Измерение - нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств

Сентябрь 12, 2022

Главная
Математика
Измерение - нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств

Содержание

2. Лекция №1
3. Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Признаки измерения: Измерять
4. Значение физической величины – это ее количественная оценка. Эта физическая величина должна быть представлена именованным числом.
5. Основоположник отечественной метрологии – Д.И. Менделеев. Он выразил значение измерения следующим образом: «Наука начинается с тех
6. В 1932 г. повышение точности измерений плотности воды привело к открытию дейтерия. В 1745 г. российский
7. Понятие физической величины дается в документе РМГ-29-99 – рекомендация по межгосударственной стандартизации. Физическая величина (ФВ) –
8. Системы физических величин Совокупность физических величин, образованных в связи с принятыми принципами, когда одни величины принимаются
9. Система СИ Состоит из 7 основных и 2 дополнительных единиц физических величин. Основные единицы ФВ: Длина
10. Некоторые единицы физических величин
11. Средство измерения – техническое устройство, используемое в измерительном эксперименте и имеющее нормированные характеристики точности.
12. Погрешности Результат измерений всегда отличается от истинной величины. При измерении возникает погрешность из-за ряда факторов: Несовершенство
13. Абсолютная погрешность
14. При определении погрешности находится не сама погрешность, а ее границы. Границы можно оценить, зная класс точности
15. Метрологические характеристики (МХ) Метрологические характеристики – те характеристики средств измерений, которые определяют точность замеров с помощью
16. Относительная погрешность
17. Лекция №2
18. Перечислим основные метрологические характеристики:
19. Если функция преобразования линейна, то чувствительность постоянна (S = const). При нелинейной функции преобразования чувствительность меняется
25. Для приборов с равномерной и степенной шкалой, когда нулевая отметка находится по краю диапазона, за нормирующую
26. 10
27. Лекция №3
28. Методическая погрешность Возникает из-за недостаточных знаний об объекте измерений, допущений при выводе применяемых формул, влияния измерительного
29. В целом погрешности можно сгруппировать на систематические и случайные. Систематические постоянны от измерения к измерению (пример:
30. Рассмотрим пример: Омметр с неравномерной шкалой показывает измеренное значение сопротивления, равное 5 Ом. Длина шкалы 100
31. Прямые измерения При прямых измерениях искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Прямые измерения наиболее
32. Косвенные измерения При косвенных измерениях искомую величину получают на основании известной зависимости между этим значением и
33. Совместные измерения – это определение нескольких неодноименных величин для определения зависимости. Совместное измерение проводится, когда какой-либо
34. Совокупные измерения. Производятся измерений нескольких одноименных величин, при которых искомая величина также находится из системы уравнений.
35. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ: При оценке величины измеряемого параметра могут быть использованы несколько методов. Они отличаются способом использования
36. МЕТОД НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ При этом методе измеряемая величина определяется непосредственно по отсчетному механизму. Это наиболее распространенный
37. МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯ Нулевой метод сравнения Пример: Определить Ex НИ – нуль-индикатор Величина E известна и может
38. МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯ Дифференциальный метод сравнения Схож с нулевым методом сравнения. Отличием дифференциального метода сравнения от нулевого
39. МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯ Метод замещения. При этом методе на вход прибора поочередно подаются измеряемая величина и известная
40. МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯ Метод совпадения Измеряется разность между измеряемой величиной и воспроизводимой мерой, используя совпадения периодических сигналов
41. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ КОСВЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Пусть y = f(x1,x2,…,xn) Где y – выходная величина Пример: P =
42. Рассмотрим пример:
43. Лекция №4
44. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
45. 2) Делитель напряжения (ДН)
46. 3) Добавочное сопротивление (ДС)
47. Электромеханические измерительные механизмы (ИМ) Электрическая энергия входного сигнала преобразуется в механическую энергию. Под действием механической энергии
48. Эти же 6 типов ИМ заложены в конструкцию электромеханических реле. В устройствах релейной защиты и автоматики
49. Индукционный ИМ (прибор индукционной системы) Рассмотрим на базе индукционного счетчика электрической энергии
50. 1 – отсчетный механизм (механический счетчик оборотов дисков); 2 – алюминиевый диск; 3 – ферромагнитный шихтованный
51. Лекция №5
52. Требования к диску: легкость, электропроводность, не магнитный. Диск выполняется из алюминия. В сердечниках применяется шихтованная электротехническая
53. Принцип действия:
54. Вид сверху: Вихревой ток обмотки тока находится по правилу Буравчика и замыкается в виде концентрических окружностей,
59. 0,5
60. Электромагнитный измерительный механизм Состоит из неподвижной катушки с токовой обмоткой и подвижного ферромагнитного сердечника. Вращающий момент
61. Конструктивная схема: 1 – катушка (течек измеряемый ток), 2 – ферромагнитный сердечник (соединен с осью), 3
63. Лекция №6
64. эпюры
67. Преимущества электромагнитного ИМ: простой, дешевый, надежный. Недостатки: низкая чувствительность, подверженность влиянию внешних электромагнитных полей, относительно большая
69. Логометрический электромагнитный ИМ (логометр)
72. Схема частотомера на базе электромагнитного ИМ Электромагнитный логометрический частотомер
73. Электростатический ИМ (прибор электростатической системы) Обозначение: Предназначен для измерения постоянных или переменных напряжений. Представляет из себя
75. Приборами электромагнитной и электростатической системы описывают одни и те же выражения, только в электромагнитной через токи,
76. Пример (контрольная работа №2)
77. Лекция №7
78. Электродинамический (ферродинамический) ИМ Принцип действия основан на взаимодействии полей подвижной и неподвижной катушки. Обозначение: электродинамический ферродинамический
80. Конструктивная схема: Есть демпфер. Конструкция может быть воздушная (с поршнем) или магнитная.
82. Амперметр
83. Вольтметр
85. Ваттметр 2 обмотки: обмотка тока + обмотка напряжения Векторная диаграмма:
87. Обмотку напряжения ваттметра можно подключить по двум схемам:
89. Фазометр Выполняется на базе логометрического электродинамического ИМ.
91. Лекция №8
92. Измерительный трансформатор тока
94. Почему угол CBA = α + ψ? Развернем Е по часовой стрелке, чтобы Е совпадал с
97. Погрешности ТТ
98. Токовая погрешность
100. Чисто активная нагрузка (при I1 синусоида, при I2 не синусоида)
106. Скачать презентацию

Слайд 2

Лекция №1

Слайд 3

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных

технических средств.

Признаки измерения:
Измерять можно свойства только реально существующих объектов (т.е. физические величины);
Измерения требуют проведения опытов (экспериментов);
Для проведения опытов (измерений) требуются специальные технические средства – средства измерений;
Результатом измерений является нахождение значений физической величины.

Слайд 4

Значение физической величины – это ее количественная оценка. Эта физическая величина

должна быть представлена именованным числом.
Развитие науки неразрывно связано с прогрессом в области измерений. Измерение – один из способов познания. Поэтому большинство научных исследований сопровождаются измерением.

Слайд 5

Основоположник отечественной метрологии – Д.И. Менделеев. Он выразил значение измерения следующим

образом: «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять», «Точная наука немыслима без меры». А известный английский физик Уильям Кельвин указывал на то, что «каждая вещь известна лишь в той степени, в какой ее можно измерить»

Слайд 6

В 1932 г. повышение точности измерений плотности воды привело к открытию

дейтерия.
В 1745 г. российский физик Г.В. Рихман создал первый измерительный прибор.

Слайд 7

Понятие физической величины дается в документе РМГ-29-99 – рекомендация по межгосударственной

стандартизации.
Физическая величина (ФВ) – одно из свойств физического объекта.
Физическая величина – это измеренное свойство физических объектов и процессов, с помощью которых они могут быть изучены.

Слайд 8

Системы физических величин
Совокупность физических величин, образованных в связи с принятыми принципами,

когда одни величины принимаются за независимые, а другие являются их функциями, называются системой ФВ.
Системой ФВ в РФ является система СИ (SI – Systeme International). Она принята в 1960 г. Одиннадцатой генеральной конференцией по мерам и весам.
ГОСТ 8.417-2002 ввел использование в РФ системы СИ.
ГСИ (государственная система измерений) – совокупность нормативных документов, устанавливающих правила, нормы, требования, направленные на достижение и поддержание единиц измерений в РФ при требуемой точности.
Главный законодательный акт о системе физических величин – закон РФ «об обеспечении единства измерений» (102-ФЗ от 26.06.2008 г., редакция от 30.11.2011 г.)

Слайд 9

Система СИ
Состоит из 7 основных и 2 дополнительных единиц физических величин.
Основные

единицы ФВ:
Длина [м];
Масса [кг];
Время [с];
Сила электрического тока [А];
Термодинамическая температура [К];
Количество вещества [моль];
Сила света [Кд] (Канделла).
Дополнительные единицы ФВ:
Плоский угол [рад];
Телесный угол [ср] (стерадиан).

Слайд 10

Некоторые единицы физических величин

Слайд 11

Средство измерения – техническое устройство, используемое в измерительном эксперименте и имеющее

нормированные характеристики точности.

Слайд 12

Погрешности
Результат измерений всегда отличается от истинной величины.
При измерении возникает погрешность

из-за ряда факторов:
Несовершенство способов измерения средств;
Несовершенство измерительных средств;
Влияние окружающей среды;
Несовершенство самого человека.

Слайд 13

Абсолютная погрешность

Слайд 14

При определении погрешности находится не сама погрешность, а ее границы. Границы

можно оценить, зная класс точности прибора.
Класс точности – обобщенная характеристика средств измерений, определяющая пределы основных и дополнительных погрешностей. Класс точности не является непосредственным показателем точности измерений.
Точность прибора – понятие, обратное погрешности.

Слайд 15

Метрологические характеристики (МХ)
Метрологические характеристики – те характеристики средств измерений, которые определяют

точность замеров с помощью средств измерений.
Они обязательно нормированы для обеспечения единства измерений.
Отличительной особенностью МХ является наличие нормирующих величин. Обычно под нормирующей величиной понимается предел измерения прибора.

Слайд 16

Относительная погрешность

Слайд 17

Лекция №2

Слайд 18

Перечислим основные метрологические характеристики:

Слайд 19

Если функция преобразования линейна, то чувствительность постоянна (S = const). При

нелинейной функции преобразования чувствительность меняется при изменении входной величины.
Линейная Нелинейная
Приборы, имеющие линейную функцию преобразования, имеют линейную шкалу. Линейная шкала – шкала, в которой длина делений одинакова в начальной и конечной части. Она характерна для магнито-электрических приборов, у электромагнитных шкала нелинейная.

Слайд 20

Слайд 21

Слайд 22

Слайд 23

Слайд 24

Слайд 25

Для приборов с равномерной и степенной шкалой, когда нулевая отметка находится

по краю диапазона, за нормирующую величину принимается предел измерений используемого диапазона.

Если нулевая отметка расположена внутри диапазона, то за нормирующую величину принимается больший из поддиапазонов, а для электроизмерительных приборов допускается в качестве нормирующей величины использовать сумму модулей пределов двух диапазонов.

Слайд 26

10

Слайд 27

Лекция №3

Слайд 28

Методическая погрешность
Возникает из-за недостаточных знаний об объекте измерений, допущений при

выводе применяемых формул, влияния измерительного прибора на объект измерений.
Инструментальная погрешность
Возникает из-за несовершенства средств измерений.
Субъективная погрешность
Возникает из-за индивидуальных свойств человека.
Погрешность вычислений
Возникает из-за неточностей вычислений при косвенных, совместных и совокупных измерениях.

Классификация погрешностей

Слайд 29

В целом погрешности можно сгруппировать на систематические и случайные.
Систематические

постоянны от измерения к измерению (пример: методические и инструментальные).
Случайные возникают случайным образом из-за влияния внешней среды.
Также погрешности можно сгруппировать на основные и дополнительные.
Основная погрешность возникает под влиянием окружающей среды, а дополнительная возникает из-за нарушения нормальных условий. Может выражаться следующим образом: 2 . Например, для приборов, имеющих неравномерную шкалу. При этом за нормирующую величину принимается длина шкалы в мм.

Слайд 30

Рассмотрим пример:
Омметр с неравномерной шкалой показывает измеренное значение сопротивления, равное

5 Ом. Длина шкалы 100 мм. Найти значение абсолютной погрешности прибора.
Решение:
Найдем абсолютную погрешность в мм:
Зная абсолютную погрешность,
можно вычислить относительную
погрешность:
Находим значение абсолютной погрешности в Омах:

Слайд 31

Прямые измерения
При прямых измерениях искомое значение величины находят непосредственно из

опытных данных. Прямые измерения наиболее точные, так как объект и средство измерения контактируют непосредственно.
Прямые измерения не всегда можно осуществить по двум причинам:
1) прибора, который измеряет искомую величину, может не оказаться в наличии;
2) иногда при условиях режима невозможно провести измерения.

Виды и методы измерений

ВИДЫ ИЗМЕРЕНИЙ:

Слайд 32

Косвенные измерения
При косвенных измерениях искомую величину получают на основании известной

зависимости между этим значением и величинами, полученными в результате прямых измерений.
Пример: С помощью прямых измерений находятся значения тока и напряжения, на основании этих измерений и известной зависимости (закон Ома) вычисляется значение сопротивления.
Недостатком косвенных измерений обычно является меньшая точность по сравнению с прямыми измерениями.

ВИДЫ ИЗМЕРЕНИЙ:

Слайд 33

Совместные измерения – это определение нескольких неодноименных величин для определения зависимости.
Совместное

измерение проводится, когда какой-либо параметр можно определить только по нескольким измерениям неодноименных величин.
В результате получается система из нескольких уравнений, которые решаются совместно, и находится неизвестный параметр.

ВИДЫ ИЗМЕРЕНИЙ:

Пример: Сопротивление зависит от температуры и некоторых других параметров:
R = R0(1+Ato+Bto) – имеются три неизвестных параметра – R0, A,B.
to – температура; A,B – постоянные величины.
Идет нагревание до t1, при которой производятся измерения всех основных параметров:
Получаем Rt1 = R0(1+At1+Bt1)
Аналогично до температуры t2: Rt2=R0(1+At2+Bt2)
Аналогично идет нагревание до температуры t3: Rt3=R0(1+At3+Bt3).
Получили систему из трех уравнений. Решая ее совместно, находим неизвестные параметры R0,A,B.

Слайд 34

Совокупные измерения.
Производятся измерений нескольких одноименных величин, при которых искомая величина

также находится из системы уравнений.

ВИДЫ ИЗМЕРЕНИЙ:

Пример: Найти R1,R2,R3
1 опыт:
Выводы 1-2:
2 опыт:
Выводы 2-3:

3 опыт: Выводы 1-3:
В итоге можно получить систему уравнений с 3 неизвестными:
R1 = f1(R1-2,R1-3,R2-3)
R2 = f2(R1-2,R1-3,R2-3)
R3 = f3(R1-2,R1-3,R2-3)
Решая данную систему, находим интересующие значения R1,R2,R3.

Слайд 35

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ:
При оценке величины измеряемого параметра могут быть использованы несколько методов.

