Метод измерений

Ранее, согласно рис.1.7., мы определяли метод измерения МИ как процедуру СИ с ОИ.

ГОСТ 16263-70 определяет МИ как совокупность приемов использования принципов и средств измерения. Согласно ГОСТа в основе всех методов измерения лежит сравнение ИВ Х с величиной воспроизводимой меры. Классификация применяемых в технике методов измерения показаны на Рис.1.8.

1. Метод непосредственной оценки
2. Методы сравнения с мерой (в явном виде)

Рис.1.8. Методы измерения

1 – МИ, в котором значение ИВ определяют непосредственно по отсчетному устройству непрямого действия.

Пример: взвешивание на циферблатных шкалах, измерение давления в шинах автомобиля манометром, измерение напряжения вольтметром со стрелочной шкалой. В основном применяется в лабораторных условиях и в быту, который необходимо привести непосредственно с ИВ и по шкале прочесть результат. 1 применяется редко, не позволяет выполнять дистанционные изменения ИВ.

Нулевой метод – МИ сравнения с мерой, которая результирующий эффект воздействия ИВ доводят до нуля, формирую внутри СИ противодействующее измеряемое эталонное величину. Эта эталонная величина формируется внутри. Проще говоря внутри СИ разность между ИВ и величиной всепроизводимой мерой доводит до нуля. Данный МИ является наиболее распространенным, на его основе построены все высокоточные дистанционные СИ уравновешивающегося действия (компенсационный СИ). Рассмотрим более подробно. Структурная схема на Рис.1.9.

ООС – отрицательная обратной связи.

ПЦ – прямая цепь.

Для пояснения принципа работы схемы рассмотрим сигнал в сумматоре.

(1.20)

при

(1) показывают, что если недокомпенсация будет доведена до 0, то сигнал ОС формируемый управляемой мерой будет равен неизвестному ИВ Х. рассмотрим процедуру формирования сигнала ОС в автоматическом режиме:

, (1.21)

, (1.22)

, (1.23)

,

Для оценки качества выполнения условия (1.20) вводится коэффициент, который называется относительной недокомпенсацией.

(1.24)

Подставим (1.24) в (1.21)

,

. (1.25)

Чем меньше, тем точнее работает схема автоматического равновзвешивания и точнее измерение.

(1.26)

В современных точных автоматических средствах обеспечивается≈10^-4… 10^-6.

Для этого необходимо выполнить условие

. (1.27)

Данное произведение называется контурным коэффициентом передачи схемы или коэффициентом усиления прямой цепи. Если условие (1.27) выполняется, то выходной электрический сигнал

- преобразования преобразования всей схемы.

₌=Вых·Эл/Вх·Мех

(1.28)

Не зависит от , а определяется только . Если данная мера – высокоточная, то уравнение идеальной работы схемы (функция преобразования схемы) имеет вид:

, (1.29)

где .

(1.29) показывает, что на выходе схемы получим электрический сигнал у пропорциональный неизвестному ИВ с коэффициентом пропорциональному определяемой эталонной меры.

Для получения РИ в бортовых условиях поступают в соответствии со схемой приведенной на Рис.1.10.

Рис. 1.10.

- известно из паспорта СИ.

Из (1.29) механический результат измерений может быть получен следующим образом:

(1.30)

Данная схема может быть разделена на 2 части:

1- индивидуальная для каждой величины схемы вместе с паспортом;

2- универсальная часть схемы, которая работает с единым унифицированным сигналом у и единицей расчетной формулой 1.30, в которую подставляется свое значение коэффициента . Таким образом работают все бортовые измерительные каналы летательных аппаратов.

Приведем каналы измерений механической величины. Еще один пример для измерения электрических величин, например, электрическое сопротивление.

Рассмотрим равновесный мост построенного тока, схема

Рис.1.11.

НИ – нульиндикатор тока ν протекающий в диагонали моста . Условием равновесия моста есть условие . (1.31)

-- источник постоянного напряжения, в котором записан мост U₀=const.

Толк отсутствует, когда отсутствует разных потенциалов на концах,

(1.32)

,

;

(1.33)

(1.34)

Если (1.33) выполнено, т.е. ток диагонали моста будут отсутствовать, то из (1.34) может быть найдено_. Для выполнения (1.33) сопротивление делают переменными в виде потенциометра, изменяют его до тех пор, пока не будет выполнено условие (1.33), после

этого из (1.34) находят .

Рис.1.12.

Дифференциальный метод – метод сравнения с мерой, в котором на измерительный прибор воздействует разность между измеряемой величиной и известной величиной воспроизводящегося метода. Разность между ИВ и величиной воспроизводимой мерой производится прибором непосредственной оценки.

Сначала, когда мост уравновешивает, то есть он находиться в равновесии при сопротивлении , ток . При мост выходит из состояние равновесия разбалансировается и в диагонали моста аb протекает ток ~это ток измеряется прибором непосредственной оценки

(1.35)

Рез. связан с тем же соотношением, (1.36)

(1.37)

РИ – показание амперметра включенного в диагональ моста.

Неравновесные мосты широко применяются при изменении электрических величин по средствам измерительных преобразователей (ИП). При этом в составе (резистивных ИП) реализуется следующая схема преобразование сигнала.

Метод замещения – метод сравнения с мерой в котором ИВ замещают известной величиной воспроизводимой мерой.

Рис.1.13.

Пример: взвешивание с поочередным помещением неизвестной (ИВ) и известных гирь на

одну и ту же чашу весов; измерение сопротивления в соответствии со схемой рис.1.14.

Рис.1.14.

Поочередно вольтметр с высоким входным сопротивлением измеряют напряжение и . при этом ток ,

. (1.38)

Величина тока при этом значения не имеет, важно обеспечить стабильность протекаемого тока.

Метод совпадений – метод сравнения с мерой в котором разность между ИВ и величиной воспроизводимой мерой измеряет используя совпадения шкал.

Пример: штангенциркуль с конусом; стробоскоп – метко на вращающемся теле, освещаемая вспышками лампы определенной частоты. Кажется, неподвижной, когда частота вспышек равна частоте вращений метки. В бортовых средствах измерений применяет нулевой и дифференциальный метод измерений.

Сходимость измерений – качество измерений отражающие близость друг к другу результатов результатов измерения выполненных в одних и тех же условиях.

Единство измерений - такое состояние измерений при котором их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Единство измерений позволяет обеспечить их восприимчивость в разных местах при соблюдении в одинаковых условиях.

Единство СИ – такое состояние СИ, когда все они проградуированы в единых узаконенных единицах, а их метрологические характеристики (МК) соответствуют единым принятым нормам. Для обеспечения единства измерений в государстве создается единая метрологиеская служба.

Дата добавления: 2014-01-07