Здавалка
Главная | Обратная связь

Метод вимірювання та його основні етапи



У практичній і теоретичній діяльності метрології ви­різняють два основні види вимірювань:

§ прямі ;

§ непрямі.

До прямих вимірюваньналежать вимірювання однієї величини, значення якої знаходять безпосередньо (на­приклад, вимірювання довжини лінійкою).

 

До непрямих вимірювань— вимірювання, в яких значення однієї чи кількох вимірюваних величин знаходять після обчислен­ня за відомими їх залежностями від кількох величин аргу­ментів, що вимірюються прямо (безпосередньо).

 

Непрямі вимірювання можуть бути опосередковани­ми,сукупними або сумісними.

Усі вимірювані ФВ можна поділити на дві групи:

безпосередньо вимірювані, які можуть бути відтворені із заданим розміром і порівнянні з подібними, наприклад довжина, маса, час;

ті, що відтворюються із заданою точністю

Таке відтворення здійснюється за допомогою операції вимірювального перетворення (див. термінологічний словник).

 

Вимірювальні перетворення поділяються на:

перетворення зі зміною роду величини;

без заміни роду величини ( лінійні та нелінійні).

У вимірювальне перетворення в загальному випадку можуть входити такі операції.

· вимірювання фізичного роду перетворюваної величини;

· масштабне лінійне перетворення;

· масштабно-тимчасове перетворення;

· нелінійне або функціональне перетворення;

· модуляція сигналу;

· дискретизація безпреривного сигналу;

· квантування.

 

Операція вимірювального перетворення здійснюється за допомо­гою вимірювального перетворювачатехнічного пристрою, побудо­ваного на визначеному фізичному принципі: він виконує одне часткове вимірювальне перетворення.

 

Відтворення ФВ заданого розміру N[Q]— це операція, яка поля­гає в утворенні потрібної ФВ із заданими значеннями відомих, з обумовленою точністю.

Операцію відтворення величини визначено­го розміру можна формально представляти як перетворення коду N на задану фізичну величину ( рис. 4.)

 

 

Рис. 4Структурна схема вимірювання

 

Ступінь вдосконалення операції відтворення ФВ заданого розмі­ру визначається сталістю розміру кожного ступеня квантування міри [Q] і ступеня багатозначності, тобто числом N відтворень відомих значень.

Міра (величини) — вимірювальний пристрій, що реалізує відтворення та (або) збереження фізичної величини заданого значення.

Порівняння вимірюваної ФВ з величиною, що відтворюється мірою QM— це операція, що складається в установленні відношення цих двох величин: (4).

Метод зрівноваження з регульованою мірою.

Це метод прямого вимірювання з багаторазовим порівнянням вимірювальної величини та величини, що відтворюється мірою, яка регулюється, до їх повно­го зрівноваження.

Приклад: вимірювання електричної напруги ком­пенсатором.

Усі фізичні величини залежно від можливості утворен­ня різниці сигналу поділяються на три групи.

До першої групи відносяться ФВ, які можна віднімати і таким чином безпосередньо порівнювати без попереднього перетворення. Це електричні, магнітні і механічні величини.

До другої групи відносяться ФВ, незручні для віднімання, але зручні для комутації, а саме: світлові потоки, іонізу­ючі випромінювання, потоки рідин і газів.

Третю групу утворюють ФВ, що характеризують стан об'єктів або їх властивостей, які фізич­но неможливо віднімати. До таких ФВ відносяться вологість, кон­центрація явищ, колір та ін.

Суть методу безпосередньої оцінки полягає в тому, що про значення вимірюваної величини судять за показанням одного (прямі вимірювання) або декількох (непрямі вимірювання) засобів вимірювання, які заздалегідь проградуйовані в одиницях вимірюваної величини або в одиницях інших величин, від яких вона залежить.

Приклад: вимірювання напруги електромеханічним вольтметром магнітоелектричної системи або частоти імпульсної послідовності методом дискретного лічення, реалізованим електронно-лічильним частотоміром.

 

Методи порівняння: диференційний, збіжності, зміщення. До них відносяться всі ті методи, при яких ви­мірювана величина порівнюється з величиною, що утворюється мірою.

 

При диференціальному методі вимірювана величина X порівнюється безпосередньо або посередньо з величиною Хм,відтворе­ною мірою. Про значення величини X судять за виміряною приладом різницею ЛХ = X Хмі за відомою величиною Хмі, відтвореною мірою.

Отже, , (5).

ВИСНОВОК:При диференційному методі здійснюєть­ся неповне порівняння вимірюваної величини.

 

Нульовий метод— різновид методу диференційного. Він відзна­чається тим, що ефект порівняння двох величин зводиться до нуля. Це контролюється спеціальним вимірювальним приладом високої точності — нуль-індикатором.