Они отличаются способом использования меры.
Мера – средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.
Любое измерение – это сопоставление измеряемой величины и меры.

Методы измерения
Непосредственной оценки
Методы сравнения

Нулевой метод сравнения
Дифференциальный метод
сравнения
Метод замещения
Метод совпадения

Слайд 36

МЕТОД НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ
При этом методе измеряемая величина определяется непосредственно по отсчетному

механизму. Это наиболее распространенный метод.
Недостаток: малая чувствительность.
Пример: Требуется измерить напряжение в пределах 100 В с точностью 0.1. Тогда потребуется шкала с 1000 делениями. Создать такой прибор практически невозможно, поэтому существуют методы сравнения, когда измеряемая величина сравнивается с мерой

Слайд 37

МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯ
Нулевой метод сравнения
Пример: Определить Ex
НИ – нуль-индикатор
Величина E известна и

может меняться.
Если Ex > E – стрелка НИ отклоняется вправо
Ex < E – стрелка НИ отклоняется влево
Ex = E – стрелка показывает 0

При этом с отсчетного механизма E снимается величина Ex.
Чувствительность метода определяется чувствительностью нуль-индикатора.
Метод хорошо используется в мостах постоянного и переменного тока.

Слайд 38

МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯ
Дифференциальный метод сравнения
Схож с нулевым методом сравнения. Отличием дифференциального

метода сравнения от нулевого является то, что вместо нуль-индикатора используется прибор соответствующего класса точности.
При дифференциальном методе сравнения измеряется разность: Uизм.приб. = Ex - E.
При этом прибор может иметь низкий предел измерения, обеспечивающий хорошую точность.

Слайд 39

МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯ
Метод замещения.
При этом методе на вход прибора поочередно подаются измеряемая

величина и известная величина. Они фиксируются. Известная величина изменяется, пока величины не совпадут.
Пример: старый осциллограф без оцифрованной шкалы.

Слайд 40

МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯ
Метод совпадения
Измеряется разность между измеряемой величиной и воспроизводимой мерой, используя

совпадения периодических сигналов или совпадения отметок шкал.
Используется обычно для оценки временных интервалов, а также в стробоскопах.

Слайд 41

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ КОСВЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
Пусть y = f(x1,x2,…,xn)
Где y – выходная величина
Пример:

P = I2r; P ~ y; x1 ~ I; x2 ~ r.
При измерении x1,x2,…,xn внесены погрешности. Тогда образуется погрешность у выходной величины:

Это выражение можно разложить в ряд Тейлора. При разложении ограничимся первой производной и получим:

Сократив y и f(x1,x2,…,xn), получаем:

Слайд 42

Рассмотрим пример:

Слайд 43

Лекция №4

Слайд 44

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Слайд 45

2) Делитель напряжения (ДН)

Слайд 46

3) Добавочное сопротивление (ДС)

Слайд 47

Электромеханические измерительные механизмы (ИМ)
Электрическая энергия входного сигнала преобразуется в механическую энергию.

Под действием механической энергии начинает двигаться подвижный элемент.
Типы электромеханических ИМ:
Магнитоэлектрический
Электромагнитный
Электродинамический
Ферродинамический
Электростатический
Индукционный

Слайд 48

Эти же 6 типов ИМ заложены в конструкцию электромеханических реле. В

устройствах релейной защиты и автоматики используют электромагнитные и индукционные реле тока.
На любой ИМ действует противодействующий (тормозной) момент, который формируется чаще всего механическим (пружина), а иногда электрическим способом (в логометрических ИМ).

Слайд 49

Индукционный ИМ (прибор индукционной системы)
Рассмотрим на базе индукционного счетчика электрической энергии

Слайд 50

1 – отсчетный механизм (механический счетчик оборотов дисков);
2 – алюминиевый диск;
3

– ферромагнитный шихтованный (из тонких пластин) стальной магнитопровод с токовой обмоткой;
4 – ферромагнитный шихтованный (из тонких пластин) стальной магнитопровод с обмоткой напряжения;
5 – постоянный магнит.
Диск закреплен на оси. Ось закреплена на подшипнике. На оси закреплена шестерня, которая передает вращение отсчетному механизму.

Слайд 51

Лекция №5

Слайд 52

Требования к диску: легкость, электропроводность, не магнитный.
Диск выполняется из алюминия.
В

сердечниках применяется шихтованная электротехническая сталь. Толщина пластин – 0,5 мм. Шихтованные сердечники применяются для уменьшения вихревых токов.
Обмотка тока имеет малое число витков проводов относительно небольшого диаметра, чтобы обмотка тока имела малое сопротивление.
Обмотка напряжения имеет большое число витков относительно малого диаметра, поэтому обмотка напряжения имеет большое сопротивление. Если бы было малое сопротивление, она бы шунтировала источник питания.
Постоянный магнит создает тормозной момент при вращении диска.

Слайд 53

Принцип действия:

Слайд 54

Вид сверху:
Вихревой ток обмотки тока находится по правилу Буравчика и замыкается

в виде концентрических окружностей, часть диска которых можно представить элементарным проводником.

Слайд 55

Слайд 56

Слайд 57

Слайд 58

Слайд 59

0,5

Слайд 60

Электромагнитный измерительный механизм
Состоит из неподвижной катушки с токовой обмоткой и подвижного

ферромагнитного сердечника.
Вращающий момент на ферромагнитном сердечнике возникает из-за взаимодействия электромагнитного поля катушки и ферромагнитного сердечника.

Слайд 61

Конструктивная схема:
1 – катушка (течек измеряемый ток),
2 – ферромагнитный сердечник (соединен

с осью),
3 – пружина (создает тормозной момент),
4 – стрелка,
5 – демпфер (успокоитель) – поршень с калиброванным отверстием (может быть индукционного типа).

Слайд 62

Слайд 63

Лекция №6

Слайд 64

эпюры

Слайд 65

Слайд 66

Слайд 67

Преимущества электромагнитного ИМ: простой, дешевый, надежный.
Недостатки: низкая чувствительность, подверженность влиянию внешних

электромагнитных полей, относительно большая погрешность.
Причины повышенной погрешности:
1) влияние температуры
При изменении температуры меняется коэффициент упругости пружины.
2) влияние гистерезиса сердечника
Гистерезис явным образом проявляется при измерении постоянных токов и напряжений.
3) влияние вихревых токов в ферромагнитном сердечнике

Слайд 68

Слайд 69

Логометрический электромагнитный ИМ (логометр)

Слайд 70

Слайд 71

Слайд 72

Схема частотомера на базе электромагнитного ИМ Электромагнитный логометрический частотомер

Слайд 73

Электростатический ИМ (прибор электростатической системы)
Обозначение:
Предназначен для измерения постоянных или переменных напряжений.

Представляет из себя воздушный трансформатор. Одна обкладка подвижна, другая нет.

Слайд 74

Слайд 75

Приборами электромагнитной и электростатической системы описывают одни и те же выражения,

только в электромагнитной через токи, в электростатической через напряжения.
Преимущества: высокое входное сопротивление, малая потребляемая мощность.
Недостатки: низкая чувствительность, подверженность влиянию внешних электрических полей.

Слайд 76

Пример (контрольная работа №2)

Слайд 77

Лекция №7

Слайд 78

Электродинамический (ферродинамический) ИМ
Принцип действия основан на взаимодействии полей подвижной и неподвижной

катушки.
Обозначение:

электродинамический

ферродинамический

логометрический
электродинамический

логометрический
ферродинамический

Слайд 79

Слайд 80

Конструктивная схема:
Есть демпфер.
Конструкция может быть воздушная (с поршнем) или магнитная.

