Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



Затем катушки соединяют так, чтобы их магнитные поля вычитались, и измеряют общую индуктивность

102 = ii -1- - 2М.

Искомое значение М определяется решением этих двух уравнений

M={L„i-L„2)/4.

Совместные измерения состоят в одновременном измерении двух или нескольких неодноименных величин с последующим вычислением результата путем решения системы полученных при измерениях уравнений. Пусть, например, требуется найти температурные коэффициенты терморезистора

Rt = Ro{\ + AT + BT%

Rq -г значение сопротивления при = 20° С; Т - температура окружающей феды, °С; /4 и В - температурные коэффициенты.

Измерив значения сопротивлений Rq, Ri и 2 терморезистора при значениях температуры То, Г, и Tj, определяемой с помощью термометра, и решив полученнзто в соответствии с данным уравнением систему из трех уравнений, найдем значения величин А к В.

Средство измерений - техническое

устройство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики. К федствам измерений относятся меры, измерительные приборы и измерительные установки (системы). Кроме того, к федствам измерений относят измерительные . преобразователи, измерительные принадлежности, служащие для расширения диапазона измерений, повышения точности измерений, дистанционной передачи результатов измерений, питания федств измеренчй высокостабильной электрической энергией и т. д. Иногда необоснованно расширяют применение понятия средства измерений на самостоятельно функционирующие, имеющие конкретное техническое назначение сложные устройства, хотя и решающие измерительные задачи. Например, радиолокационная станция, обнаруживающая цель и затем определяющая дальность до обнаруженного объекта и его угловые координаты, является также измерительным устройством. Но это устройство не следует относить к средству измерений, поскольку федство измерений не предназначено для выполнения самостоятельных функций (например, для поиска источников физической величины), а выполняет их совместно с источниками измеряемых физических величин. Этими источниками являются другие технические устройства, явления, тела и т. д.

Не следует, как это иногда пытаются делать, относить к средствам измерений и многочисленные виды испыгательных установок, несмотря на то что многие из них также имеют нормированные метрологические характеристики. Например, барокамеры, термокамеры, вибростенды, центрифуги должны обеспечивать определенный диапазон и поддержание условий испытаний с заданной точностью. Но указанные федсгва не измеряют, а воспроизводят с теми или иными точностями и диапазонами условия испытаний (в том числе и условия измерений).

Мерой называется средство измерений в виде тела или устройства, предназначенное для хранения и (или) воспроизведения физической величины заданного размера. К мерам относятся нормальные элементы, измерительные магазины емкостей, генераторы стандартных сигналов и др. Градуированные шкалы федств измерений отображают набор мер физической величины.

Измерительный прибор представляет собой средство измерений, предназначенное для выработки под воздействием измеряемой величины сигнала измерительной информации, функционально связанного с числовым значением измеряемой величины, и отображения этого сигнала на отсчетном (индикаторном) устройстве или его регистрации.

Измерительная установка представляет собой комплекс федств измерений и вспомогательных устройств, обеспечивающий получение измерительной информации на исследуемом объекте в заданном объеме и заданных условиях. Обычно в измерительную установку входят приборы, меры, а также устройства их сопряжения, питания, обеспечения режимов измерений. Такая установка может быть с ручным управлением или автоматизированной. Дальнейшим усложнением измерительных задач, решаемых в интересах проверки работоспособности многопараметрических электронных систем в условиях их функционирования, вызвано появление термина измерительная система. В настоящее время, как правило, измерительные системы создаются автоматизированными и называются автоматизированными измерительными системами (АИС), автоматизированными системами контроля (АСК) и т. д. В АСК ряд параметров может измеряться с низкой точностью (годен - негоден). В этих случаях решаются не измерительные, а контрольные задачи, и соответствующие приборы являются индикаторами, не требующими метрологической поверки.



1.2. Свойства средств измерений и предъявляемые к ни.м требовани.ч

Все большую роль в средствах измерений, особенно автоматизированных, играют измерительные преобразователи {датчики), предназначенные для преобразования измерительного сигнала в форму, удобную для передачи, дальнейшего преобразования, хранения и обработки.

Измерительные преобразователи имеют нормированные метрологические характеристики, конструктивно они, как правило, оформлены в самостоятельное средство измерений, но иногда являются встроенной составной частью измерительного прибора. Одними из основных требований, предъявляемых к измерительным преобразователям, являются их унификация и стандартизация с целью сопряжения со средствами измерений, использования в измерительных системах, встраивания в объект измерений. Многие датчики выполняются не только для передачи преобразованной информации в от-счетное устройство, как это имеет место, например, для случая дистанционного измерения давления, но и для передачи измерительного сигнала в соответствующие каналы управления. Например, такой датчик, как гироскопический прибор, вырабатывает с высокой точностью измерительные сигналы, указывающие степень отклонения движущегося объекта, на котором установлен данный прибор, от заданного направления, и эти сигналы поступают в исполнительную управляющую систему для коррекции объекта.

По метрологическому иерархическому признаку все средства измерений делятся на рабочие, образцовые и эталоны. К рабочим относятся средства измерений, не предназначенные для воспроизведения и хранения единиц физических величин, а также для передачи их размеров другим средствам измерений. К образцовы-м средствам измерений относятся меры, измерительные приборы (установки) или измерительные преобразователи, применяемые для поверки по ним других средств измерений (работах или образцовых меньшей точности). Образцовые средства измерений обычно специально разрабатываются и аттестуются. В радиоизмерительной технике, особенно при высокоточных измерениях, не удается иногда создать образцовые приборы, и в качестве их используются специально отобранные и аттестованные приборы из числа рабочих.

Эталоны представляют собой средства измерений (обычно комплекс средств измерений), предназначенные для воспроизведения и (или) хранения единицы физической величины с целью передачи ее размера низшим по точности средствам измерений (как пра-

вило, образцовым). Эталон должен быть официально утвержден Госстандартом в качестве такового. Эталон может быть государственным - исходным для страны. При этом государственный эталон является первичным, воспроизводящим или хранящим единицу физической величины, специальным, заменяющим первичный эталон для воспроизведения единицы в особых условиях. Для обеспечения нужд отраслевых метрологических служб применяются вторичные эталоны, размер единицы которым передается от первичного (специального) эталона.

В некоторых случаях, когда не представляется возможным создать эталонное средство измерений, допускается применение так называемого группового эталона, состоящего из группы однотипных средств измерений (например, образцовых или даже рабочих). Размер единицы физической величины, хранимой групповым эталоном, определяется в соответствии с принятым алгоритмом обработки значений физической величины, воспроизводимых отдельными средствами измерений, входящими в состав фуппового эталона. В настоящее время применяются достаточно сложные алгоритмы обработки, вплоть до применения методов «самообучения».

1.2. СВОЙСТВА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ ТРЕБОВАНИЯ

Всем средствам измерений присущи основные свойства: метрологические, эксплуатационные, информационные и др. Наиболее важными являются метрологические свойства (характеристики) средств измерений.

К метрологическим свойствам (характеристикам) относятся точность и диапазон измерений, чувствительность, разрешающая способность, стабильность, метрологическая надежность, неинформативные параметры средства измерений (например, для универсальных вольтметров - диапазон частот, в котором возможно измерять значения переменных напряжений и токов) и др.

1.2.1. ТОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Термин точность измерений является основным, определяющим метрологические возможности средств измерений. Под точностью измерения понимается степень близости результатов измерений к истинному значению измеряемой величины. Однако на практике удобнее пользоваться для характе-



ристики точности средств измерений термином погрешность измерений (погрешность средства измерений), отражающим отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой физической величины.

Погрешность измерений обусловливается многими факторами: погрешностью метода измерений; несовершенством средства измерений; влиянием условий проведения измерений; влиянием каналов связи объекта измерений со средством измерений; субъективными погрешностями оператора, настраивающего (калибрующего) средство измерений и фиксирующего его показания, и т. п.

Последние два фактора не относятся к погрешности средства измерений, но влияют на погрешность, результата измерений.

Погрешность измерительного прибора представляет собой разность между показаниями прибора и истинным значением измеряемой величины, а погрешность меры - разность между номинальным значением меры и истинным значением воспроизводимой ею величины.

По способу числового выражения погрешности различаются на абсолютные, выражаемые в единицах измеряемой величины, и относительные, выражаемые отношением абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Таким образом, абсолютная и относительная погрешности вычисляются по формулам

Ах = х„-Ху; Ь = Ах/х„; 5 = (Ax/jcJ• 1(Ю,

где х„ - показания прибора (номинальное значение меры); x„ - истинное значение измеряемой величины (величины, воспроизводимой мерой).

Часто вместо относительной погрешности применяется понятие приведенной погрешности средства измерений, выражаемой в виде отношения абсолютной погрешности к условно принятому значению физической величины, например к значению верхнего предела измерений.

Необходимо учитывать, что истинное значение физической величины практически неизвестно. Поэтому вместо истинного значения измеряемой величины приходится в формулы погрешностей подставлять действительное значение, найденное экспериментально и настолько близкое к истинному, что для данных целей измерений может использоваться вместо него.

По характеру и причинам появления погрешности разделяются на систематические, случайные и промахи.

Систематические тгрешности представляют собой такие составляющие погрешности средства измерений, которые при неоднократном использовании средства измерений остаются цостоянными или изменяются закономерно. Эти погрешности поддаются изучению и учету, в силу чего результат измерений может быть уточнен путем внесения поправок. Более того, стремятся создать средство измерений таким образом, чтобы исключить влияние систематических погрешностей.

Систематические погрешности обусловлены неточной градуировкой средств измерений, неправильной установкой прибора, несовершенством метода измерений, применением приближенных формул (в частности, в тех случаях, когда измерительный прибор обрабатывает измерительную информацию) и т. д. Установкой нуля отсчета, калибровкой измерительных приборов перед соответствующим измерением добиваются исключения (или уменьшения) систематических погрешностей. При этом в настоящее время все чаше применяются автоматические методы коррекции систематических погрешностей, увеличиваюшие точность и производительность измерений.

Случайные погрешности изменяются непредвиденным (случайным) образом при проведении повторных измерений одной и той же физической величины. В отличие от систематических случайные погрешности невозможно исключить из результата измерений. Но многократные измерения одной и той же величины позволяют уменьшить случайную составляющую погрешности путем нахождения среднего ее значения (результат каждого измерения является случайной величиной) и дисперсии.

Промахи представляют собой погрешности, существенно превышаюшие присушие данному средству измерений систематические и случайные погрешности. Они возникают или из-за неисправностей средства измерений, или из-за грубых ошибок оператора. При обнаружении промаха соответствующий результат измерений должен быть исключен как неверный.

Погрешности, возникающие в нормальных условиях работы средств измерений [температура окружающей среды 20 + + 5°С, атмосферное давление 100 + 4 кПа (750 + 30 мм рт. ст.), относительная влажность воздуха 65 + 15 %], называются основными. В технических условиях на радиоизмерительные приборы обычно указываются также дополнительные погрешности, представляющие собой дополнительное из-



0 [1] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168


0.0133