Studopediya

КАТЕГОРИЯ:


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) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Физични величини и измервателни скали

Тема 1. физически величини, методи и средства за измерване

Метрология, стандартизация и SETRIFIKATSIYA

YE Калугин

Лекции (идентифициране и резюмета)

Челябинск

Издателска къща Susu

Определение и видове физически количества, скала за измерване

Науката за измервания, методи и средства, за да се осигури тяхното единство, начини за постигане на необходимата точност метрологична се нарича (от "Метро" Гръцки -. Мярка _ "лого" - доктрината). Проблемите трябва да бъдат решени в областта на метрологията, могат да бъдат разделени на: научни, практически и законодателни.

изследователските цели са развитието на общата теория на измерването, разработване на стандарти и модели на измервателните уреди, изучава проблемите на математическа обработка на резултатите от измерванията и др.

За практически проблеми на метрологията са производствени работници измервателните уреди, тестване на състоянието им, контрол на единството и точността на измерванията. За да се осигури наблюдението и изпълнението на тези задачи в индустриалните предприятия влезе в отдел (Service) метрология.

Законова метрология включва набор от взаимосвързани общи правила, изисквания и стандарти, контролирана от държавата, за да се осигури еднаквост на измервания и еднаквост на измервателните уреди.

измервания обект са често физически величини

Физическото количество нарича едно от свойствата на физическия обект (явлението, процес, физическа система), който е общ за много качество - физически обекти, значително намаляване на количествената стойност.

Всяка физическа величина има качествени и количествени характеристики. Качествена характеристика се определя от материал, собственост на обекта или който и да е функция на това количество е характерно за материалния свят. По този начин, собственост на "електропроводимост" качествено характеризира проводими материали, докато цифровата стойност има специфична електрическа проводимост на проводника.

За да се изрази количествено съдържание на свойствата на даден обект се използва понятието "размера на физическа величина" - собственост е често срещана в качествено отношение за различни обекти, но на индивида по отношение на брой за всяка една от тях, тази сума се определя в процеса на измерване.

Целта на измерванията е да се определи стойността на физическа величина - определен брой получени за това единици (например, в резултат на измерване на теглото на продукта от 2 кг, височина на сградата 12 m и т.н.).

Измерване на физични величини - е набор от операции по прилагане на технически средства за съхранение на устройството, или възпроизвеждане на мащаба на физическо количество, е да се сравни (явно или неявно) измерената стойност с единица или скала, за да получите стойността на това количество под формата най-удобен за използвате.



Един нареди набор от стойности на физическото количество, прието по силата на споразумение, въз основа на точни измервания се нарича скалата на физическото количество.

1. Scale позиции (класификация скала), въз основа на предоставянето на прости имена на обекти или номера (цифри), които играят имената на роля. Например, транзистор Т1, Т2 транзистор и т.н.

2. Скалата на поръчката (скалата на звания), което предполага, подредбата на обекти във връзка с някакви специфични свойства, т.е. тяхното местоположение във възходящ или низходящ ред - класиране. Тази връзка на "по-меки" "по-твърда", "по-топло", "студено" и т.н., и за това как много по-мек, той не дава възможност да се отговори.

За стойността на този вид включват, например, твърдост, определена като способността на организма да се съпротивлява на проникването на друг орган; температура, степента на нагряване на тялото и т.н.

3. деление по скалата (разлика скала) се състои от еднакви интервали и произволно избран старт - нулевата точка. Тя ви позволява да се отговори: колко тази или онази стойност е по-малка или по-голяма от предишната. Отдели скални деления на равни части единица определя физическо количество, което не само ни дава възможност да се изрази резултатът в цифров вид, но също така да се направи оценка на неопределеността на измерването.

Типичен пример: мащаб интервали от време, температурата в градуси по Целзий.

4. Размерът на отношенията - е интервал мащаб с естествен начало, така че тя обхваща диапазон от стойности на п от нула до безкрайност. Това дава възможност да се определи колко пъти една количество е по-голямо или по-малко според правилото: A 1 / A 2 = к

Тези стойности включват, например, тегло, ток, температура, абсолютна температура мащаб, и т.н.

5. абсолютна скала, съответните относителни стойности: печалба, фактор на мощността, THD.

Разграничаване вярно и действителната стойност на една физическа величина. Истинската стойност - стойността, перфектно отразяващ собственост на обекта. Действителната стойност - стойността на физическо количество, което е установено експериментално, сравнително близо до действителната стойност, която може да се използва вместо.

§1.2.Mezhdunarodnaya система на SI единици

SI система от единици, правилата на производните единици образование в системата

Развитието на науката и технологиите, увеличаване на научни и технологични и икономически връзки са довели до необходимостта от установяване на еднаквост в мерни единици в международен мащаб. Тя изисква единна система от физически единици, удобно в практическо приложение и обхващат различни области на измерване. През 1960 г. IX Генералната конференция по мерки и теглилки прие международната система SI единици (SI - първите букви на името на международните френския System). При разработването на тази система, подходяща за практика единици са взети вече широко разпространена. Например, като основна единица на дължина на SI приет - м, а останалата част на устройството - cm, mm и т.н. са получени. Други физически количества в зависимост от дължината на устройството, както е посочено в SI през устройството - метър. Например, скоростта - м / сек, плътността на тока -А / т2, вместо производните.

Международната система единици се състои от седем основни единици, две допълнителни единици и на необходимия брой получени единици.

Основните звена в Международната система единици са dliny- единица метър (m), на маса единица - килограм (кг), единицата за време - втората (и), подразделение на електрически ток - ампер (A), единица термодинамична температура - Келвин (K) , светлина на задвижването - на кандела (Cd), единица за количество вещество - мол (мол). Всички други производни или последователна.

Последователни производни единици (наричани производни единици) Международната система единици, като правило, се формират от прости уравнения връзка между стойностите на (конститутивни уравнения), в който числовите коефициенти равни на 1. С цел да се образуват производни единици се отнасят до количества, по отношение уравнения замени символи на SI единици.

Пример - единица за скорост се образува чрез уравнението, която определя скоростта на еднакво движещата се точка материал

V = S / T,

където V- скорост; S- дължина на изминатото разстояние; T- движение време на една частица.

Заместване на символи и техните SI единици дава [V] = [S] / [T] = 1 м / сек.

Следователно, единицата за скорост SI е на метър в секунда. Тя е равна на скоростта на равномерно движеща се точка материал, в който този момент 1s се движи на разстояние 1м.

Ако уравнението на комуникация съдържа числен коефициент, различна от 1, след формирането на последователна SI на производната единица в дясната страна на стойностите на кон Определят със стойностите, посочени в SI единици, като се дава, след умножаване с коефициент от общия цифровата стойност на 1.

Пример. Ако използвате уравнението за производство на единица енергия

E = MV 2/2

където E е кинетичната енергия; M- маса на материална точка; V- скорост на материал точка, след това да образуват съгласуван SI единица енергия се използва, например, уравнението

[E] = 1/2 (2 [M] · [V] 2) = 1/2 (2кг) (1 метър / сек) 2 = една кг · м / сек 2 · m = 1 N · m = 1J

Следователно, единицата енергия SI е джаул (равни на Нютон метра). В тези примери, е равно на кинетичната енергия на 2 кг тегло, с движеща се със скорост 1 м / с, или с тегло 1 кг, движи със скорост от 2 1/2 м / сек.

§1.3. Форми и методи за измерване

определението за "измерване" и "Метод за измерване", видове и методи за измерване, зоната на техните приложения

Мярката се нарича да се намери стойността на физическа величина емпирично чрез специален хардуер. Основната цел на измерването - количественото определяне на стойността на физическото количество по отношение на предприети за нея.

Възможността за използване на резултатите от измерванията за правилното и ефективни решения за всяка измервателна задача, определена от следните три условия:

- резултати от измерванията се изразяват в легализирани (създадена с руското законодателство) единици;

- Стойностите на показателите за точност на измерванията са известни с даден сигурност изисква;

- Точността на стойностите на показателите за предоставяне на оптимален в съответствие с критериите, избрани решение на проблема, за които са използвани резултатите (резултатите от измерването, получени с необходимата точност).

Ако резултатите отговарят на първите две условия, които не се знае за всичко, което трябва да знаете, за да вземете информирано решение относно възможността за тяхното използване тях. Тези резултати могат да бъдат сравнени, те могат да бъдат използвани в различни комбинации, различни хора и организации. В този случай казваме, че за да се гарантира единството на измерванията - държавни измервания при които резултатите от тях са изразени в легализирани единици и грешки на резултатите не надхвърлят установените граници на дадена вероятност.

Третият от условията, изброени по-горе, определя изискването за достоверността на методи за измерване и измервателни уреди. Недостатъчно точност на контрол води до увеличаване на грешки в икономически загуби. Завишени точност изисква разходи за придобиване на по-скъпи измервателни уреди. Следователно, това изискване е не само метрологията но също така и икономически изисквания, защото поради разходите и загубите в измерването (разходите и загубите - икономически критерии).

Измерванията на базата на метода за получаване на цифровата стойност на измерената стойност се разделят на преки, непреки, и кумулативния съвместно.

Директно измерване - измерване, в който желаната стойност на големината установено директно от експерименталните данни. Например, за дължина на линията за измерване, термометър и температурата и т.н.

Индиректно измерване - измерване, в който желаната стойност на количеството установено на базата на известната връзка между тази стойност и стойностите, изложени на преки измервания. Например, областта на правоъгълник се определя чрез измерване на неговите страни (S = L · г), плътност на твърдото вещество се определя чрез измерване на теглото и обема (р = M / V), и т.н.

Най-широко използваните в практиката, получена пряко измерване, защото те са лесно и бързо може да се извърши. Индиректно измерване се използва, когато не съществува възможност да се директно от стойността на експериментални данни (например, определяне на твърдост твърдо тяло) или когато инструменти за измерване на количество във формулата, отколкото за измерване на необходимото количество

Колективно нарича измерване на няколко променливи на същото наименование, произведени в същото време, в който желаните стойности на разтвора са система от уравнения, получени чрез преки измервания на различни комбинации на тези променливи. Например, намирането на съпротивление на отделните резистори определя известно съпротивление на един от тях и резултатите от преки измервания на съпротивлението на различни комбинации от резистори.

Съвместни измервания се наричат в същото време правят измерването на две или повече променливи със същото име не е да се намери връзката между тях. Например, при температура на резистора и С са температурни коефициенти на съпротивление в съответствие с преки измервания при различни температури Т:

,

Като начин за изразяване на резултатите се прави разлика абсолютно и относително измерване.

Absolute се нарича измерване на базата на преки измервания на една или няколко ключови променливи и използването на физични константи. Така например, измерване на ток в ампери (mA mA, ...).

Относителният измерване на съотношението, посочено физическото количество на едно и също име, играе ролята на единицата, или получени за оригинала. Например, четири поле печалба измерване на различни честоти в зависимост от максималната стойност на този коефициент на определена честота.

Поради естеството на измерената стойност в зависимост от времето на измерване са разделени в статичен (измерена стойност остава постоянна) и динамични (стойност се променя с течение на времето).

Принципът на измерване - съвкупност от физически явления, на които се основава на измерването. Например, измерването на напрежението на базата на електростатично взаимодействие между заредените проводници.

Методът на измерване - набор от принципи и методи за използване на средства за измерване. Има два основни метода на измерване: незабавна оценка и сравнение на мярката (Фигура 1.1).

1. Методът за директна оценка - метод на измерване, при което стойността на физическа величина се определя директно от устройството за четене измервателен уред за пряко действие. Този метод е най-често, но точността зависи от точността на измервателния уред.

2. Метод за сравнение на мярката - Метод на измерване, в която измерената стойност се сравнява с възпроизводим мярката за стойност. Например, измерването на напрежение DC в сравнение с EMF нормалната елемент.

Има няколко разновидности на метода на сравнение:

а) метод диференциал, който действа на измервателното устройство и разликата на измерените стойности, известни възпроизводим мярка. Например, измерването на електрическото съпротивление на моста с непълна декоративни елементи.

б) нула (специален случай на разлика), в които ефекта на получената сравнение устройство се довежда до нула. Така например, измерване на електрическото съпротивление на моста с пълен тапицерия.


Фигура 1.1. методи за измерване

в) метод заместване в която измерената стойност замества известно количество възпроизводим мярка. Този метод е най-често се използва за измерване на параметри верига при високи честоти. Така например, измерване на затихването, въведена с електрическата верига от редуващи се прелива във веригата на мерни единици и атенюатор контролирано услуга.

г) метод, в който разликата между измерената стойност и възпроизводим мярка стойност, измерена с помощта на везни съвпадат марки или периодични сигнали съвпадение. Методът се използва при измерването на честота.

г) метод на опозиции, който установява връзката между измерените и известни стойности. Методът, използван за измерване на електромагнитните полета, напрежение, ток.

§1.4. Обща информация за средствата за измерване (СИ)

Измервателни инструменти: определение, класификация, метрологични характеристики, класове на точност

Средствата за измерване, наречени техническо устройство, използвано за измерванията и като нормализирани метрологични характеристики. Следните видове измервателни уреди: мярка, измервателни инструменти и датчици, измервателни машини, измервателни системи.

Мярка - измервателни средства за възпроизвеждане на физическото количеството на даден размер. Като мерки могат да служат като измервателен резистор (мярка за електрическо съпротивление), фиксирана кондензатор (капацитет мярка), кристален осцилатор (мярка за честотата на електрически трептения). Ако мярката възпроизвежда физическо количество от същия размер, той се нарича един ценен (фиксирана кондензатор, нормално галванична клетка, кристален осцилатор). Multiple-ценен мярка възпроизвежда редица подобни количества с различни размери (променлив кондензатор, съпротивление кутия, дросели се съхранява).

Устройството за измерване - измервателен уред, предназначен за производство на измервателни данни във форма, достъпна за директно възприятие на наблюдателя. Има аналогови и цифрови уреди. Електрически уреди, могат да бъдат класифицирани в различни видове: показване и записване, обобщаване и интегриране, както и за структурни и функционални характеристики - стационарни и преносими, и обикновен прах, вода, водни пръски и други.

Датчикът за измерване, се нарича измерване средство за генериране на данни за измерване във форма, подходяща за предаване, допълнително преобразуване, обработка и (или) за съхранение, но не се поддават на директно възприятие на наблюдателя.

В зависимост от характера на измерените стойности отличават преобразуватели на електрически величини в електрически (шънт, делители на напрежение, допълнително съпротивление, измервателни трансформатори); Преобразуватели на неелектрически величини в мощността (термична устойчивост, индуктивни преобразуватели, генериране датчици).

Измервателната система - набор от функционално интегрирани измервателни уреди и помощни устройства за генериране на измервателни данни сигнали във форма, подходяща за директно възприемане на наблюдателя. Той се намира на едно място. Например, една инсталация за калибриране и проверка на електрическите измервателни уреди, стендове.

Измервателна система - набор от инструменти и измервания, свързани помежду си комуникационни канали, предназначени за генериране на информация за измерване на сигнал, удобен за автоматична обработка, предаване и (или) използване на автоматизирани системи за управление (ACS).

На метрологичните характеристики (МЗ) за измерване на свойствата, характеристики на измервателните уреди, които оказват влияние върху резултатите и грешка в измерването. Тези характеристики също наречени характеристиките точността на измервателните уреди. Информация за назначаването и метрологични характеристики са дадени в документацията на уреда за измерване (държавния стандарт в спецификациите, в паспорта на уреда за измерване).

Характерна особеност на техниката за измерване се използва широко измервателните процеси, които едновременно включва няколко измервателни уреди, които измерват различни физични величини и въз основа на различни принципи на действие. Это вызывает необходимость нормировать метрологические характеристики различных средств измерений на единой, принципиальной основе.

По метрологическим характеристикам средств измерений решается ряд задач, важных для обеспечения единства измерений:

-определение погрешности результата измерений (одной из составляющих погрешности измерений является погрешность средств измерений),

-выбор средств измерений по точности по известным условиям их применения и требуемой точности измерений (эта задача является обратной по отношению к задаче определения погрешности измерений);

-сравнение средств измерений различных типов с учетом условий их применения;

-замена одного средства измерений на другое - аналогичное;

оценка погрешности сложных измерительных систем и др.

Нормированные метрологические характеристики выражают в форме, удобной для обоснованного решения перечисленных выше задач и одновременно достаточно простого осуществления их контроля при поверке или калибровке.

При установлении совокупности нормируемых метрологических характеристик для средств измерений конкретного вида необходимо использовать номенклатуру характеристик, регламентированных ГОСТ 8.009-84 "ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений". Например, в ГОСТ 8711-78 "Амперметры и вольтметры. Общие технические условия" нормируется предел допускаемой основной погрешности и нормальные условия; пределы допускаемых дополнительных погрешностей и рабочие области влияющих величин; предельно допускаемая вариация и невозвращения указателя нуля. При поверке или калибровке эти характеристики подлежат контролю.

В ГОСТ 8.009-84 установлены общие положения, комплекс метрологических характеристик средств измерений, и способы их нормирования- В этом стандарте приведены модели погрешности измерений в зависимости от свойств средств измерений, рекомендации по выбору метрологических характеристик для различных видов средств измерений и критерии существенности составляющих погрешности средств измерений. Положения и рекомендации стандарта могут быть использованы для оценивания инструментальной погрешности в реальных условиях применения средств измерений.

В практике применения средств измерений широко используется выражение - класс точности. Это характеристика, зависящая от способа выражения пределов допускаемых погрешностей средств измерений - Впервые "класс точности" был введен в тридцатые годы применительно к стрелочным приборам и определял основную погрешность средств измерений (погрешность средств измерений в нормальных условиях). Введение класса точности преследовало цель классификации средств измерений по точности. Эта характеристика была удобной и для приборостроителей, т.к. позволила четко стандартизировать измерительные приборы в виде регламентированных рядов классов точности. Такое представление в то время было оправдано и характеристикой "класс точности" можно было руководствоваться при выборе средств измерений, при ориентировочной оценки точности измерений и др.

В настоящее время, когда схемы и конструкции средств измерений усложнились, а области применения средств измерений весьма расширились, на погрешность измерений стали существенно влиять и другие факторы. В частности, изменения внешних условий (температура окружающей среды, механические нагрузки на средства измерений и т.д.), а также характер изменения измеряемых величин во времени. Основная погрешность измерительных приборов перестала быть действительно основной составляющей погрешности измерений и класс точности не позволяет в полной мере решать практические задачи, перечисленные выше. Область практического применения характеристики "класс точности" ограничена только такими средствами измерений, которые предназначены для измерения статических величин. В международной практике "класс точности" устанавливается только для небольшой части приборов.

с цел прилагане и изисквания за маркиране "клас на точност" се регулира от ГОСТ 8.401-80 "GSI. Класове на точност на измервателните уреди. Основните разпоредби." Според този стандарт мома прецизни измервателни уреди - на генерализирана характеристика на измервателните уреди, определя границите на допустимите основни и допълнителни грешки, както и други свойства на измервателни уреди, които да повлияят на тяхната точност, стойностите на които са установени в стандартите за някои видове измервателни уреди. прецизни измервателни уреди са причислени към класове в тяхното развитие в светлината на тестовете за държавно приемане. Точност въпреки характеризира с набор от метрологични характеристики на измервателните уреди, но не еднозначно определяне на точността на измерването, като последният зависи от метода и условията на тяхното изпълнение на измерване.

Класове на точност се прилагат по отношение на циферблата. Ако границите на допустимата основна грешка, изразени под формата на абсолютна грешка на измервателните уреди, класа на точност е обозначен с главни латински букви (L, M), ако основната намалява грешката, след това - арабски цифри, например, 0.5 или 0.02 / 0, 01, и така нататък. г.

Тестови въпроси към темата

1. Какво е метрология? Какви задачи е да го реши?

2. Какво се нарича физическа величина? Какви са характеристиките на това?

3. Какво е измерването на физическа величина? Какъв размер?

4. Какви са мащабите на измерване? Какво е различното в мащаба на елементите на мащаба и интервалите? Какви са стойности съответстват на везните: абсолютното и взаимоотношенията?

5. Колко основни единици и в SI единици имат? Какво повече?

6. Каква форма Производни единици в системата SI?

7. Какво се нарича измерването? Какви са условията за прилагане на резултатите от измерванията? В този случай, при условие проследяване?

8. Какви видове измервания и основните им функции, в зависимост от:

А) метод за получаване на числена стойност на измереното количество;

B), съгласно метода на изразяване на резултатите;

B), в зависимост от естеството на измерената стойност на времето?

9. Какви са принципите на измерване, какъв метод на измерване?

10. Каква е функцията на измерване? Мярка? Meter? Предавател? Системата за измерване? На метрологичните характеристики?

11. Съществуват какви предизвикателства за осигуряване на единство на измерванията?

12. Каква е точността на класа? Какво е ГОСТ R определя класовете на точност на средствата за измерване? Когато се прилага информация за класа на точност?

<== Предишна лекция | На следващата лекция ==>
| Физични величини и измервателни скали

; Дата: 05.01.2014; ; Прегледи: 889; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



ailback.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото допълнение , Al IP: 11.102.9.24
Page генерирана за: 0.057 сек.