Слайд 81

Слайд 82

Амперметр

Слайд 83

Вольтметр

Слайд 84

Слайд 85

Ваттметр
2 обмотки: обмотка тока + обмотка напряжения
Векторная диаграмма:

Слайд 86

Слайд 87

Обмотку напряжения ваттметра можно подключить по двум схемам:

Слайд 88

Слайд 89

Фазометр
Выполняется на базе логометрического электродинамического ИМ.

Слайд 90

Слайд 91

Лекция №8

Слайд 92

Измерительный трансформатор тока

Слайд 93

Слайд 94

Почему угол CBA = α + ψ?
Развернем Е по

часовой стрелке, чтобы Е совпадал с вертикальной линией, т.е. на угол α по часовой стрелке.
Тогда угол СВА стал равен ψ. Значит до поворота он был равен α + ψ.

Слайд 95

Слайд 96

Слайд 97

Погрешности ТТ

Слайд 98

Токовая погрешность

Слайд 99

Слайд 100

Чисто активная нагрузка (при I1 синусоида, при I2 не синусоида)

Слайд 101

Слайд 102

Слайд 103

Слайд 104

Измерение - нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств

Содержание

Лекция №1

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных

Значение физической величины – это ее количественная оценка. Эта физическая величина

Основоположник отечественной метрологии – Д.И. Менделеев. Он выразил значение измерения следующим

В 1932 г. повышение точности измерений плотности воды привело к открытию

Понятие физической величины дается в документе РМГ-29-99 – рекомендация по межгосударственной

Системы физических величинСовокупность физических величин, образованных в связи с принятыми принципами,

Система СИСостоит из 7 основных и 2 дополнительных единиц физических величин.Основные

Некоторые единицы физических величин

Средство измерения – техническое устройство, используемое в измерительном эксперименте и имеющее

ПогрешностиРезультат измерений всегда отличается от истинной величины. При измерении возникает погрешность

Абсолютная погрешность

При определении погрешности находится не сама погрешность, а ее границы. Границы

Метрологические характеристики (МХ)Метрологические характеристики – те характеристики средств измерений, которые определяют

Относительная погрешность

Лекция №2

Перечислим основные метрологические характеристики:

Если функция преобразования линейна, то чувствительность постоянна (S = const). При

Для приборов с равномерной и степенной шкалой, когда нулевая отметка находится

10

Лекция №3

Методическая погрешность Возникает из-за недостаточных знаний об объекте измерений, допущений при

В целом погрешности можно сгруппировать на систематические и случайные. Систематические

Рассмотрим пример: Омметр с неравномерной шкалой показывает измеренное значение сопротивления, равное

Прямые измерения При прямых измерениях искомое значение величины находят непосредственно из

Косвенные измерения При косвенных измерениях искомую величину получают на основании известной

Совместные измерения – это определение нескольких неодноименных величин для определения зависимости.Совместное

Совокупные измерения. Производятся измерений нескольких одноименных величин, при которых искомая величина

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ:При оценке величины измеряемого параметра могут быть использованы несколько методов.

МЕТОД НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИПри этом методе измеряемая величина определяется непосредственно по отсчетному

МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯНулевой метод сравненияПример: Определить ExНИ – нуль-индикаторВеличина E известна и

МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯДифференциальный метод сравнения Схож с нулевым методом сравнения. Отличием дифференциального

МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯМетод замещения.При этом методе на вход прибора поочередно подаются измеряемая

МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯМетод совпаденияИзмеряется разность между измеряемой величиной и воспроизводимой мерой, используя

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ КОСВЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙПусть y = f(x1,x2,…,xn)Где y – выходная величинаПример:

Рассмотрим пример:

Лекция №4

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

2) Делитель напряжения (ДН)

3) Добавочное сопротивление (ДС)

Электромеханические измерительные механизмы (ИМ)Электрическая энергия входного сигнала преобразуется в механическую энергию.

Эти же 6 типов ИМ заложены в конструкцию электромеханических реле. В

Индукционный ИМ (прибор индукционной системы)Рассмотрим на базе индукционного счетчика электрической энергии

1 – отсчетный механизм (механический счетчик оборотов дисков);2 – алюминиевый диск;3

Лекция №5

Требования к диску: легкость, электропроводность, не магнитный. Диск выполняется из алюминия.В

Принцип действия:

Вид сверху:Вихревой ток обмотки тока находится по правилу Буравчика и замыкается

0,5

Электромагнитный измерительный механизмСостоит из неподвижной катушки с токовой обмоткой и подвижного

Конструктивная схема:1 – катушка (течек измеряемый ток),2 – ферромагнитный сердечник (соединен

Лекция №6

эпюры

Преимущества электромагнитного ИМ: простой, дешевый, надежный.Недостатки: низкая чувствительность, подверженность влиянию внешних

Логометрический электромагнитный ИМ (логометр)

Схема частотомера на базе электромагнитного ИМ Электромагнитный логометрический частотомер

Электростатический ИМ (прибор электростатической системы)Обозначение:Предназначен для измерения постоянных или переменных напряжений.

Приборами электромагнитной и электростатической системы описывают одни и те же выражения,

Системы физических величин
Совокупность физических величин, образованных в связи с принятыми принципами,

Система СИ
Состоит из 7 основных и 2 дополнительных единиц физических величин.
Основные

Погрешности
Результат измерений всегда отличается от истинной величины.
При измерении возникает погрешность

Метрологические характеристики (МХ)
Метрологические характеристики – те характеристики средств измерений, которые определяют

Методическая погрешность
Возникает из-за недостаточных знаний об объекте измерений, допущений при

В целом погрешности можно сгруппировать на систематические и случайные.
Систематические

Рассмотрим пример:
Омметр с неравномерной шкалой показывает измеренное значение сопротивления, равное

Прямые измерения
При прямых измерениях искомое значение величины находят непосредственно из

Косвенные измерения
При косвенных измерениях искомую величину получают на основании известной

Совместные измерения – это определение нескольких неодноименных величин для определения зависимости.
Совместное

Совокупные измерения.
Производятся измерений нескольких одноименных величин, при которых искомая величина

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ:
При оценке величины измеряемого параметра могут быть использованы несколько методов.

МЕТОД НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ
При этом методе измеряемая величина определяется непосредственно по отсчетному

МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯ
Нулевой метод сравнения
Пример: Определить Ex
НИ – нуль-индикатор
Величина E известна и

МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯ
Дифференциальный метод сравнения
Схож с нулевым методом сравнения. Отличием дифференциального

МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯ
Метод замещения.
При этом методе на вход прибора поочередно подаются измеряемая

МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯ
Метод совпадения
Измеряется разность между измеряемой величиной и воспроизводимой мерой, используя

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ КОСВЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
Пусть y = f(x1,x2,…,xn)
Где y – выходная величина
Пример:

Электромеханические измерительные механизмы (ИМ)
Электрическая энергия входного сигнала преобразуется в механическую энергию.

Индукционный ИМ (прибор индукционной системы)
Рассмотрим на базе индукционного счетчика электрической энергии

1 – отсчетный механизм (механический счетчик оборотов дисков);
2 – алюминиевый диск;
3

Требования к диску: легкость, электропроводность, не магнитный.
Диск выполняется из алюминия.
В

Вид сверху:
Вихревой ток обмотки тока находится по правилу Буравчика и замыкается

Электромагнитный измерительный механизм
Состоит из неподвижной катушки с токовой обмоткой и подвижного

Конструктивная схема:
1 – катушка (течек измеряемый ток),
2 – ферромагнитный сердечник (соединен

Преимущества электромагнитного ИМ: простой, дешевый, надежный.
Недостатки: низкая чувствительность, подверженность влиянию внешних

Электростатический ИМ (прибор электростатической системы)
Обозначение:
Предназначен для измерения постоянных или переменных напряжений.