 |
|
Виды средств измерений
РЕКОМЕНДАЦИИ И ТРЕБОВАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ФИЗИЧЕСКОГО ПРАКТИКУМА
Прежде чем приступать к выполнению практикума по электричеству, необходимо изучить и помнить правила техники безопасности при работе с электрическими установками.
ВНИМАНИЕ! ПОМНИТЕ ОБ ОПАСНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ.
На выполнение одной лабораторной работы практикума отводится 2 часа. При этом деятельность студентов на занятии складывается из следующих этапов:
1) допуск к занятиям (знание теоретических сведений по работе);
2) выполнение работы;
3) осуществление вычислений, получение результата;
4) оформление письменного отчёта с выводами.
Подготовка студента к занятиям заключается в изучении теоретических сведений и описания работы, которую ему предстоит делать по данному пособию, а также с использованием литературы, указанной в библиографическом списке [6], [7]. В тетради для лабораторных работ должен быть представлен конспект теоретических сведений по выполняемой работе, подготовлены таблицы и записаны формулы, необходимые для расчетов. При необходимости могут содержаться схемы электрических цепей. В результате студент должен иметь чёткое представление об изучаемом явлении или законе и знать ответы на контрольные вопросы к работе.
Допуск к выполнению работы осуществляется преподавателем и заключается в выяснении у студентов знаний теоретического материала и экспериментальной установки.
После допуска студент приступает к выполнению работы, при этом преподаватель может контролировать студента, проверяя измерения, и визирует полученные результаты в тетради студента и журнале. Затем полученные результаты обрабатываются математически, вычисляются погрешности, записывается окончательный результат, который оценивается преподавателем, делаются выводы.
При соблюдении всех требований к оформлению работы и правильных ответах на заданные преподавателем вопросы, студент получает зачет по работе.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Основные понятия об измерениях
Согласно основному стандарту метрологии ГСИ ГОСТ 16263—70 измерениями называется процесс нахождения значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств, а получаемая при этом информация называется измерительной.
Результат измерения представляется в виде аналитического соотношения, известного как основное уравнение метрологии:
(1)
где 
— значение измеряемой физической величины; 
— отношение измеряемой величины к образцу; 
— значение величины, принятой за образец.
Метод измерений — это совокупность использования принципов и средств измерений. Метод измерений отличается от методики измерений, которая представляет собой общий или поэтапный план проведения измерений, т. е. последовательность и правила проведения операций.
Объект измерений — это реальный физический объект, свойства которого характеризуются одной или несколькими измеряемыми физическими величинами, которые подразделяются на основные и производные. Основные величины независимы друг от друга, но используются для установления связей с другими физическими величинами, которые называют производными. Основным величинам соответствуют основные единицы измерений, а производным — производные. Совокупность основных и производных единиц представляет собой систему единиц физических величин.
В мировой практике наиболее широко распространена Международная система единиц (СИ – система интернациональная). В данную систему входят семь основных единиц, две дополнительных и ряд производных единиц физических величин. Основными единицами измерений являются: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела, а дополнительными - радиан и стерадиан. Остальные единицы измерений времени, механических, электрических, магнитных, тепловых, световых, акустических и других величин, являются производными.
Вместе с единицами международной системы применяются и внесистемные единицы, например сутки, литр, тонна, гектар и др.
По способу получения результата измерения подразделяются на прямые и косвенные. Прямым называется измерение, когда искомое значение физической величины находится непосредственно из опытных данных (например, измерение напряжения вольтметром и силы тока амперметром). Математически прямые измерения характеризуются формулой:
(2)
где — измеряемая величина; 
— значение величины, найденное путем ее измерения и называемое результатом измерения.
Косвенным называется измерение, при котором искомое значение величины определяется на основании функциональной зависимости между этой величиной и величинами, определяемыми прямыми измерениями. Косвенные измерения можно охарактеризовать формулой:
(3)
где 
— результаты прямых измерений величин, связанных с искомым значением измеряемой величины А. Примерами косвенных измерений являются измерение сопротивления с помощью амперметра и вольтметра, определение резонансной частоты колебательного контура по результатам прямых измерений емкости и индуктивности контура и т.д.
Виды средств измерений
При измерении физических величин на практике применяются технические средства, которые имеют нормированные погрешности и называются средствами измерений. К ним относятся:
1) меры;
2) измерительные преобразователи;
3) измерительные приборы;
4) измерительные установки и системы;
5) измерительные принадлежности.
Мерой называют средство измерений, предназначенное для воспроизведения физических величин заданного размера (например, гири). Могут использоваться однозначные (воспроизводят величины только одного размера) и многозначные (могут воспроизводить несколько размеров физической величины) меры, а также наборы и магазины мер. Примером однозначной меры может служить гиря, а многозначной – метровая линейка, которая может выражать длину предмета не только в метрах, но и в сантиметрах и миллиметрах.
Набор мер составляет комплект однородных мер разного размера, которые применяются в нужных сочетаниях, например набор лабораторных гирь. Магазин мер — сочетание объединенных в одно механическое целое мер, с возможностью соединять составляющие магазин меры в нужном сочетании посредством ручных или автоматизированных переключателей, связанных с отсчетным устройством (например, магазин электрических сопротивлений).
Измерительный преобразователь — это средство измерений, которое служит для преобразования сигнала измерительной информации в форму, удобную для обработки или хранения, а также передачи в показывающее устройство.
Измерительные приборы — это средства измерений, которые позволяют получать измерительную информацию в форме, удобной для восприятия пользователем. Подразделяются на приборы прямого действия и приборы сравнения. Первые отображают измеряемую величину на показывающем устройстве, имеющем соответствующую градуировку в единицах этой величины, при этом изменения рода физической величины не происходит (например, амперметры, термометры и т.п.). Вторые предназначены для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны (например, пирометры).
В зависимости от метрологического назначения средства измерений делятся на эталонные, образцовые и рабочие.
Эталонное средство измерений обеспечивает хранение и (или) воспроизведение единицы физической величины для передачи ее размера другим средствам изменения (образцовым или рабочим). Местом хранения эталонных средств измерений является Международная палата мер и весов находящаяся во французском городе Севре.
Образцовое средство измерения представляет собой меру или измерительные приборы, которые служат для поверки по ним других средств измерений. От образцовых средств размеры единиц физических величин передаются далее рабочим средствам измерений.
Рабочие средства измерений применяют для определения параметров (характеристик) технических устройств, технологических процессов, окружающей среды и др. Они могут быть лабораторными (применяются для научных исследований), производственными (для обеспечения и контроля заданных характеристик технологических процессов), полевыми (для самолетов, автомобилей, судов и т.п.).