невідомих величин. Сукупні вимірювання в більшості випадків застосовують в лабораторній і дослідницькій практиці.

спільні вимірюванняаналогічні сукупним для неоднорідних
 величин.

Будь-яке вимірювання завершується отриманням результату. результат вимірювання- Це певне число, знайдене шляхом вимірювання шуканої величини. Результат не завжди відображає дійсне значення шуканої величини. Тому одним з основних завдань вимірювання є оцінка ступеня близькості або різниці між істинним і дійсним значенням вимірюваної величини. Таку оцінку характеризує похибка вимірювання.

Похибка вимірювання- Це відхилення результату вимірювання від істинного значення вимірюваної величини. Похибка вимірювання характеризує його точність.

точність вимірювання- Це ступінь близькості результату вимірювання до істинного значення вимірюваної величини.

Похибка вимірювання залежить від цілого ряду чинників:

а) принципу вимірювання,

б) обґрунтованості вимірювального експерименту,

в) використовуваного засоби вимірювання,

г) кількості вимірювальної інформації.

принцип вимірювання- Це сукупність, фізичних явищ, покладених в основу виміру.

вимірювальний експеримент- Це заздалегідь запланований і науково обгрунтований досвід для отримання інформації з необхідною точністю вимірювання. Проведення вимірювального експерименту передбачає наявність засобів вимірювань.

засоби вимірювання- Це технічні пристрої, що використовуються в вимірювальному експерименті і мають певні характеристики точності.

вимірювальна інформація- Це відомості про властивості об'єкта, одержувані за допомогою засобів вимірювань. Кількість вимірювальної інформації - це чисельна міра, що характеризує точність оцінки властивостей вимірюваного об'єкта.

Взаємодія засобів вимірювань і вимірюваного об'єкта в процесі експерименту передбачає наявність сигналів, які є носіями інформації. Таким чином, вимірювальний сигналфункціонально пов'язаний з вимірювальною величиною. Найбільш зручними сигналами в вимірювальної техніки є радіохвилі, електричний струм, напруга та інші.

4.2. Класифікація методів і засобів вимірювання

метод вимірювання - Це сукупність прийомів використання принципів і засобів вимірювання.

Існує сім основних методів вимірювання: безпосередньої оцінки, порівняння з мірою, протиставлення, диференціальний, нульовий, заміщення і метод збігів.

при методі безпосередньої оцінки результат вимірювання визначається по відліковий пристрій засоби вимірювання. На цьому методі засновані всі стрілочні пристрою, однак він має низьку точність.

при методі порівняння з мірою результат вимірювання оцінюється по порівнює пристрою. Наприклад, вимірювання маси на важільних вагах з уравновешиванием гирями.

при методі протиставлення встановлюють співвідношення між вимірюваною величиною і мірою шляхом їх порівняння. Наприклад, в

Фотоелектроколориметр при вимірюванні каламутності або кольоровості води порівнюється інтенсивність світла, що пройшло через вимірювану пробу, з аналогічною інтенсивністю світла, що пройшло через чисту (дистильовану) воду.

Диференціальний метод полягає в подачі разностного сигналу між вимірюваноївеличиною і заходом на вхід засобу вимірювання.

нульовий метод полягає в реєстрації різниці між вимірюваною величиною і заходом. Потім за допомогою спеціального пристрою цю різницю доводять до нульового значення по порівнює пристрою.

при методі заміщення вимірювана величина визначається шляхом заміщення її відомою мірою.

при методі збігів різницю між вимірюваною величиною і мірою визначається за збігом позначок або періодичних сигналів.

Для реалізації методів вимірювання застосовуються такі види засобів вимірювання: міра, вимірювальний перетворювач, вимірювальний прилад, допоміжний засіб вимірювання, вимірювальна інформаційна система.

міра- Це засіб для відтворення величини в одиницях виміру або у вигляді окремих кратних одиниць. Заходи бувають однозначні або багатозначні.

вимірювальний перетворювач - Це засіб вимірювання, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації. У більшості випадків такий сигнал не піддається безпосередньому сприйняттю спостерігачем.

Вимірювальний пристрій - Це засіб вимірювання, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації в зручній для сприйняття спостерігачем формі.

Допоміжні засоби вимірювання є сукупність різних допоміжних елементів, призначених для роботи з вимірювальними приладами. Наприклад, з'єднувальні дроти, шунти, колби, пробірки, кювети і інші.

Вимірювальна інформаційна система - Це засіб вимірювання, призначений для представлення інформації про вимірювання у вигляді, зручному для її використання в системах управління і регулювання.

