1)
2) Что называется измерениями?
Измерения – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. В радиотехнике объектами измерения являются параметры и характеристики радиотехнических цепей и сигналов в широком диапазоне частот вплоть до оптического.
3) Метрология как наука об измерениях.
Метрология – это наука об измерениях и методах обеспечения их единства. Метрология изучает широкий круг вопросов, связанных как с теоретическими проблемами, так и с задачами практики. К их числу относятся: общая теория измерений, единицы физ. величин и их системы, методы и средства измерений, методы определения точности измерений, основы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений, эталоны и образцовые средства измерений, методы передачи размеров единиц от эталонов к рабочим средствам измерения. Большое значение имеет изучение метрологических характеристик средств измерений, влияющих на результаты и погрешности измерений.
4)
Методы измерений.
Метод измерений – это совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Все без исключения методы измерения являются разновидностями одного единственного метода – метода сравнения с мерой, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (однозначной или многозначной). Различают следующие разновидности этого метода:
метод непосредственной оценки
, (значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству многозначной меры, на которую непосредственно действует сигнал измерительной информации, например, измерение электрического напряжения вольтметром);
метод противопоставления
(измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения – компаратор, например – равноплечие весы).
дифференциальный метод
(сравнение меры длины с образцовой на компараторе)
нулевой метод
(результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения равен нулю)
метод замещения –
измеряемую величину заменяют известной величиной, воспроизводимой мерой (взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну чашу весов)
метод совпадений –
разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение меток шкал или периодических сигналов (измерение длины при помощи штангенциркуля с нониусом)
5)
Методы измерений в зависимости от способа получения результата
4.1 Прямое измерение –
измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных.
4.2 Косвенное измерение
– измерение, при котором искомое значение величины находят по известной зависимости межу этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям (нахождение плотности по массе и размерам)
4.3 Совокупные измерения
– производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин находят из системы уравнений, получаемых при прямых измерениях (нахождение массы гири в наборе по известной массе одной из них и по результатам сравнения масс различных сочетаний гирь)
4.4 Совместные измерения
– проводимые одновременно измерения двух или более неодноименных величин для выявления зависимости между ними.
6)
Методы сравнения
– противопоставления, дифференциальный, нулевой замещения, совпадений (см. п.3)
7)
Единица физической величины
– физическая величина (ФВ) фиксированного размера, которой условно присвоено значение, равное единице, и применяемая для количественного выражения однородных физических величин. Различают основные, производные, кратные, дольные, когерентные, системные, внесистемные единицы.
Производная единица –
единица производной ФВ системы единиц, образованная в соответствии с уравнением, связывающим ее с основными единицами или же с основными и уже определенными производными. Производная единица называется когерентной
, если в этом уравнении числовой коэффициент равен единице.
8)
Международная система СИ –
когерентная система единиц ФВ. Включает в себя следующие величины:
7.1
длина (метр)
7.2
масса (килограмм)
7.3
время (секунда)
7.4
сила тока (ампер)
7.5
температура (кельвин)
7.6
сила света (кандела)
7.7
количество вещества (моль)
9)
Основные единицы электрорадиоизмерений –
| Частота
|
герц
|
Гц
|
Hz
|
С-1
|
| Энергия (работа)
|
джоуль
|
Дж
|
J
|
Н .
|
| Мощность
|
ватт
|
Вт
|
W
|
Дж/с
|
| Электрический заряд
|
кулон
|
Кл
|
C
|
с .
|
| Напряжение
|
вольт
|
В
|
V
|
Вт/А
|
| Емкость
|
фарад
|
Ф
|
F
|
Кл/В
|
| Сопротивление
|
ом
|
Ом
|
W
|
В/А
|
| Проводимость
|
сименс
|
См
|
S
|
А/В
|
| Индуктивность
|
генри
|
Г
|
H
|
Вб/А
|
10)Погрешности измерений –
отклонения результатов измерения от истинного значения измеряемой величины. Погрешности неизбежны, выявить истинное значение невозможно.
А)
По числовой форме представления
А.1) Абсолютная погрешность
DА=Ад
-Аизм
(действит. минус измерянное)
А.2) Относительные погрешности
А.2.1) Относительная действительная
А.2.2) Относительная измерянная
А.2.3) Относительная приведенная
Amax – максимальное значение шкалы прибора
B) По характеру проявления
В.1) Систематические (могут быть исключены из результатов)
В.2) Случайные
В.3) Грубые или промахи (как правило, не включаются в результаты изм)
11)
Классификация погрешностей в зависимости от способа возникновения
(См. п 9-В)
12)
Абсолютная и относительная погрешности
(см. пп А1 и А2)
13)
Приведенная погрешность
(см. п А.2.3)
14)
Классификация погрешностей в зависимости от эксплуатации приборов
13.1 Основная –
это погрешность средства измерения при нормальных условиях
13.2 Дополнительная погрешность
– это составляющая погрешности средства измерения, дополнительно возникающая из-за отклонения какой-либо из влияющих величин или неинформативных параметров от нормативного значения или выхода за пределы нормальной области значений. Дополнительных погрешностей столько, сколько функций влияния или неинформативных параметров.
