Структура процесса измерения. Виды и методы измерений. Классификация средств измерений. Основные характеристики СИ. Классификация погрешностей процесса измерения. Оценка случайных погрешностей измерений

1.Структура процесса измерения. Виды и методы измерений.

Процесс измерения-пр-сс нахождения экспериментально какой-либо физ. величины с использованием имеющихся техн.средств, обладающих установленными метрологическими стандартами и характеристиками.

 Процесс измерения включает в себя 3 этапа :1)подготовка измерит.эскперимента (определяется обьект измерения,алгоритм,выбирается методы и средства измерения)

2)непосредственно сам эксперимент. информация может быть пассивной(напряжение источника питания), т.е. она заранее известна и активной-та, ктр-ая принимает форму энергии(сигнал на осциллографе). совокупность активной и пассивной дает необходимую информацию об объекте измерения.3)последний этап-обработка полученных результатов. проводятся необходимые вычисления, определяется а)доверительная вероятность  (вероятность того, что истинное значение измеряемой величины лежит в пределах доверительного интервала);б)погрешности измерения (т.е. исключают грубые погрешности,затем оценивают систематическую погр-ть и вводят поправки если это возможно и оценивают случайную составляющую погр-ти, затем вычисляют результирующую погр-ть и доверительный интервал). Виды измерений: 1)прямое: ; где х-измеряемая величина; например показания на вольтметре при подкл-ии в измер. цепь; 2)косвенное : ,например ; 3)совокупное: проводятся одновременное измерение нескольких одноименных величин и путем решения сист ур-ия,ктр получена при прямых измерениях при разных значениях этих величин.Н-р, меняется , используется зависимость , система ур-й :

4)совместное изм-ие-одновременно проводятся над 2-мя и более неодноименными вел-ми для определения зависимости м/у ними.н-р, зависимость от t-ры: Методы измерения- совокупность принципов и средств измерения. к основным методам относят:1)метод непосредственной оценки (по отчетному устройству) (1-объект измерения,2-измерительная система,3-окр.среда, 4-оператор)

2)метод сравнения,ктр делится на а)нулевой-рез-ат сравнения доводится до «0». 1-объект измерения;2-изм.система;3-мера;

4-нулевой индикатор.особенность ноль-индикатор  

д/быть очень чувствительным.из недостатков м/о выделить-у ноль-индик.очень узкий диапазон частот,чтобы уменьшить влияние помех и шумов, что влияет на быстродействие.

1.Структура процесса измерения.виды и методы измерения (продолжения)

б)дифференциальный метод:различие с нулевым в том, что есть некоторая дельта ∆, ктр-ую нельзя привышать. (рис.тот же что у нулевого,тока ∆≠0). Преимущества : требуются менее точные индикаторы. в)метод замещения-м-д сравнения с мерой,т.е. измеряемую вел-ну заменяют нектр.контролируемой вел-ой,воспроизводимой мерой.Cх заменяем на Co,т.е. Сх=Со. 

   Ux→   fx  →Cx=Co→Ux→Cx

Показания изм-ой системы играют промежуточную роль, поэтому они не влияют на рез-т измерения,главное-стабильность во времени. г)м-д совпадений-это м-д сравнения, в ктр разницу м/у измеряемой вел-ой и мерой определяют при использовании совпадения некоторых периодических сигналов или шкал. Н-р,измерение частоты вращения при помощи тахометра.

2.Классификация средств измерений.основные характеристики СИ.    

Средства измерения (СИ)-техн.средства,обладающие нормированными метрологическими хар-ми,такими как:1)чувствительность прибора   ; -постоянная для данного прибора; 2)для согласования различных приборов др с другом необ-мо знать вх/вых значения R-ия;3)погрешность СИ;4)номинальная функция преобразования СИ; 5)пределы измерений;6)надежностьт.е. частота отказа и время безотказной работы.Классификация СИ:1)Мера-СИ, ктр предназначено для воспроизведения физической вел-ны данного размера.мера д/быть всегда одноименной с физ.вел-ой.н-р, калибраторы напряжений, магазины сопротивлений.2)измерительный преобразователь-СИ,ктр вырабатывает сигнал  измеряемой информации в форме, ктр более удобна для например дальнейшего его преобразования или хранения.3)измерительный прибор(датчик)- СИ,ктр предназначен  для выработки сигнала,ктр более удобен для понимания и восприятия оператором. Пример-блок-схема цифрового термометра :входная вел-на-температура,преобразователь(1)преобразует ее в удобную форму-эквивалентное значение сопротивления,т.к.сопротивление зависит от температуры,далее-измерительная система(2),здесь вых.вел-на сопротивление,далее-усилитель(3),АПЦ(4)-преобразует в цифровой код и цифровой индикатор(5).

4)измерительная установка и информационно-измерительная система.изм.установка-представляет совокупность функционально-объединенных СИ,ктр вырабатывает сигнал в удобной для восприятия форме.здесь СИ расположены в одном месте. Используется при поверке приборов.Информац-измерительная система-совокупность СИ,ктр имеют общие алгоритмы работы,вырабатывают информацию в удобной для преобразования, передачи или хранения форме.здесь СИ объединены в одном блоке.Иис используется в компьютере, в работе программного обеспечения.

5)измерительные принадлежности-это вспомогательные средства при измерениях.

3.классификация погрешностей процесса измерения.

1)по влиянию внешних условий:а)основная-возникает при н.у и при постоянстве этих условий;б)дополнительная; 2)по способу выражения: а)абсолютная,ктр выражается в тех же величинах, что и измеряемая вел-на; б)относительная, выражается в %-ах; в)приведенная (нормирует к определенной шкале измерений) ; 3)по причине возникновения: а)инструментальные-связаны с использованием нектр инструментов; б)субъективная-зависит от работы оператора, от точности отсчета по шкалам измерения; в) методические возникают в процессе использования нектр методов измерения либо при исп-ии неудачной модели объекта. Н-р,при определении амплитудного значения напряжения . Методическая погрешность возникает из-за того,что синусоида переменного напряжения неидеальна. Необх-мо также выбирать способ включения измерит прибора в схему

Первый способ используют при низкоомных нагрузках,второй-при высокоомных из условия: .если R<Rгр-1способ,если R>Rгр-2способ.4)в зав-ти от режима работы СИ:а)статические(характерно постоянство измеряемой вел-ны во врмени);б)динамические (выходная вел-на изменяется во времени),отражается инерционные свойства СИ. н-р, зависимость терморезистора от температуры.5)по зав-ти абс.погр-ти от измеряемой вел-ны:а)нелинейная; б)аддитивная (неточность установки «0»); в)мультипликативная (опр-ет чувствительность)  

6)по характеру изменения:а)случайные-это те составляющие погрешности,ктр изменяются случайно,у них нет закономерности и их нельзя исключить с

помощью поправок,их оценивают используя теор.вероятность.б)систематические-их можно обнаружить при многократных экспериментах,они м/бытьпериодическими(н-р,при колебаниях сигнала сети), постоянными (неточность установки нуля),монотонно-изменяющимися. Их исправляют с помощью поправок.в)грубые-они резко отличаются от других измерений,проверяются критериями и отбрасывают,если подтверждается,что промах.г)прогрессирующие-для динамических процессов.могут быть исправлены поправками,но только в конкретный момент времени.