Общие вопросы измерений в электронике

7.1.1. Основные понятия и термины в теории и практике измерений. [8, 9]

Одной из важнейших задач научной и практической деятельности радиоинженера и инженера в области телекоммуникации является измерение различных величин. Естественно, если речь идет о измерении каких-либо параметров (сигналов, помех, помехоустойчивости, пропускной способности, надежности, вероятности ошибки и др.), процесс измерений всегда сопровождается ошибками. Погрешность любых измерений, как правило, вызывается следующими причинами:

1) ограниченной точностью и чувствительностью измерительной аппаратуры и органов чувств человека;

2) влиянием внешних (посторонних) факторов на результат измерения;

3) физическими свойствами измеряемого объекта.

В связи с этим при измерениях необходимо не только определить измеряемую величину, но и произвести оценку точности метода измерения.

Наука об измерениях, средствах и методах измерений называется метрологией.

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

К основным проблемам метрологии относятся: создание общей теории измерений; образование единиц физических величин и систем единиц; разработка методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений (законодательная метрология); создание эталонов и образцовых средств измерений, проверка мер и средств измерений.

Метрология включает в себя как составную часть теорию погрешностей, что особенно важно для нас.

Важным понятием в теории и практике измерений (в метрологии) является понятие физической величины, под которой понимают характеристику одного из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общая в качественном отношении многим физическим объектам, но и количественном отношении индивидуальная для каждого объекта. Так, в любом электронном устройстве электрическое напряжение представляется как общее свойство, как физическая величина, единицей которой является вольт. В каждом узле, блоке конкретной электронной системы электрическое напряжение в некотором, определенном количестве вольт является значением параметра данного узла, блока или, в общем случае, значением физической величины.

Для возможности установления различия в количественном содержании свойства конкретной системы, отображаемого физической величиной, употребляют понятие размера физической величины. Между размеромфизической величины и ее значением имеется принципиальное различие. Если обозначить измеряемую величину через , единицу измерения через , а их отношение через , то . При этом значение величины не зависит от размера единицы измерения, а числовое значение полностью определяется ее выбором. Например, приняв за единицу измерения напряжения , при напряжении электрической сети получим . Если за единицу измерения напряжения принять кВ, то при . Таким образом, размеры единиц одной и той же физической величины могут быть различны.

Измерение физической величины представляет собой нахождение ее значения экспериментальным путем с помощью специальных технических средств – средств измерений.

По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения делят на:

Ø прямые;

Ø косвенные;

Ø совокупные;

Ø совместные.

Прямые измерения основаны на методе сравнения измеряемой величины с мерой этой величины или на методе непосредственной оценки значения измеряемой величины по отсчетному устройству средства измерений, шкала которого проградуирована в единицах измеряемой величины. Примерами прямых измерений являются измерения длины линейкой (линейка является средством измерения длины), измерения силы тока амперметром, частоты резонансным частотомером и т. д.

Косвенные измерения являются болеесложным видом измерений, результат которых получают после прямых измерений величин, связанных с измеряемой величиной известной зависимостью. Так, измерение электрического сопротивления в цепи постоянного тока производится путем прямых измерений силы тока амперметром и напряжения вольтметром с последующим вычислением искомого значения сопротивления. Косвенные измерения в ряде случаев позволяют получить более точные результаты, чем прямые, а иногда являются единственно возможными для данной физической величины.

Совокупные измерения представляют собой неоднократные, обычно прямые измерения одной или нескольких одноименных величин (при различных сочетаниях этих величин) с получением общего результата измерений путем решения системы уравнений, составляемых по частным результатам измерений. Например, к совокупным измерениям относится процесс определения взаимоиндуктивности, путем двукратного измерения их общей индуктивности.

Дата добавления: 2014-11-18