КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Методы измерений
Методом измерений называется совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Принцип измерения – это физическое явление или эффект, положенное в основу измерений. Например, взвешивание тела с помощью весов – это метод измерения, а использование при взвешивании такого физического явления, как сила тяжести – принцип измерения. Такой метод нельзя применить в космосе, так как там отсутствует сила тяжести, т.е. принцип, положенный в основу метода.
Классификация методов измерений. 1. Метод непосредственной оценки – численное значение измеряемой физической величины определяют непосредственно по показанию измерительного прибора (например, измерение силы тока амперметром). Преимущества метода: быстрота процесса. Недостатки: низкая точность измерения. 2. Метод сравнения - метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Преимущества: большая точность измерений. a. Нулевой метод – метод, при котором действие измеряемой величины полностью уравновешивается образцовой. (например, весы Фемиды, взвешивание драгоценных металлов)
- компенсационный – метод, при котором действие измеряемой величины полностью компенсируется образцовой; - мостовой метод – это компенсационный метод с использованием принципа измерений, реализуемого посредством моста Уитстона (1833 г.): Рис. Мостовой метод Измерительный мост позволяет определить значение одного из четырех сопротивлений, если три известны. Т.е.: обозначим неизвестное сопротивление - R, а образцовое сопротивление, значение которого известно с высокой точностью - R. Эти сопротивления образуют делитель напряжения. Второй делитель образован сопротивлениями Rи Rплеч моста. Изменяя отношение плеч моста b = R/R, уравниванием отношение противоположно лежащих сопротивлений Rx/RN. В итоге рабочее напряжение между обоими делителями делится одинаково, потенциалы в точках подключения измерительного прибора ja и jb будут иметь равные значения. В этом случае ток через измерительный прибор отсутствует, мост уравновешен, значение неизвестного сопротивления равно R= b R. b. Дифференциальный метод – метод, при котором измеряется разница между измеряемой величиной и близкой ей по значению известной, эталонной. Этот метод используется, когда практическое значение имеет отклонение измеряемой величины от некоторого значения. (например, весы в магазине) c. Метод замещения – метод, при котором действие измеряемой величины замещается образцовой (например - Взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов и сравнение результатов (метод Борда)) Итак, общая структурная схема методов измерения примет вид: Лекция 4. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ Погрешность измерений - отклонение результата измерения от действительного значения измеряемой величины. Классификация погрешностей измерения: По форме количественного выражения:
D = Xизм – Хдейст; Имеет размерность измеряемой величины. Высокой точности измерений соответствует малая погрешность. Абсолютная погрешность не может служить показателем точности или качества измерений. Например, измерение сопротивления в 10 Ом и 100 Ом может быть выполнено с одинаковой абсолютной погрешностью Ом. Однако, качество первого измерения хуже второго. 2. Относительная погрешность d - это отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины. или Используется для оценки качества измерений. Например, при измерении сопротивлений в 10 и 100 Ом: и . Т.е. погрешность уменьшается с ростом измеряемой величины. Для оценки точности измерений служит показатель точности: . Т.е. чем меньше относительная погрешность, тем выше качество измерений. 3. Приведенная погрешность - отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению измеряемой величины. Позволяет сравнивать различные устройства, измеряющие одну и ту же величину. , где х - нормирующее значение измеряемой величины (например, конечное значение шкалы прибора).
По характеру (закономерности) проявления погрешности: 1. Систематическая погрешность Dс – погрешность, которая может оставаться постоянной или закономерно изменяться при повторных измерениях одной и той же постоянной величины. Причины возникновения: - несовершенство метода измерения, - неисправность средств измерения, -влияние внешних условий измерений (температура, влажность, избыточное давление), - несовершенство органов чувств наблюдателя. Устраняется очередной поверкой прибора, установкой нуля, использованием стабилизированного источника питания и т.д. Характеризует правильность измерения. 2. Случайная погрешность – погрешность, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях одной и той же постоянной величины, проведенных с одинаковой тщательностью. Проявляются в виде некоторого разброса получаемых результатов, их закономерности можно выявить при больших количествах измерений (24), избежать их невозможно. Случайная погрешность уменьшается при увеличении количества измерений. Причиной появления: - нестабильность переходного сопротивления в контактах, - трение в опорах, - изменение освещенности, - усталость глаз, - неточность установки линейки, - неточность установки начала отсчета, -влияние магнитных и электрических промышленных помех. Характеризует точность измерений. Систематическая и случайная погрешности проявляются одновременно. 3. Грубые погрешности (промахи) – погрешности, которые проявляются, когда результат отдельного измерения резко отличается от результатов других измерений, выполненных при тех же условиях. Причиной появления: - ошибка оператора, - неучтенные внешние воздействия (сильные кратковременные помехи, скачек влияющей величины, нарушение контакта). Устранение: Грубые погрешности можно исключить из расчетов. Если не учитывать промахи, абсолютная погрешность представляет собой сумму систематической и случайной составляющих: . По причинам возникновения: 1. Методическая погрешность - это погрешность, вызванная неточностью метода измерения или расчетной формулой, положенной в основу прибора. 2. Инструментальная (аппаратурная) погрешность - следствие недостатка конструкции прибора, несоблюдения технологии его изготовления, плохой регулировки и износа прибора. Уменьшают применением более точного прибора. 3. Субъективная (личная) погрешность - погрешность, зависящая от наблюдателя, возникает из-за отсутствия правильных навыков работы с приборами, несовершенства органов чувств, тренированности и невнимательности при измерениях. Исключают применением цифровых приборов и приборов с зеркальной системой отсчета. По характеру поведения измеряемой величины в процессе измерений: 1. Статическая погрешность – возникает при измерении установившегося во времени значения измеряемой величины. 2. Динамическая погрешность – возникает при динамических измерениях, когда измеряемая физическая величина изменяется во времени. Причина появления состоит в несоответствии временных характеристик прибора и скорости изменения измеряемой величины. Лекция 5. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ Метрологические характеристики – это характеристики средств измерения, которые влияют на результат измерений и на его погрешность. Средство измерений допускается до эксплуатации только в том случае, если оно имеет нормированные метрологические характеристики, устанавливаемые в нормативной документации, утверждено Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии и зарегистрировано в государственном Реестре средств измерений. На практике используют следующие метрологические характеристики: 1. Предел измерений – это наибольшее и наименьшее значения измеряемой величины на шкале прибора. 2. Диапазон измерений – это область значений, заключенная между верхним и нижним пределами измерений. 3. Диапазон показаний – охватывает область значений шкалы прибора, ограниченную ее конечным и начальным значениями (до опорной точки) (рис.) 4. Чувствительность – это отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора (Dy) к вызвавшему его изменению входной величины (Dx): . Входной величиной измерительного прибора является измеряемая им величина (например: U=7В). Выходной величиной измерительного прибора является изменение состояния отсчетного устройства (например: U=70 делений). Пример: U1=7В=70делений, U2=8В=80 делений; Dx=8-7=1В; Dy=80-70=10 делений. S=10делений/1В.
5. Цена деления прибора (С) – разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы прибора. 6. Постоянная прибора (иногда цена деления) – величина, обратная чувствительности.
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 738; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |