В результате написания реферата были изучены основные особенности методов измерений в метрологии, и решены следующие задачи:

? дано определение понятию измерений, рассмотрена классификация измерений по различным признакам;

? дано определение понятию методов измерений, рассмотрена их классификация в зависимости от различных критериев.

Не существует практически ни одной сферы деятельности, где бы ни применялись результаты измерений.

Методы измерения по своей сути переходят из одноактивных действий в сложную процедуру подготовки эксперимента, интерпретации измеренной информации. Иными словами, в настоящее время следует говорить об измерительных технологиях, которые понимаются как последовательность действий, направленных на получение измерительной информации.

Методы измерений в настоящее время представляют собой не просто операцию по нахождению результата, а комплекс таких операций, подчиняющихся определенным принципам.

Не существует единой классификации измерений. Разделить методы измерений на классы представляется возможным, только определив какой-либо конкретный критерий.

Список источников

1. Герасимова Е.Б., Герасимов Б.И. Метрология, стандартизация и сертификация. Учебное пособие. - М.: Инфра-М, 2010. - 224 с.

2. Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация. - СПб.: Питер, 2010. - 464 с.

3. Качурина Т.А. Метрология и стандартизация: учебник для студенческих учреждений среднего профессионального образования. - М.: Академия, 2013. - 128 с.

4. Пономарев С.В. Метрология, стандартизация, сертификация: учебник для ВУЗов. - Тамбов: Издательство ГОУ ВПО ТГТУ, 2010. - 96 с.

5. Радкевич Я.М. Метрология, стандартизация и сертификация: учебник для бакалавров. - М.: Юрайт, 2014. - 813 с.

6. Сергеев А.Г. Метрология, стандартизация и сертификация: учебник. - М.: Юрайт, 2010. - 820 с.

Подобные документы

Общие вопросы основ метрологии и измерительной техники. Классификация и характеристика измерений и процессы им сопутствующие. Сходства и различия контроля и измерения. Средства измерений и их метрологические характеристики. Виды погрешности измерений.

контрольная работа [28,8 K], добавлен 23.11.2010

Характеристика средства измерения, предназначенного для измерения, имеющего нормированные метрологические характеристики, воспроизводящего и хранящего единицу физической величины, размер которой принимают неизменным в течение известного интервала времени.

контрольная работа [18,5 K], добавлен 20.04.2010

Классификация средств измерения. Виды поверки и поверочная схема. Сущность и сравнительная характеристика методов поверки: непосредственное сличение, прямые и косвенные измерения. Порядок разработки и требования к методикам поверки средств измерения.

реферат [24,5 K], добавлен 20.12.2010

Измерение как познавательный процесс, заключающийся в сравнении опытным путем измеряемой величины с некоторым значением, принятым за единицу измерения. Его основные этапы и методы. Классификация и типы, характерные особенности и критерии оценки.

реферат [49,7 K], добавлен 19.09.2015

Характеристика современных телевизоров. Стандарты телевизионного вещания. Доверительные границы случайной погрешности результата измерения. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Результат измерения, оценка его среднего квадратического отклонения.

Это еще одна возможная классификация методов измерений – одна из самых важных, поскольку, по существу, процесс измерения, в конечном счете, сводится к сравнению измеряемой физической величины с мерой. В метрологии методы измерений делят на два вида:

• метод непосредственной оценки;
• метод сравнения с мерой.

Это – крайне неудачные методов названия, поскольку любые измерения, так или иначе, сводятся к сравнению значения физической величины с мерой. В приведенной ниже классификации основное внимание уделяется именно принципам, используемым при сравнении ФВ с мерой.

1. Методы прямого сравнения

Функциональная блок-схема метода

Существует несколько реализаций данного метода:

1.1. Метод непосредственной оценки

Это – простейший метод измерений, когда измеряемая физическая величина сравнивается с однородной мерой непосредственно (без преобразования).

Пример. Измерение длины с помощью линейки.

1.2. Метод прямого преобразования

В этом методе вся измеряемая физическая величина сравнивается с мерой после прямого преобразования в последовательной измерительной цепи.

Пример 1. Взвешивание груза с помощью пружинных весов. Здесь масса груза преобразуется в угол поворота стрелки весов.

Пример 2. Измерение тока в участке цепи с помощью амперметра. Здесь ток преобразуется в угол поворота стрелки амперметра.

1.3. Метод замещения

Это – метод прямого преобразования, который выполняется в 2 этапа.

Пример. Взвешивание груза.

На этапе 1 груз подвешивается к пружине и делается отметка на стойке.

На этапе 2 груз заменяют на изменяемую меру (набор гирь), пока показания не сравняются с отметкой. Основное достоинство этого метода– сводится к минимуму систематическая погрешность прибора.

2. Методы масштабного преобразования

В данном методе измерение происходит с усилением (умножением) или с ослаблением делением измеряемой величины или сигнала в процессе прямого преобразования. Здесь можно выделить несколько характерных реализаций:

2.1. Метод шунтирования

Пример. Измерение тока в участке цепи с помощью шунтированного амперметра. Показания амперметра IA связаны с измеряемым током IХ соотношением

2.2. Метод следящего уравновешивания

Отличительной особенностью этого метода является наличие цепи отрицательной обратной связи (β – цепь ), охватывающей цепь прямого преобразования (К – цепь). Благодаря этому на вход измерительного прибора поступает не весь измеряемый сигнал, а лишь его часть, пропорциональная исходному сигналу.

Коэффициент преобразования прямой цепи К обычно называют коэффициентом усиления; коэффициент обратного преобразователя обычно обозначают через β .

Из функциональной блок-схемы следует: I=К⋅Δх, хоп=β⋅I, Δх=х-хоп. Отсюда найдем .

Эта схема может использоваться для измерения постоянных и переменных сигналов, измерения электрических и неэлектрических величин неэлектрическими методами. Мера в этой схеме находится в измерительном приборе (измерительная шкала).

Пример. Простейший пример реализации – измерение напряжения с помощью усилителя постоянного тока (УПТ).

В этой схеме значение сопротивления Rос соответствует коэффициенту обратной связи β. Коэффициент усиления K усилителя соответствует коэффициенту преобразования прямой цепи.

Метод сравнения основан на сравнении измеряемого напряжения с известным напряжением, установленным с высокой точностью. Технические средства измерений, использующие метод сравнения, называются компенсаторами или потенциометрами. Используя компенсатор, можно также определять ток в исследуемом устройстве, преобразовав его предварительно в напряжение согласно формуле Ix = UJRq, где Rn — образцовое… Читать ещё >

Метод сравнения с мерой ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Метод сравнения основан на сравнении измеряемого напряжения с известным напряжением, установленным с высокой точностью. Технические средства измерений, использующие метод сравнения, называются компенсаторами или потенциометрами.

Из общеизвестных методов сравнения наибольшее применение при измерении напряжения получил нулевой (компенсационный) метод. Суть нулевого метода измерения постоянного напряжения состоит в уравновешивании (компенсации) неизвестного напряжения на образцовом сопротивлении R. Момент компенсации определяется по нулевому показанию гальванометра. Принцип действия компенсатора поясняется схемой, приведенной на рис. 5.3. В компенсаторе используется источник образцовой электродвижущей силы (ЭДС) Е_а6р, вспомогательный источник напряжения Ц_жп, потенциометр R, переключатель П и гальванометр Г.

Рис. 5.3. Упрощенная схема компенсатора постоянного тока.

Измерение напряжения t/_v происходит едва этапа. Переключатель устанавливают в первое (верхнее) положение, с помощью потенциометра R получают нулевое показание гальванометра.

В этом случае падение напряжения за счет тока / от U_BC" на участке ab (R_llh) резистора R компенсируется источником ?_обр:

Затем переключатель устанавливают во второе (нижнее) положение, и с помощью потенциометра R вновь уравновешивается схема. При этом движок потенциометра займет новое положение, сопротивление участка ab будет равно R_b, и будет справедливо равенство.

Из равенства токов (5.9) и (5.10) следует, что [16, "https://referat.bookap.info"].

Условие равновесия (5.11) показывает, что точность измерения в данном методе зависит от погрешности ЭДС образцового источника и отношения установившихся значений сопротивлений потенциометра, а также от чувствительности гальванометра. Точность отсчета с потенциометра достигается обычно за счет использования специальных схем многоразрядных дискретных делителей напряжения.

К достоинствам компенсационного метода можно отнести следующее:

• — в момент компенсации ток от измеряемого источника напряжения в цепи компенсации отсутствует, т. е. практически измеряется значение ЭДС на зажимах источника напряжения;
• — отсутствие тока в цепи гальванометра позволяет исключить влияние сопротивления соединительных проводов на результат измерения;
• — при полной компенсации мощность от объекта измерения не потребляется.

Метод сравнения применяется также для измерения переменных напряжений. Принцип действия схем сравнения на переменном токе, как и аналогичных схем компенсаторов на постоянном токе, состоит в уравновешивании измеряемого напряжения известным напряжением, создаваемым переменным (обычно синусоидальным) током на активных сопротивлениях вспомогательной цепи. Для уравновешивало ния схемы здесь необходимо добиться равенства модулей измеряемого и сравниваемого напряжений, их частот, а также противоположности фаз. Полного уравновешивания в таких схемах добиться сложно, поэтому компенсаторы переменного тока имеют меньшую точность измерения по сравнению с компенсаторами постоянного тока.

Используя компенсатор, можно также определять ток в исследуемом устройстве, преобразовав его предварительно в напряжение согласно формуле I_x = UJRq, где R_n — образцовое сопротивление.

По способу получения значений методы измерений подразделяются на:

– методы непосредственной оценки;

Методы сравнения подразделяются на:

а) методы непосредственного сравнения с мерой;

б) методы опосредованного сравнения с мерой.

В свою очередь методы непосредственного сравнения с мерой, а также методы опосредованного сравнения с мерой, подразделяются на:

1) дифференциальный метод сравнения с мерой;

2) нулевой метод сравнения с мерой;

3) метод замещения при сравнении с мерой;

4) метод совпадения при сравнении с мерой;

5) метод противопоставления при сравнении с мерой.

Методы непосредственного сравнения с мерой – методы измерения, в которых измеряемую величину сравнивают непосредственно с величиной, воспроизводимой мерой, а опосредованного сравнения с мерой – методы измерения, в которых измеряемую величину сравнивают через косвенную величину, воспроизводимую мерой с последующим пересчетом значений с соответствующей зависимостью непосредственной величины с косвенной.

По условиям измерения методы измерений подразделяются на:

Контактный метод измерений – метод измерений, основанный на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерений.

1. Измерение диаметра вала измерительной скобой или контроль проходными и непроходными калибрами.

2. Измерение температуры тела термометром.

Бесконтактный метод измерений – метод измерений, основанный на том, что чувствительный элемент средства измерений не приводится в контакт с объектом измерений.

1. Измерение температуры в доменной печи пирометром.

2. Измерение расстояния до объекта радиолокатором.

По виду применяемых измерительных средств методы измерений подразделяются на:

Инструментальный метод основан на использовании специальных технических средств измерений, в том числе автоматизированных и автоматических. С его помощью определяют, например, габариты, скорость движения, напряжение.

Органолептический метод основан на использовании органов чувств: зрения, обоняния, слуха, осязания, вкуса. Часто используются измерения на основе впечатлений, например, конкурсы мастеров искусств, соревнования спортсменов.

Экспертный метод основан на использовании данных нескольких специалистов. Широко применяется в квалиметрии, спорте, искусстве, медицине.

Эвристический метод основан на интуиции. Широко используется способ попарного сопоставления, когда измеряемые величины сначала сравниваются между собой попарно, а затем производится ранжирование на основании результатов этого сравнения.

Непосредственные методы.

Методы непосредственной оценки характеризуются тем, что значение измеряемой величины определяется непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора, заранее градуированного в единицах измеряемой величины. Этот метод является наиболее простым и поэтому широко применяется при измерении различных величин, например: измерение веса тела на пружинных весах, силы электрического тока стрелочным амперметром, разности фаз цифровым фазометром и т.д.

Методы сравнения с мерой. Опосредованные методы.

Сравнение может быть одновременным, когда мера и измеряемая величина воздействуют на измерительный прибор одновременно, и разновременным, когда воздействие измеряемой величины и меры на измерительный прибор разнесено во времени. Кроме того, сравнение может быть непосредственным и опосредованным. В первом случае измеряемая величина и мера непосредственно воздействуют на устройство сравнения, а во втором – через другие величины, однозначно связанные с известной и измеряемой величинами.

Одновременное сравнение осуществляется обычно методами противопоставления, нулевым, дифференциальным и совпадения, а разновременное - методом замещения.

Метод противопоставления – метод сравнения с мерой, в котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами.

В этом методе измеряемая величина и мера воздействуют на два входа прибора сравнения. Результирующий эффект воздействия определяется разностью этих величин и снимается с отсчетного устройства прибора сравнения.

Этот метод удобен, если имеются точная многозначная мера и несложные устройства сравнения. Примером этого метода является взвешивание груза на равноплечих весах с помещением измеряемой массы и уравновешивающих её гирь на двух чашках весов и с полным уравновешиванием весов. При этом измеряемая масса определяется как сумма массы гирь, её уравновешивающих, и показания по шкале весов. Метод противопоставления позволяет значительно уменьшить воздействие на результат измерений влияющих величин, поскольку последние более или менее одинаково искажают сигналы как в цепи преобразования измеряемой величины, так и в цепи преобразования величины, воспроизводимой мерой. Отсчетное устройство прибора сравнения реагирует на разность сигналов, вследствие чего эти искажения в некоторой степени компенсируют друг друга. Этот метод также применяют при измерении ЭДС, напряжения, тока и сопротивления.

Нулевой метод является разновидностью метода противопоставления, в котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля.

Здесь измеряемая величина и мера воздействуют на два входа измерительного прибора сравнения. Результирующий эффект воздействия определяется разностью этих величин. Изменяя величину, воспроизводимую мерой, можно довести результирующий эффект до нуля. Это обстоятельство отмечается индикатором нуля. Если разница между измеряемой величиной и мерой равны нулю, то значит, что их величины равны, результат измерения есть полученное значение меры.

Поскольку на индикатор нуля воздействует разность величин, то его предел измерения может быть выбран меньшим, а чувствительность большей, чем у прибора для измерения методом непосредственной оценки. Точность индикации равенства двух величин может быть весьма большой. А это ведет к повышению точности измерения. Погрешность измерения нулевым методом определяется погрешностью меры и погрешностью индикации нуля. Вторая составляющая обычно много меньше первой, практически точность измерения нулевым методом равна точности меры.

Примерами нулевых методов измерений являются: измерение массы на равноплечих весах с помещением измеряемой массы и уравновешивающих её гирь на двух чашках весов и полным уравновешиванием весов или измерение напряжения путем компенсации его напряжением образцового источника (в обоих случаях осуществляется непосредственное сравнение); а также измерение электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием (опосредованное сравнение).

Нулевой метод измерения требует обязательного применения многозначных мер. Точность таких мер всегда хуже однозначных мер, кроме того, мы можем не иметь меры переменной величины. В таком случае нулевой метод не применим.

Дифференциальный метод представляет собой метод сравнения с мерой, в котором на измерительный прибор (обязательно прибор сравнения) воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой, причем эта разность не доводится до нуля, а измеряется измерительным прибором прямого действия.

Мера имеет постоянное значение, разность измеряемой величины и меры не равна нулю и измеряется измерительным прибором.

То обстоятельство, что здесь измерительный прибор измеряет не всю величину, а только её часть позволяет уменьшить влияние на результат измерения погрешности измерительного прибора, причем влияние погрешности измерительного прибора тем меньше, чем меньше разность.

В этих расчетах не учитывалась погрешность меры, которая полностью входит в результат измерения. Следовательно, при малых разностных величинах точность измерения дифференциальным методом приближается к точности измерения нулевым методом и определяется лишь погрешностью меры. Кроме того, дифференциальный метод не требует меры переменной величины.
В приведенном выше примере измерения напряжения дифференциальным методом использовалось непосредственное сравнение.

Этот метод применяется в тех случаях, когда измеряемая величина меньше цены деления заданной меры. При этом применяются две меры с разными ценами деления, которые отличаются на размер оцениваемого разряда отсчетов. Примером измерения методом совпадения может служить измерение длины детали с помощью штангенциркуля с нониусом, другим примером - измерение частоты вращения детали с помощью мигающей лампы стробоскопа: наблюдая положение метки на вращающейся детали в моменты вспышек лампы, по частоте вспышек и смещению метки определяют частоту вращения детали. Метод "нониуса" находит также широкое применение при измерении временных интервалов двух близких частот (биений) и в других случаях.

Здесь величина однозначной меры подвергается масштабному преобразованию для выработки других величин. Эти величины подаются на устройство сравнения, к ним же прикладывается и измеряемая величина. Логическое устройство указывает номер устройства сравнения и определяет измеряемую величину. Такой метод измерения нашел применение также в цифровых приборах, измеряющих угловые и линейные перемещения. Метод совпадения требует наличия многозначных мер или масштабных преобразователей величины и величины, воспроизводимой мерой. Поэтому в измерительной технике он используется сравнительно редко.

Метод замещения есть метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. В нем используется измерительный прибор непосредственной оценки. Техника измерения состоит в следующем. Сначала на вход измерительного прибора подают измеряемую величину и отмечают показания прибора. После этого вместо измеряемой величины на тот же самый вход (это очень существенно) прибора подают величину, воспроизводимую мерой. Изменяя величину, воспроизводимую мерой, добиваются равенства показаний. При этом можно утверждать, что измеряемая величина и мера равны независимо от погрешности измерительного прибора. Поскольку мы добиваемся одинаковых показаний, а интервал времени между двумя измерениями невелик, то на одной и той же отметке шкалы прибора погрешность одинакова. Следовательно, измеряемая величина и мера равны.
Исключение погрешности измерительного прибора из результата измерений является новым достоинством метода замещения. В нулевом методе измерения погрешность измерительного прибора проявляет себя тем, что нулевое показание может не соответствовать равенству измеряемой величины и меры, а в дифференциальном методе она представляет собой погрешность измерения разности меры и измеряемой величины. Для получения большой точности измерения нулевым и дифференциальным методом необходимо, чтобы погрешности измерительных приборов были невелики. А вот метод замещения не требует этого условия! Даже если погрешность измерительного прибора достаточно велика, это не скажется на результате измерения. Таким образом, методом замещения можно осуществить точное измерение, имея прибор с большой погрешностью. Нетрудно сообразить, что точность измерения методом замещения определяется погрешностью меры. Правда, при более строгом подходе к методу замещения следует учитывать два обстоятельства.
Во-первых, здесь сравнение разновременное, а за время между двумя измерениями погрешность измерительного прибора может несколько измениться. Теперь становится ясно, почему измеряемая величина и мера должны подаваться на один и тот же вход прибора. Это прежде всего связано с тем, что погрешность измерительного прибора на разных входах даже при одинаковых показаниях может быть разной!

Во-вторых, метод замещения сводится к получению одинаковых показаний прибора. Само равенство показаний может быть установлено с конечной точностью. А это также ведет к погрешности измерения. Точность установления равенства показаний будет больше в приборе, обладающем большей чувствительностью.

Следовательно, при измерении методом замещения следует использовать не точный, но чувствительный и быстродействующий прибор. Тогда остаточная погрешность, обусловленная измерительным прибором, будет невелика.
Метод замещения является самым точным из всех известных методов и обычно используется для проведения наиболее точных (прецизионных) измерений. Ярким примером метода замещения является взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов (вспомните - на один и тот же вход прибора). Известно, что таким методом можно правильно измерить массу тела, имея неверные весы (погрешность прибора), но никак не гири! (погрешность меры).
Сравнивая между собой метод замещения и метод непосредственной оценки, мы обнаружим их разительное сходство. Действительно, метод непосредственной оценки по своей сути представляет метод замещения. Почему он выделен в отдельный метод? Все дело в том, что при измерении методом непосредственной оценки мы выполняем только первую операцию - определение показаний. Вторая операция - градуировка (сравнение с мерой) производится не при каждом измерении, а лишь в процессе производства прибора и его периодических поверках. Между применением прибора и его предыдущей поверкой может лежать большой интервал времени, а погрешность измерительного прибора за это время может значительно измениться. Это и приводит к тому, что метод непосредственной оценки дает обычно меньшую точность измерения, чем метод сравнения.

Читайте также:

  
• Международные организации как субъекты мировой политики реферат
  
• Кадастр водных ресурсов реферат
  
• Концепция конфликта как источника развития отношений реферат
  
• Государственное устройство средневекового китая реферат
  
• Реферат на тему водойми україни