Метрология. Измерения, способы обеспечения единства измерений, система единиц СИ.

Метрология – это наука об измерении, методах и средствах обеспечения их единства и способов достижения требуемой точности.

Измерение – это процесс нахождения значений физич. Величины опытным путём с помощью спец. техн. средств. Физич.величина – свойства в качественном отношении многим физич. объектам, индивидуальн. в количественном отношении.

Единство измерений обеспечивается: физическая величина должна быть выражена в узаконенных единицах измерения и погрешности заданы с определенной вероятностью.

В системе СИ 7 единиц: 1) Масса (кг); 2) Длина (м); 3) Время (с); 4) Сила тока (А); 5) Температура (К);

6) (моль); 7) Сила света (Канделла);

Прямые, косвенные и совместные измерения.

Измерение – это процесс нахождения значений физич. Величины опытным путём с помощью спец. техн. средств; Прямые измерения – из опытных данных (пример: температура изм. термометром);

Косвенные измерения – когда численное значение находят на основании результатов прямых измерений, связанных с измеряемой величиной известной зависимостью. (пример: определение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения); Совокупные измерения – определяемые величины связаны с величинами, измеряемыми прямыми методами, системой уравнений, в уравнения входят одноимённые величины.

Средство измерения – техническое устройство с нормированными метрологическими характеристиками.

Погрешности, их количественная оценка. Систематические, случайные и грубые погрешности. Систематические погрешности и их разновидности. Погрешности аддитивные и мультипликативные, погрешности дискретизации и динамические.

Количественные оценки погрешностей:

1) Абсолютная погрешность - (размерная величина), - показания образцового прибора. Погрешности образцового прибора в 3-5 раз меньше рабочих приборов.

2) Относительная погрешность- , <<

3) Приведённая погрешность-

Систематические погрешности – постоянные по величине или меняющиеся по известному закону. (пример: часы отстают) Могут быть устранены путём поправок

а) Инструментальные погрешности (зависит от погрешности применяемых средств измерения)

б) Методические погрешности – метода измерения, погрешности установки (пример: манометр стоит выше).

Случайные погрешности – составляющая погрешностей измерений, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. При многократном измерении их влияние уменьшается

Грубые погрешности – сбои в работе элементов, если погрешность превышает 3 СКО.

Аддитивная погрешность – постоянная (в пределах диапазона измерения) независящая от значения измеряемой величины (погрешность нуля)

Мультипликативная погрешность – погрешность, зависящая от значений измеряемой величины.

Погрешности дискретизации и квантования измеряемого сигнала – в цифровых приборах

< где -шаг квантования, - погрешность квантования

Динамические погрешности – обусловлены инерционностью средства измерения

6. Метрологические характеристики средств измерения. Функция преобразования, чувствительность, порог чувствительности, вариа­ция, диапазон измерения, класс точности.

1) Номинальная Статическая Характеристика НСХ. Выражает связь между показаниями (у) и измеряемой величиной(х). Задаётся: таблицей, уравнением, коэф. преобразования.

2) Чувствительность S=

желательно S=const (1); 2,3 – чувств. S переменная

3) Порог чувствительности – определяется минимальным значением изменения выходного сигнала, вызывающим видимые изменения выходного сигнала

4) Вариация показаний – это максимальная разница показаний, соответствующая одному и тому же значению измеряемой величины.

Диапазоны измерения различают: 1) с односторонней шкалой Д=Nmax (или диапазон преобразований); 2) с двусторонней шкалой (или диапазон измерений) Д=Nmax + [Nmin]; 3) с безнулевой шкалой (или диапазон преобразований) Д=Nmax-Nmin

Классы точности – это обобщенные характеристики, определяющие величины основных и дополнительных погрешностей.

 

7.Динамические погрешности и их связь с динамическими характеристиками СИ, способы нормирования ДХ СИ. Дифференциальное уравнение динамики, передаточная функция, частотная характеристика приборов на примере уравнений первого и второго порядка.

Динамические погрешности обусловлены инерционностью средств измерения

динамические характеристики СИ

1) Дифференциальное уравнение динамики

2)Переходные и импульсные функции

3)передаточная функция

4)частотная характеристика приборов на примере уравнений первого и второго порядка