Средства измерительной техники

· Средства измерений

o измерительные приборы

аналоговые, цифровые, виртуальные;

образцовые, рабочие;

o регистрирующие средства

регистрируют сигналы ИИ;

o кодовые средства (АЦП)

преобразуют аналоговую ИИ в кодовый сигнал;

o измерительные каналы

совокупность средств измерительной техники, средств связи и др. для создания сигнала ИИ одной измеряемой величины;

o измерительные системы

совокупность измерительных каналов и измерительных устройств для создания ИИ нескольких измеряемых величин;

· Измерительные устройства

o меры

эталоны, образцовые, рабочие;

o измерительные преобразователи

электрических, магнитных, неэлектр. величин;

масштабные, функциональные;

унифицированные;

o вычислительные компоненты

совокупность средств ВТ и программного обеспечения для выполнения вычислений в процессе измерения.

5) Обеспечение единства измерений
Единство измерений означает, что результаты измерений выражены в узаконенных единицах, а погрешности известны с заданной вероятностью.

Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) – комплекс государственных стандартов, устанавливающих правила, требования и нормы по организации и методике оценивания и обеспечения точности измерений.

Основные положения ГСИ:

· результаты измерений должны выражаться в принятой системе единиц (системе СИ);

· форма представления результатов измерений должна содержать показатели точности;

· средства ИТ подлежат испытаниям при выпуске и обязательной поверке при эксплуатации.

Поверка – установление соответствия средств ИТ нормативным техническим требованиям.

Цель поверки – определение погрешностей и других метрологических характеристик, регламентированных ТУ.

Поверочные схемы для передачи размера единицы физической величины:

государственный эталон

вторичный эталон

рабочий эталон

образцовые средства

рабочие средства ИТ.

Физическая величина отображает свойства объектов, которые можно выражать количественно в принятых единицах. Любое измерение реализует операцию сравнения однородных величин по признаку « больше-меньше». В результате сравнения каждому размеру измеряемой величины приписывается положительное действительное число.
Значение физической величины – оценка физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

220 В – число 220 называется числовым значением; В- вольт – единица напряжения
Истинное значение – значение физической величины, которое идеальным образом отражает в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство данного объекта. Истинное значение практически недостижимо.
Действительное значение – значение, полученное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.

7. Погрешности измерения.Определения и способы выражения

 

Любое измерение реализует операцию сравнения однородных свойств физических величин по признаку “больше-меньше”. В результате сравнения каждому размеру измеряемой величины приписывается положительное действительное число:

X = Q [x],

Q - числовое значение величины;

[x] – размерность величины, называемой единицей величины.

Результаты измерения любой физической величины дают лишь приближенное ее значение.

Погрешность измерения– отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

 

Истинное значение физической величины существует, но определить его невозможно (принимают действительное значение).

 

8. Классификация погрешностей.Причины возникновения

По способу выражения

· абсолютная погрешность -это погрешность, выраженная в единицах измеряемой величины и определяется согласно выражению

 

 

 

Х_изм – измеренное значение, Х – действительное значение;

· относительная погрешность –это погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности к действительному значению

 

· приведенная погрешность –это относительная погрешность, в которой абсолютная погрешность отнесена к условно принятому значению, постоянному на всем диапазоне измерений или его части

 

Х_н – нормирующее значение:

а) измерения Х_н – предел;

б) Х_н = /Х_{пред.лев.}/ + /Х_{пред.прав.}/; в) Х_н = l_полн [мм].

 

Формулы связи между погрешностями:

 

 

В зависимости от характера изменения погрешности:

- систематические погрешностиΔ_с, – погрешности остающиеся постоянными или закономерно изменяющиеся при повторных измерениях одной и той же величины. Подразделяются на:

- прогрессирующие погрешности – могут быть скорректированы и учтены только в данный момент времени, а в дальнейшем вновь непредсказуемо изменяются;

- периодические погрешности – изменяются в интервале времени наблюдения с определенным периодом

 

Данные погрешности могут быть предсказаны, обнаружены и исключены из результата измерения введением поправок. Поправки всегда определяются и вычисляются с некоторой погрешность, часть систематических погрешностей так или иначе оказываются необнаруженными, поэтому существует понятие неисключенная систематическая погрешность(НСП). Иногда этот вид погрешности называют неисключенными остатками систематической погрешности, остающимися после введения поправок и содержащимися в результате измерения. Систематическая погрешность проявляется в виде смещения Х_изм относительно Х.

Способы уменьшения ∆_с:

· введение поправки: ∆_п = –∆_с;

· устранение причины;

· повышение класса точности прибора;

· использование метода замещения;

· изменение знака выходной величины и др.

 

- случайные погрешности – погрешности, изменяющиеся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.

В появлении таких погрешностей не наблюдается какой-либо закономерности, они проявляются при повторных наблюдениях в виде некоторого разброса полученных результатов. Случайные погрешности неустранимы и всегда присутствуют в результате измерения. Описание случайных погрешностей возможно на основе теории случайных процессов и математической статистики.

Случайная погрешность проявляется в виде разброса значений Х_изм относительно Х. Может быть оценена в виде доверительного интервала.

Уменьшение случайных погрешностей возможно:

· проведение многократных наблюдений с помощью высокочувствительных приборов;

· повышение класса точности измерительных приборов

(при однократных измерениях).

 

- промахи – грубая погрешность измерения, существенно превышающая ожидаемую при данных условиях погрешность (неправильные отсчеты показаний). Выявляются при повторных измерениях и должны быть отброшены, как не заслуживающие доверия.