Понятие об измерениях. Терминология и определения

Лекція №1

Метрологічні основи вимірів в радіотехніці

1. Поняття про виміри. Термінологія і визначення.

2. Класифікація методів вимірів

3. Одиниці вимірів

4. Особливості електрорадіовимірів

Понятие об измерениях. Терминология и определения

Измерения – это познавательный процесс, заключающийся в сравнении опытным путём измеряемой величины с некоторым её значением принятым за единицу измерения. Этот процесс можно разбить на несколько этапов:

– воспроизведение единицы физической величины (метр, Герц, Ом и пр.);

– преобразование измеряемой величины (для величин у которых воспроизведение меры затруднительно, например, при измерении температуры возможны следующие преобразования: температура- сопротивление- напряжение);

– непосредственное сравнение измеряемой величины с единицей воспроизводимой меры;

– фиксация результата измерения в виде числа.

Электрорадиоизмерения, как и другие виды измерений, основаны на метрологии - науке об измерениях, средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. На Украине как и в других странах существует развитая метрологическая служба, которая решает основные задачи:

- испытание новых типов приборов,

- надзор за состоянием и правильным использованием измерительной техники в народном хозяйстве.

Основные термины и определения теории и практики измерений даны в ГОСТ 16263- 70 "Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Термины и определения".

Метрологические характеристики средств измерений – это характеристики свойств средств измерений, оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений. К нормируемым метрологическим характеристикам средств измерений относят погрешность прибора, пределы измерений, цену деления шкалы или единицы младшего разряда, входное сопротивление, рабочий диапазон частот и пр. Технические средства измерения, имеющие нормированные метрологические характеристики, называют средствамиизмерений.

В зависимости от назначения средства измерения делят на три разновидности:

1. Средства измерений, в виде тела или устройства, предназначенные для хранения и (или) воспроизведения физической величины данного размера, называются мерой (например, кварцевый генератор – мера частоты электрических колебаний, нормальный элемент- мера напряжения).

2. Измерительный преобразователь – это средство измерений, вырабатывающее сигнал измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования или хранения, но неподдающейся непосредственному восприятию наблюдателем.

3. Измерительный прибор – это средство измерения, вырабатывающее сигнал измерительной информации в форме, доступной для непосредственного наблюдения оператором.

Из данных определений следует, что основное отличие измерительного прибора от измерительного преобразователя заключается в наличии устройства визуального отображения информации.

Следует различать два понятия "проверка " и " поверка " средств измерений. Первый термин обеспечивает оценку приборов с точки зрения их работоспособности (наличие выходных сигналов, возможности их регулировки, качество работы АРУ и т.д.), второй - позволяет оценить метрологические характеристики приборов и соответствие их сопроводительной технической документации (класс точности, погрешности измерения, диапазон регулировки, входное сопротивление и пр.).

В зависимости от метрологических функций средства измерений можно разделить на эталоны, образцовые средства измерений и на рабочие средства измерения.

Эталоном физической величины называется средство измерений, обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы с целью передачи её размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и официально утверждённое в качестве эталона.

Различают: (первичный эталон, вторичный эталон, государственный эталон, эталон свидетель, эталон копия, рабочий эталон.).

Образцовые средства измерения – это средства измерения, служащие для поверки по ним других средств измерений и утверждённые в качестве образцовых.

Рабочие средства измерения – это средства измерения, не связанные с поверкой (передачей размера единиц). К ним относятся все приборы, используемые в повседневной практике.

Упрощенная поверочная схема представлена на рис.1.

Образцовые меры

Эталон-свидетель

Эталон-копия

Рабочий эталон

1го разряда

2го разряда

3го разряда

4го разряда

Первичный эталон

Вторичный эталон

Наивысшей точности

Высшей точности

Высокой точности

Средней точности

Низшей точности

Рабочие меры и приборы

Рис.1.

В результате практической работы встречаются со следующими видами измерений:

1. Прямые измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Например, измерение напряжения или тока.

2. Косвенные измерения – это измерения, в которых измеряемая величина определяется как функция результатов других прямых измерений. Например, измерения коэффициента усиления, мощности, входного сопротивления, емкости.

3. Совокупные измерения – здесь измеряемая величина определяется при повторных измерениях различных сочетаний одной и той же физической величены с решением системы уравнений, составляемых по частным результатам измерений. Например, определение взаимоиндуктивности между катушками путем двукратного измерения их общей индуктивности.

4. Совместные измерения – это измерения нескольких неоднородных величин с целью определения зависимости между ними. Например, определение температурных коэффициентов терморезистора при предусматривает измерение сопротивления и температуры.

Следует отметить, что на практике наиболее часто встречаются первые два вида измерений.

Метод измерения - совокупность приемов использования принципов (физических явлений, на которых основано данное измерение) и средств измерений.