4.3. Основні характеристики засобів вимірювань

Оцінку ефективності застосовуваних засобів вимірювань в більшості випадків здійснюють за чотирма основними параметрами: точність, чутливість, надійність, швидкодія.

під точністю розуміється ступінь наближення результатів вимірювання до істинного значення вимірюваної величини. Іноді застосовують поняття "похибка", що представляє собою ступінь відхилення показів засобу вимірювання від дійсного значення вимірюваної величини.

Існують поняття абсолютної похибки, відносної похибки і наведеної похибки.

абсолютна похибка - Це різниця між показаннями засобів вимірювання у і істинним значенням вимірюваної величини х, що має її розмірність:

? = У - Х

Відносна погрішність являє собою відношення абсолютної похибки до дійсного значення вимірюваної величини. Зазвичай відносну похибку визначають у відсотках:

? = ? / Х * 100

наведена похибка являє собою відношення максимального значення абсолютної похибки ?mах до максимального значення шкали засобу вимірювання уmax:

?пр = | ? | maх ??/ ymax

чутливістю називають відношення вихідної величини засобу вимірювання У до вхідних Х:

S = ? У / ? Х

Існує також поняття порога чутливості: Найменше значення вхідного сигналу, при якому чітко виявляється зміна вихідного сигналу.

під надійністю засоби вимірювання розуміється збереження його характеристик точності в заданих межах протягом встановленого періоду його експлуатації. Найважливішою кількісною характеристикою надійності є ймовірність безвідмовної роботи, яка характеризується співвідношенням:

р (t) = р (  ?t)

де р (t) - ймовірність того, що даний засіб вимірювання буде працездатний в розглянутий проміжок часу;

 - Час від моменту включення засоби вимірювання в роботу до моменту, коли воно перестало відповідати своїм метрологічним параметрам;

t - розглянутий проміжок часу.

У технічних умовах будь-якими засобами виміру вказуються вимоги надійності. Наприклад, за t = 1000 годин величина р (t) повинна бути не менше 0,85.

Швидкодія засоби вимірювання характеризується числом вимірювань в одиницю часу.

Найважливішою узагальнюючої характеристикою засобів вимірювань є клас точності, Який характеризує властивості засобів вимірювань, але не є безпосередньою характеристикою точності.

Стандарт [16] встановлює два класи точності. Перший - нормує абсолютні похибки. В цьому випадку класами точності присвоюються порядкові номери, які носять умовний характер і не пов'язані з межею допустимої похибки. Другий - нормує відносні або наведені похибки вимірювань. Для другого класу точності існує зв'язок між позначенням класу і конкретним значенням межі допустимої похибки.

4.4. вимірювальні сигнали

вимірювальний сигнал- Це фізичний процес, що відображає стан деякої системи [17]. Розрізняють два типи сигналів: зразкові і вимірювальні.

зразковиминазиваються сигнали, характеристики яких відомі. При вимірюванні на вхід засобу інформації впливають відповідними зразковими сигналами, а вимірюють сигнали на виході, що відображають властивості досліджуваного об'єкта.

Вимірювальні сигнали характеризуються невизначеністю значень деяких своїх параметрів. Якщо між параметрами сигналу і вимірюваноївеличиною існує відома функціональна зв'язок, то цей параметр називають інформативним. Якщо такого зв'язку немає, то параметр називають неінформативним.

Сигнали, що надходять кошти інформації називають вихідними, а на вході - вхідними. Інформативні параметри цих двох видів сигналів функціонально пов'язані між собою.

За належністю до різних фізичних процесів сигнали поділяють на механічні, електричні, магнітні, теплові, акустичні та світлові. Залежно від характеру зміни в часі і просторі розрізняють постійні і змінні сигнали. Крім того сигнали можуть бути безперервними і дискретними.



Попередня   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   Наступна

СЕРТИФІКАЦІЯ ВОДИ. | ЧУТЛИВІ ЕЛЕМЕНТИ ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ | ВИМІРЮВАЛЬНІ СХЕМИ, СИСТЕМИ І КОМПЛЕКСИ | ПРИЛАДНИЙ КОНТРОЛЬ ЯКОСТІ ПРИРОДНИХ І СТІЧНИХ ВОД ПО ПРЯМИМ ПОКАЗНИКАМИ | ВИЗНАЧЕННЯ непрямих показників якості ПРИРОДНИХ І СТІЧНИХ ВОД | АНАЛІЗ ТВЕРДОЇ ФАЗИ В ВОДІ | АНАЛІЗ Електрокінетичні ПОКАЗНИКІВ | Прилади для КОМПЛЕКСНИХ АНАЛІЗІВ ВОДИ | Експлуатація КОНТРОЛЬНО-ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати