Средства измерительной техники

Л.А. ВАСИЛЬЕВ

ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ

И

ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Донецк - 2004

УДК 621.317

Васильев Л.А. Основы метрологии и электроизмерительная техника. Конспект телевизионных лекций: Учебное пособие. Донецк: ДонНТУ. – 2004. – 99 с.

В учебном пособии представлены материалы телевизионных лекций по основам метрологии как науки об измерениях, средствам электроизмерительной техники и технологиям их применения для измерения электрических, магнитных и неэлектрических величин.

Может быть полезным для студентов электротехнических специальностей университета при изучении дисциплины «Основы метрологии и электроизмерительная техника».

ISBN 966-96071-8-3 © Васильев Л.А., 2004

ВВЕДЕНИЕ

В современном обществе нет такой области научной, технической и иной деятельности человека, в которой можно было бы обойтись без измерения физических величин. Общий уровень развития науки и техники, технический прогресс во всех отраслях народного хозяйства всегда определялся и определяется уровнем развития измерительной техники, которая является источником самой объективной информации об окружающем материальном мире.

Среди всех видов измерительной техники главная роль принадлежит технике электрических измерений в силу ее универсальности, автоматизации и компьюризации, передачи измерительной информации на любые расстояния. Электрическими измерениями охватываются измерения всех электрических величин, магнитных величин и практически любых неэлектрических величин.

Данное учебное пособие представляет собой материалы телевизионных лекций по дисциплине «Основы метрологии и электроизмерительная техника», читаемых автором в течение многих лет для студентов электротехнических специальностей ДонНТУ. Пособие состоит из трех разделов.

Первый раздел посвящен общим вопросам теории измерений, видам и методам измерений, погрешностям измерений и методам их оценивания, обработке результатов измерительного эксперимента.

Во втором разделе рассмотрены устройство, принцип действия, свойства и применение средств измерительной техники.

В третьем разделе изложены основные технологии измерения электрических, магнитных и неэлектрических величин.

При модульном построении курса первый модуль составляют темы первых восьми лекций, второй модуль включает темы остальных девяти лекций.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………..4

РАЗДЕЛ 1 ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ…………………………..…..5

Лекция 1 Введение в метрологию…………………………..….…...5

Лекция 2 Погрешности измерений……………………………...…10

Лекция 3 Обработка результатов измерений……….……………..16

Лекция 4 Неопределенность измерений. Измерительный эксперимент……………………………………………...22

РАЗДЕЛ 2 СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ……………………………..28

Лекция 5 Измерительные преобразователи электрических величин…………………………………………….……..28

Лекция 6 Электромеханические приборы…………………….…...34

Лекция 7 Электромеханические приборы (продолжение)…….…40

Лекция 8 Измерительные мосты…………………………………...46

Лекция 9 Электронно-лучевые осциллографы…………….……...51

Лекция 10 ЭЛО (технологии измерений)…………………….…….56

Лекция 11 Цифровые приборы……………………………….……..61

Лекция 12 Цифровые приборы (продолжение). Виртуальные приборы………………………………………………….67

РАЗДЕЛ 3 ТЕХНОЛОГИИ ИЗМЕРЕНИЙ…………………………71

Лекция 13 Измерения электрических величин……………………..71

Лекция 14 Измерение электроэнергии и показателей ее качества...77

Лекция 15 Измерение магнитных величин…………………………82

Лекция 16 Измерение неэлектрических величин…………………..87

Лекция 17 Измерительные информационные системы……………93

Список рекомендованной литературы………………………………99

"Каждая вещь известна лишь в той степени, в какой ее можно измерить"

У.Томсон (лорд Кельвин)

РАЗДЕЛ 1 ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ

Лекция 1 ВВЕДЕНИЕ В МЕТРОЛОГИЮ

Основные понятия

Метрология – наука об измерениях (ДСТУ 2681).

Части метрологии:

· научно-теоретическая метрология;

· законодательная метрология;

· прикладная метрология.

Измерение – отображение физической величины ее значением путем эксперимента и вычислений с помощью специальных технических средств.

Принцип измерения – совокупность явлений, на которых основано измерение.

Метод измерения – способ использования принципов и средств измерений для получения измерительной информации (ИИ).

Методика измерений – совокупность процедур и правил для получения результатов с необходимой точностью.

Средства измерительной техники – технические средства для выполнения измерений, имеющие нормированные метрологические характеристики.

Электроизмерительная техника – совокупностьэлектрических средств измерений и способов их применения для получения ИИ.

Виды измерений

· Прямые измерения: Х = Х_изм;

– измеряемая величина находится непосредственно по показанию прибора.

Пример:

· Непрямые измерения:

§ косвенные: Х = F (Х₁, Х₂; Х₃ …);

– измеряемая величина находится по известной зависимости от других величин, измеренных прямым способом.

Пример:

Применяют:

ü при отсутствии приборов прямого измерения;

ü при невозможности применения приборов прямого измерения;

ü если можно получить более высокую точность.

§ совокупные:

F₁ (Х₁, Х₂; Х₃ …) = 0,

F₂ (Х₁, Х₂; Х₃ …) = 0.

Пример:

измерение сопротивлений, соединенных в треугольник.

§ совместные:

– для нахождения зависимости между величинами.

Пример: нахождение зависимости R = R₀ (1 + αT).

Методы измерений

· методнепосредственной оценки;

· методысравнения:

• сопоставления

– измеряемая величина Х_изм сравнивается одновременно со всеми уровнями известной величины Х₀ (меры);

• совпадения

– Х_изм сравнивается с Х₀ по совпадению отметок шкал или периодических сигналов.

• дифференциальный

– измеряется разность между Х_изм и Х₀ :

Е_х = Е₀ + ΔЕ;

• уравновешивания (нулевой)

– разность между Х_изм и регулируемой Х₀ сводится к нулю:

Е_х = Е₀;

• замещения

– к прибору поочередно подключаются Х_изм и регулируемая Х₀ :

при одинаковых показаниях прибора Е_х = Е₀.

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.

Поиск по сайту: