Цель изучения дисциплины

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ.

ЛЕКЦИЯ 1.

Введение.

Электрические измерения занимают значительное место в развитии науки и производства, позволяя получать численные значения электрических и неэлектрических величин. Измерение обеспечивает непосредственную связь между теорией и экспериментом, достоверность научных исследований, высокое качество изделий современного производства. В большинстве случаев в различных отраслях промышленности измерение и контроль параметров сырья, технологического режима и качества готовой продукции осуществляется с помощью электрических измерительных приборов и систем. Автоматизированные системы управления технологическими процессами обычно используют электрические измерения параметров, по которым ведется управление.

Электрические измерения имеют ряд преимуществ перед другими видами измерений: позволяют измерять электрические и неэлектрические величины; выполняются в любых местах и на любых расстояниях; производятся с высокой точностью; автоматически записываются в виде графиков или цифровых таблиц; результаты измерений можно получить в виде цифровых кодов и подать их на ЭВМ для вычисления по необходимому алгоритму; результаты измерений могут быть использованы в автоматических системах управления технологическими процессами.

Цель изучения дисциплины.

Вследствие необходимости повышения технического уровня и качества продукции резко возрастают требования к метрологическому обеспечению производства и метрологической подготовке специалистов. Метрологическое обеспечение как установление и применение научных и организационных основ технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений, представляет собой в настоящее время обязательный элемент инженерной деятельности практически на всех этапах создания новой техники и находящейся в эксплуатации.

Разработка, изготовление и эксплуатация современных устройств неизбежно сопряжены с выполнением большого количества измерений. При этом полученная измерительная информация может быть использована как в целях собственно измерения (нахождения значения физической величины в узаконенных единицах), так и для выработки соответствующих логических заключений и суждений в процедурах измерительного контроля, диагностирования или управляющих воздействий в системах управления.

Чтобы успешно справиться с многочисленными и разнообразными проблемами измерений, необходимо освоить некоторые общие принципы их решения, нужен единый научный и законодательный фундамент, обеспечивающий на практике высокое качество измерений, независимо от того, где и с какой целью они производятся. Таким фундаментом является метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Поэтому сначала рассмотрим общие сведения о метрологии.

Основные определения и термины .

Физическая величина - свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Электрическое сопротивление тела, напряженность электрического поля, масса, время и др. – все это физические величины.

Значение физической величины – оценка физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

Различают истинное и действительное значения физической величины.

Истинное значение физической величины – значение физической величины, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Так как истинное значение определить практически невозможно, то вместо истинного пользуются действительным значением.

Действительное значение физической величины – значение физической величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Единица физической величины – физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное единице, например, 1 ампер.

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Результат измерения – значение величины, найденное путем ее измерения.

Для осуществления измерений необходимо воспроизвести единицу физической величины, сравнить с ней измеряемое значение, зафиксировать результаты сравнения и оценить погрешности измерения.

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

Абсолютная погрешность измерения – погрешность, выраженная в единицах измеряемой величины:

Dх = х – А.

Относительная погрешность измерения – отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины:

d = .

Часто истинное значение измеряемой величины остается неизвестным, и вместо него используют результат измерения, а относительную погрешность выражают в процентах:

.

Относительная погрешность характеризует качество измерения.

Точность измерений – качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Количественно точность измерений может быть выражена значением, обратным модулю относительной погрешности:

Т = | d _х | ^-1.

Высокая точность измерения соответствует малым значениям погрешности измерения. Если погрешность измерения 10^-5, то точность равна 10⁵.

Единицы физических величин.

Размер единицы величины, вообще говоря, может быть любым. Однако измерения должны выполняться в общепринятых единицах. Такие единицы устанавливаются в каждой стране особым законодательством с учетом рекомендаций международных организаций.

У нас в России с 1 января 1963 г. введена Международная система единиц (СИ) (от начальных букв слов System International).

Основными единицами СИ являются: метр (м) – единица длины, килограмм (кг) – единица массы, секунда (с) – единица времени, ампер (А) – единица силы тока, кельвин (К) – единица термодинамической температуры, моль (моль) – единица количества вещества, кандела (кд) – единица силы света.

Дополнительные единицы: радиан (рад) – единица плоского угла, стерадиан (ср) – единица телесного угла.

Производные единицы Международной системы образуются из основных и дополнительных единиц при помощи определяющих уравнений в соответствии с принципами построения систем единиц. Примером таких единиц являются частота (Гц), энергия (Дж), напряжение (В) и др. Внесистемные единицы, допускаемые к применению, устанавливаются стандартами на единицы по отдельным областям измерений. Внесистемной безразмерной единицей является децибел (дБ).