Погрешности измерений. Измерение токов и напряжений. Приборы анализа электрических сигналов. Измерение напряженности поля и помех

Наука начинается с тех пор,

как начинают измерять.

ВВЕДЕНИЕ

            Метрология – наука об измерениях – нахождения численных значений некоторых свойств объектов в единицах физических величин.

Роль измерений в жизни и развития человеческого общества огромна. Особенно велик удельный вес измерений в технике связи, так как в этой отрасли знаний используются такие физические свойства, которые не могут быть оценены ни одним органом чувств человека. Поэтому в технике связи до 35% всех затрат на создание каналов связи и их эксплуатацию составляют затраты на измерительные средства контроля.

Все измерения, проводимые в технике связи, подразделяются на

-  измерение параметров сигналов (напряжения, мощности, частоты и т.п.);

-  измерение величин, характеризующих условия передачи (усиление, ослабление, отражение, искажение, помехи);

-  измерение отдельных элементов аппаратуры (сопротивлений, емкостей, индуктивностей и т. п.);

-  измерение характеристик трактов связи (АЧХ, ФЧХ, переходных характеристик и т. п.);

-  определения характера и места повреждения в магистралях связи и др.;

-  поверка рабочих измерительных приборов.

Для количественной оценки свойств объектов служат единицы физических величин (ФВ), которые делятся на основные (принятые  Международной конференцией по мерам и весам – система «СИ»): м – метр, кг – масса, с - секунда, А – ампер, К – температура по шкале Кельвина, кд – канделла (сила света), Моль – количество вещества и радиан – угловая мера. Все остальные ФВ являются их производными (Гц, В и т. д.).

В технике связи для определения усиления, ослабления, уровней сигналов широко используются безмерные физические единицы – децибелы (дБ), которые отсчитываются от абсолютного нулевого уровня сигнала Р₀=1mВ следующим образом:

уровень сигнала по мощности ;

уровень сигнала по току;

уровень сигнала по напряжению;

где нулевые уровни по току и напряжению равны и

(R_н – сопротивление нагрузки).

Использование безразмерных ФВ (дБ) позволят

1.  «Сжать» масштаб изменения величин P_н, I_н, U_н. Например, перепад мощности относительно Р₀ в 10⁶ раз (миллион клеток в линейном масштабе!) соответствует (60 клеток).

2.  При расчетах результирующих напряжений, токов или мощностей на выходе последовательно включенных усилителях, ослабителях умножение (деление) на коэффициенты передачи отдельных блоков заменяется суммированием (вычитанием) уровней в дБ, что значительно упрощает расчеты. В технике связи уровни возможных сигналов занимают очень большие динамические диапазоны и каналы связи  состоят из значительного числа отдельных усилителей (ослабителей), поэтому измерения в безразмерных ФВ (дБ) чрезвычайно широко распространены.

Обеспечение надежности, достоверности и единства измерений обеспечивается государственной метрологической службой (Госстандарт РФ) путем разветвленной сети научных и контрольно-измерительных организаций, которые обеспечивают разработку и создание государственных эталонов единиц ФВ и передачу этих ФВ низовым – рабочим приборам посредством образцовых приборов (или образцовых мер). При этом создается конкретная поверочная схема передачи ФВ от Государственного эталона – рабочему эталону – образцовому прибору – 1 класса и т.д. вплоть до рабочего прибора. При этом отдельная ступень поверочной схемы обеспечивается метрологическим запасом по точности измерений в . Таким образом, если рабочий прибор имеет класс точности 10,0 (10%), то образцовый прибор для его поверки может быть класса 1,0 (1%). Использование более точного прибора нецелесообразно: чем точнее прибор, тем он дороже и его эксплуатация требует более высокой квалификации.

Необходимо отметить, что слежение за качеством рабочих приборов и их поверка по образцовым – обязанность инженера связи.