Основные понятия метрологии и радиоизмерения. Средства измерения и их метрологические характеристики. Измерение напряжения и силы тока. Метод измерения мощности основанный на эффекте Холла

ЛЕКЦИЯ № 1

Основные понятия метрологии и радиоизмерения

1.  Методы и средства электрорадиоизмерения.

2.  Способы обработки результатов измерения и оценивание погрешности.

3.  Обеспечение единства измерения.

4.  Основные положения законодательной метрологии. Методы стандартизации и сертификации.

5.  Тенденция развития в области электрорадиоизмерений.

Структура курса

1.  Основы общей теории измерения.

2.  Общие сведения о средствах измерения.

3.  Измерение электрических величин:

– измерение напряжения и силы тока;

– исследование формы частотного спектра;

– измерение частоты, периода и разности фаз;

– измерение характеристик СП (МО, Д_Х, w(х));

– измерение параметров цепей с распределёнными параметрами.

4.  Основы стандартизации и сертификации.

К основным понятиям метрологии относятся

измерения;

результат измерения;

принцип измерения;

погрешность измерения;

метод измерения;

единица измерения.

Измерения – процесс нахождения физической величины опытным путём или экспериментальным путём с помощью специальных технических средств измерения.

Средства измерения – техническое средство для осуществления измерения.

Результат измерения – числовое значение измеряемой величины и наименование единицы измерения (10 В).

Единица физической величины – величина, которой присвоено числовое значение «один».

Принцип измерения – совокупность физических явлений, на которых основано измерение.

Метод измерения – совокупность практических приёмов использования принципов и средств измерения, направленных на результат измерения.

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

Хизм           Хист            DХ = Хизм – Хист

Хд                                   DХ » Хизм – Хд

Действительное значение – в данных условиях можно принять за истинное.

Результат измерения всегда должен сопровождаться информацией о погрешности измерения.

Погрешность имеет вероятностный смысл вероятность появления погрешности.

Широкий диапазон измеряемых величин.

Большой набор измеряемых параметров сигнала.

Использование сложных автоматических радиоизмерительных систем.

Классификация:

– по способу получения результата

прямые                  и                  косвенные

Прямые – измерения, в процессе которых результаты измерения получают напрямую из экспериментальных данных (измерение напряжения вольтметром).

Косвенные – измерения, в процессе которых результаты измерения определяются на основании известной математической зависимости между искомой величиной и величинами, измеряемыми прямым способом (определение сопротивления на участке цепи по известным U и I).

Y = f(X₁, X₂, … X_m)

– по методу измерения

– по способу проведения измерения

аналоговые                               цифровые

(аналоговые величины)            (дискретные величины)

Погрешности измерения

Абсолютные                   и                  относительные

DC                                                                 d

всегда имеет                             это отношение абсолютной

размерность                              погрешности к истинному значению

измеряемой величины

                                                            d = ×100 %

По закономерностям появление погрешности бывают

–  систематические;

–  случайные;

–  грубые;

–  промахи.

Систематическая погрешность – погрешность, которая проявляется в соответствии с определённой закономерностью и может быть записана некоторым детерминированным выражением.

Случайная – это погрешность, которая проявляет себя случайным образом, которую нельзя описать математическим выражением и необходимо использовать вероятностные характеристики (закон распределения вероятности).

Грубая погрешность – погрешность, вызванная неожиданным изменением условий проведения измерения, не по вине оператора.

Промах – погрешность, вызванная неправильными действиями оператора.

D = D_С + ,

где   – случайная;

D_С – статическая.

Систематическая составляющая (D_С) – остаётся постоянной в одних и тех же условиях при многократных измерениях.

Для уменьшения D_С используют:

1.  Метод замещения

–  записывают измеряемую величину;

–  заменяем регулируемой образцовой мерой;

–  показания прибора должны совпадать с

–  записать показания;

–  сравнить.

2.  Противопоставление – сравнение измеряемой величины с величиной образцовой мерой.

3.  Метод рандомизации – измерение одной и той же величины разными приборами и усреднение их.

Случайная составляющая (D) – проявляется в виде разброса результатов измерения, учесть можно путём многократного проведения измерения.

ЛЕКЦИЯ № 2

          Случайные погрешности неустранимы. Их можно анализировать с помощью статической обработки результатов измерений.

(D_Н, Dв)

Р(D_Н <  < Dв)

Р = 0,8

Для определения вероятности попадания погрешности в заданный интервал необходимо знать плотность распределения вероятности

F() =

Плотность вероятности имеет похожий смысл

P(D_Н <  < Dв) =  = 1

Существует большое количество законов распределения:

–  нормальный;

–  равномерный;

–  треугольный (Симпсона);

–  закон Стьюдента.

Нормальный f() =

Границы применимости нормального закона распределения.

1.  Возможность изме-ре(не)-ния погрешности  Î (– D; X).

2.  Количество многократных измерений должно быть большим (> 20).

3.  Большие погрешности появляются реже, чем маленькие.

4.  Частота появления одинаковых по модулю, но разных по знаку примерно одинакова.

5.   

Для нормального распределения справедлива центральная предельная