15)
Средства измерений (СИ) –
технические средства, предназначенные для измерений. Хранят единицу или шкалу ФВ, имеют нормированные метрологические характеристики, которые принимаются неизменными (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. В общем случае, СИ включает в себя меру, измерительный преобразователь и устройства сравнения или индикации.
16)
Измерительные преобразователи (Пр) как средства измерений.
Пр – техническое средство, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации, удобный для обработки, хранения, индикации или передачи и имеющее нормированные метрологические характеристики. Различают: первичные Пр – первые в измерительной цепи, к которым подведена измеряемая величина; промежуточные; передающие; масштабные. Конструктивно обособленные Пр называют также датчиком.
17)
Измерительные установки и измерительные информационные системы.
Измерительный прибор (ИП) – наиболее распространенное СИ, предназначенное для выработки измерительной информации в форме, доступной для восприятия наблюдателем (оператором). Имеют в своем составе меру. Различают ИП аналоговые, цифровые, показывающие, регистрирующие самопишущие, печатающие, интегрирующие, суммирующие, сравнения. СИ могут быть функционально объединены в измерительные установки. Если в них включены образцовые СИ, их называют поверочными установками. Если СИ соединяются между собой каналами связи и предназначаются для выработки измерительной информации в форме, доступной для восприятия, обработки и передачи, такую совокупность называют измерительной системой.
18)
Дольные и кратные приставки
17.1 Дольные приставки
| 10-1
|
Деци |
д |
d |
| 10-2
|
Санти |
с |
C |
| 10-3
|
Милли |
м |
m |
| 10-6
|
Микро |
мк |
m |
| 10-9
|
Нано |
н |
n |
| 10-12
|
Пико |
п |
p |
| 10-15
|
Фемто |
ф |
f |
| 10-18
|
Атто |
а |
a |
17.2 Кратные приставки
| 1018
|
Экса |
Э |
E |
| 1015
|
Пета |
П |
P |
| 1012
|
Терра |
Т |
T |
| 109
|
Гига |
Г |
G |
| 106
|
Мега |
М |
M |
| 103
|
Кило |
к |
k |
| 102
|
Гекто |
г |
h |
| 101
|
Дека |
да |
da |
19)
Отсчетное устройство (шкала и стрелка).
Отсчетное устройство – часть конструкции средства измерения, предназначенная для отсчета показаний. Может быть в виде шкалы, указателя, дисплея, экрана осциллографа и т.п. Шкала – часть конструкции отсчетного устройства, состоящая из отметок и чисел, соответствующих последовательным значениям измеряемой величины. Отметки могут быть в виде черточек, точек, зубцов и пр. Указатели могут быть в виде каплевидных, ножевидных и световых стрелок.
20)
Виды шкал.
Шкалы могут быть односторонние и двухсторонние, в зависимости от положения нуля. Если «0» находится в центре шкалы, то такая двусторонняя шкала называется симметричной. Шкалы характеризуются числом делений, длиной деления, ценой деления, диапазоном показаний, диапазоном измерений и пределами измерений. Деление – это промежуток между двумя соседними отметками шкалы. Длина деления – это расстояние, измеренное между осевыми двух соседних отметок по воображаемой линии, проведенной через середины самых коротких отметок шкалы. Диапазон показаний – это область значений шкалы, ограниченная начальным и конечным значениями. Диапазон измерений – это область значений величин, для которой нормирована предельная допустимая погрешность. Предел измерения – это наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения. На каждом диапазоне прибор имеет два предела: ХВ
– верхний предел, ХН
– нижний предел.
21)
Цена деления
– это разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Для шкал с одним диапазоном измерения цена деления определяется по формуле , где С
– цена деления, n – количество делений на участке между двумя соседними числовыми отметками Х1
и Х2
; Х1
и Х2
–
значения физической величины, соответствующие двум соседним числовым отметкам. Цена деления для приборов, имеющих несколько диапазонов измерения, вычисляется по формуле , где ХВ
– верхний
предел измерения, N – количество делений или номер последнего деления шкалы.
22)
Чувствительность прибора
(или чувствительность средства измерения) – это реакция на подведение к нему измеряемой величины. Чувствительность может вычисляться как абсолютная так и относительная , характеризующая чувствительность в данной отметке; так и по формуле , которая характеризует чувствительность по отношению к данному значению величины. Абсолютная чувствительность обратно пропорциональна цене деления Sa
=1/C.
23)
Класс точности средств измерения
–
это обобщенная характеристика средства измерения, определяемая пределами основной и допускаемых дополнительных погрешностей и другими свойствами, влияющими на точность средства измерения, значения которых указаны в стандартах и технических условиях на данный вид средств измерений.
Правила обозначения класса точности:
обозначение класса точности зависит от способа выражения предела допустимой погрешности (основной)
А)
Если предел основной погрешности выражается в виде абсолютной погрешности
, то класс обозначается в виде больших букв латинского алфавита или римских чисел, например: C, M, I. Классам точности, обозначаемым буквам, находящимся ближе к началу алфавита, или меньшими значащими цифрами, соответствуют меньшие пределы допускаемых погрешностей.
В)
Для средств измерений, пределы основной допускаемой погрешности которых принято выражать в форме приведенной погрешности
, классы точности следует писать в виде чисел из предпочтительного ряда чисел: 110n
; 1,510n
; 210n
; 2,510n
; 410n
; 510n
; 610n
, где n=1; 0; -1; -2; -3 и т.д.
С)
Если предел допускаемой погрешности выражается в виде относительной погрешности, то класс выбирается из приведенного ряда чисел, и обводится окружностью. Например , класс точности 2,5
D)
Если предел допускаемой основной погрешности выражается в виде двухчленной формулы относительной погрешности, то класс обозначается в виде дроби c/d
причем числа “c” и “d” выбираются из приведенного предпочтительного ряда.
Например: класс точности — 0,02/0,01
24)
Обработка прямых равноточных многократных измерений одной и той же величины
Принцип подсчета – заменяем математическое ожидание средним арифметическим. а)
Делаем несколько измерений одной и той же величины, высчитываем среднее арифметическое Сср
. б)
Далее подсчитываем для каждого значения Сі
. в)
Возводим каждое из значений в квадрат. г)
Вычисляем среднеквадратическую погрешность среднего арифметического по формуле , где n – количество измерений. д)
используя из условия данные доверенной вероятности (р) определяем по таблице коэффициент Стьюдента, а затем значение доверенного интервала в единицах измеряемой величины. При р=0,95 tpn=2,18; доверенный интервал – = 2,180,19 е)
Окончательный результат записываем в виде формулы [единица изм. величины]
25) Классификация средств измерений.
Средства измерений классифицируются по весьма разнообразным признакам, которые в большинстве случаев взаимно независимы, и в каждом СИ могут находиться почти в любых сочетаниях. Основные критерии:
- Принцип действия
- Способ образования показаний
- Способ получения числового значения измеряемой величины
- Точность
- Условия применения
- Степень защиты от внешних магнитных и электрических полей
- Устойчивость против механических воздействий и перегрузок
- Стабильность
- Чувствительность
- Пределы и диапазоны измерений
По некоторым признакам классификация различных СИ одинакова, по другим она различна. Некоторые признаки применимы к одним видам СИ и неприменимы к другим. Наибольшее число признаков охватывает классификация электроизмерительных приборов.
26) Классификация СИ в зависимости от устойчивости к механическим воздействиям.
По степени защиты от внешних воздействий различают СИ обыкновенные, пылезащищенные, брызго- водо- газозащищенные, герметические и взрывобезопасные. К обыкновенным по устойчивости к механическим воздействиям приборам и их вспомогательным частям относятся такие приборы и части, которые в упаковке для перевозки выдерживают без повреждения транспортную тряску на протяжении двух часов. Следующая категория – приборы обыкновенные с повышенной механической прочностью. Еще более требования предъявляются к приборам, тряскопрочным, вибропрочным и ударопрочным. Важна также устойчивость к перегрузкам. Электроизмерительные приборы могут выдерживать только кратковременную перегрузку. Их испытывают ударами током (девятью) в 10 раз превышающим номинальный, продолжительностью в 0,5 с и интервалом в одну минуту, с последующим одним ударом таким же током, продолжительностью в 5 сек.
27) Поверка средств измерений.
Поверка – совокупность действий, выполняемых для определения или оценки погрешностей СИ. Поверки бывают государственные (внеплановые), обязательные (при производстве прибора) и периодические. При поверке сравниваются меры или показатели измерительных приборов с более точной образцовой мерой или с показаниями образцового прибора. Класс точности образцового прибора должен быть на 3 единицы выше поверяемого.
28) Операции поверки средств измерений.
В операцию поверки входит предварительный внешний осмотр и проверка комплектности прибора. Поверка производится по поверочной схеме, составленной соответствующей метрологической организацией. Сроки и методы поверки регламентируются нормативной документацией. Результаты поверки оформляются в виде протокола и по окончании поверки делается вывод про пригодность данного прибора к эксплуатации.
29) Методы поверки средств измерений.
Поверка – совокупность действий, выполняемых для определения или оценки погрешностей СИ.
Основные методы поверки:
- Путем непосредственного сличения
- С помощью приборов сравнения
- Поверка СИ по образцовым мерам
- Поэлементная поверка СИ
- Поверка измерительных приборов сравнения
- Поверка измерительных преобразователей