ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
«ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ»
Цель работы:
Целью настоящей работы является ознакомление с измерительными приборами и сопроводительной документацией к ним, освоение методики подготовки, настройки, исключения систематических погрешностей и работы с приборами, обработки и записи результатов технических измерений.
1. ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ
Для теоретической подготовки к выполнению работ необходимо проработать задания приведенные ниже. При подготовке заданий необходимо воспользоваться материалом данным в заданиях, конспектом лекций и материалом содержащимся в учебных пособиях [6] и [7]. Допускается в отдельных случаях, по усмотрению преподавателя, студентам вечерней и заочной форм обучения ограничиться изучением материала методических указаний.
1.1. Задание первое – Изучить основные определения. Изучить классификацию и основные характеристики измерений.
Методические указания к заданию.
Информация о свойствах и качествах объектов, полученная посредством измерений, называется
измерительной информацией.
Свойства, для которых могут быть установлены и воспроизведены градации определенного размера, называются
физическими величинами. Возможность физической реализации единицы является определяющим признаком
понятия «физическая величина». Значение физической величины — оценка физической величины в принятых для измерения данной величины единицах.
Нахождение истинного значения измеряемой физической величины является центральной проблемой метрологии. Стандарт определяет истинное значение как значение физической величины, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Действительное значение – значение физической величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному, что для данной цели может быть использовано вместо него. Под измеренным значением понимается значение величины, отсчитанное по отсчетному устройству средства измерения.
Измерение - нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.
По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения делятся:
-статистические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени;
-динамические, – измеряемая величина изменяется при измерениях.
По способу получения результатов измерения бывают:
-прямые, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных
Q = X , |
(1.1) |
где Q – истинное значение измеряемой величины;
X– значение полученное из опытных данных.
-косвенные, при которых величину определяют на основании известной зависимости этой величины с другими величинами, которые подвергаются прямым измерениям
Q = f (X1, X2 ,..., XN ) , |
(1.2) |
где f – знак функциональной зависимости, форма которой и ее физический смысл заранее известны;
(X1, X2 ,..., X N ) – результаты прямых измерений;
-совокупные, производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую
величину определяют решением системы уравнений, которые получены путем прямых измерений в различных сочетаниях этих величин;
-совместные, произведенные одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для установления зависимости между ними.
По условиям, определяющим точность результата, измерения подразделяют:
-измерения максимально возможной точности при современном уровне развития техники (эталонные, измерения констант);
-контрольно-поверочные – точность которых должна быть больше наперед заданного значения (измерения производимые лабораториями сертификационного центра);
-технические или измерения с предварительным
оцениванием погрешностей – измерения точность которых определяется характеристиками средств измерения (это все измерения при разработке и производстве).
По способу выражения результатов измерения бывают:
- абсолютные, основанные на прямых измерениях
одной или нескольких основных физических величин или на использовании значений физических констант (длина в метрах, сила тока в амперах);
- относительные – измерения отношения величины к одноименной величине, которая принимается за единицу или измерение отношения величины к одноименной, принимаемой за исходную (измерение относительной влажности).
Основные характеристики измерений: принцип; метод; погрешность; точность; достоверность.
Принцип – физическое явление или их совокупность, положенные в основу измерения (измерение температуры на основе термоэлектрического эффекта).
Метод измерений – совокупность приемов использования принципов и средств измерений.
Погрешность измерения – разность между
измеренным X и истинным значением Q |
измеряемой |
величины |
|
= X −Q. |
(1.3) |
Точность измерения – показатель характеризующий близость результатов к истинному значению измеряемой величины:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
ε = |
|
|
|
|
, |
(1.4) |
|
|
|
Q |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где δ |
0 |
= |
|
– относительная погрешность. При |
→ 0 |
|||||
|
||||||||||
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ε → ∞ .
Достоверность измерения – степень доверия к результатам измерений. Количественно характеризуется доверительной вероятностью .
Измерения проводятся с помощью технических средств,
которые имеют нормированные погрешности и называются средствами измерений.
1.2. Задание второе – Изучить указания по выбору средств измерений.
Методические указания к заданию.
Средства измерений включают в себя: измерительные преобразователи, измерительные приборы и вспомогательные средства. Для принятия решения об использовании того или иного прибора для проведения конкретных измерений необходимо знать его основные технические и особенно метрологические характеристики. Последние позволяют судить о возможности измерения в требуемом диапазоне значений измеряемого параметра с заданной точностью.
К ним относятся: диапазон измерений, чувствительность, цена деления шкалы, порог
чувствительности, суммарная погрешность (класс точности). Метрологические характеристики приводятся в сопроводительной документации к измерительному прибору.
По указанной причине первое, с чего начинается работа с прибором, является ознакомление с его сопроводительной документацией «Техническим описанием (ТО) и инструкцией по эксплуатации (ИЭ)».
Если прибор по своим метрологическим характеристикам удовлетворяет требованиям измерения параметров физической величины, должны быть рассмотрены факторы, определяющие условия измерений.
А именно: фактор допустимого времени измерений, определяет степень их автоматизации; пространственный фактор – массогабаритные характеристики; энергообеспеченность – потребление энергии и т.п.
Весьма существенным с целью исключения