Приклад : нульового методу — зважування на вагах, коли на одно­му плечі знаходиться вантаж, який зважують, а на другому — набір еталонних гир.

 

Метод заміщення— метод непрямого вимірювання з багаторазо­вим порівнянням до повного зрівноваження вихідних величин вимі­рювального перетворювача з почерговим перетворенням ним вимі­рюваної величини та вихідної величини регульованої міри.

Приклад : вимірювання великого електричного активного опору шляхом почергового вимірювання сили стру­му, перебігу через контрольований і зразковий резистор.

 

Метод одного збігу; метод ноніуса. Метод прямого вимірювання з одноразовим порівнянням вихідних величин двох багатозначних нерегульованих мір, з різними за значеннями ступенями, нульові позначки яких зсунуті між собою на виміряну величину.

 

Метод подвійного збігу; метод конгиденції. Метод прямого вимі­рювання з одноразовим порівнянням двох квантових фізичних ве­личин: вимірюваної та відтворюваної багатозначною нерегульованою мірою. Приклад вимірювання зістикованих інтервалів часу або зісти­кованих відрізків довжини за допомогою відповідно: послідовності періодичності імпульсів з відомим значенням їх періоду або лінійки з відомим значенням поділок.

Приклад: в електричних вимірюваннях є вимірювання частоти обертання тіла за допомогою стробоскопа.

 

Метод зіставлення— метод прямого вимірювання з одноразовим порівнянням вимірюваної величини з усіма вихідними величинами багатозначної нерегульованої міри.

Метод зрівноваження з регульованою мірою. Метод прямого вимі­рювання з багаторазовим порівнянням вимірюваної величини та ве­личини, що відтворюється мірою, яка регулюється до їх повного зрів­новаження. Приклад. Вимірювання електричної напруги компенсатором.

1.3.1 Основні етапи вимірювання

Вимірювання— це послідовність складних і різнорідних діянь, що складаються з ряду етапів .

Першим етапом будь-якого вимірю­вання є постановка вимірювального завдання. Він включає:

збір даних про умови вимірювання і дослідження ФВ, тобто нагромадження апріорної інформації про об'єкт вимірювання та її аналіз;

формування моделі об'єкта і визначення вимірюваної величи­ни, що є найбільш важним, особливо при розв'язуванні скла­дальних вимірювальних завдань. Вимірювальна величина виз­начається з допомогою прийнятої моделі як її параметр або характеристика;

постановку вимірювального завдання на основі моделі об'єкта вимірювання;

вибір конкретних величин, за допомогою яких буде знаходи­тись значення вимірюваної величини;

формування рівняння вимірювання.

Другим етапом процесу вимірювання є планування вимірюван­ня. У загальному випадку воно виконується в такій послідовності:

v вибір методів вимірювань безпосередньо вимірюваних вели­чин і можливих типів ЗВ;

v апріорна оцінка похибки вимірювання;

v визначення вимог до метрологічних характеристик ЗВ і умов вимірювання;

v вибір ЗВ у відповідності з названими вимогами;

v вибір параметрів вимірюваної процедури (число спостережень для кожної вимірювальної величини, моментів часу і точок ви­конання спостережень);

v підготовка ЗВ до виконання експериментальних операцій;

v забезпечення необхідних умов вимірювань або створення мож­ливості їх контролю.

Підготовка проводиться на підставі апріорної інформації.

Третій, головний етап вимірювання, — вимірювальний експеримент. У загальному випадку послідовність етапу така:

ü взаємодіяння засобів і об'єкта вимірювань;

ü перетворення сигналу вимірювальної інформації;

ü відтворення сигналу заданого розміру;

ü порівняння сигналів і реєстрація результату.

Четвертий (останній етап) вимірювання — оброблення експериментальних даних. У загальному випадку воно здійснюється у послідовності, яка відбиває логіку розв'язання вимірювальної задачі:

§ заздалегідь проводиться аналіз інформації, одержаної на попе­редніх етапах вимірювання;

§ обчислення і внесення можливих поправок на систематичні похибки;

§ формулювання і аналіз математичної задачі оброблення даних;

§ створення або уточнення можливих алгоритмів оброблення даних, тобто алгоритмів обчислення результату вимірювання і показників його похибки;

§ проведення обчислень згідно прийнятому алгоритму, в резуль­таті яких дістають значення вимірюваної величини і похибки вимірювань;

§ аналіз та інтерпретація отриманих результатів;

§ запис результату вимірювання і показників похибки відповід­но з установленою формою подання.

Деякі пункти наведеної послідовності можуть бути відсутніми при реалізації конкретної процедури оброблення результатів вимірювання.

 

Задача оброблення даних підпорядкована меті.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.