Реферат: Конспект лекций по дисциплине Метрология и стандартизация. Часть 1. Метрология

Наряду с точностью важной характеристикой является быстродействие измерительного устройства, характеризуемое числом измерений (преобразований) в единицу времени либо временем одного измерения. При измерении изменяющихся во времени величин повышение быстродействия играет важную роль. В общем случае повышение быстродействия измерительного прибора ограничивается быстродействием используемой элементной базы.

Для показывающих приборов обычно не требуется высокого быстродействия в силу ограниченности возможностей оператора при приеме информации.

Для регистрационных приборов, а также измерительных преобразователей требование быстродействия является существенным особенно когда обработка информации осуществляется с помощью ЭВМ. В этом случае цифровые измерительные устройства обеспечивают большее быстродействие, так как цифровой код может непосредственно, без участия оператора вводится в цифровые ЭВМ, исключения составляют электронные осциллографы позволяющие наблюдать и проводить анализ формы столь быстр протекающих процессов, преобразование которых в цифровой код сопряжен с большей погрешностью, либо вообще невозможно из-за ограниченного быстродействия цифровых средств измерений (параллельная обработка), но они приводят к усложнению прибора. К недостаткам цифровых приборов относят их сравнительно высокую стоимость.

-

?? ???????????? ???????? ????????? ????????????? ?????????? ??????? ???????? (??????????????); ? ??????? ??????????? ????? ???????????????? ??????, ????????????? ??????????, ?????? ??????? ???????? ?? ?????? ?????????. ? ????????????? ???????? ??????? ???????? (??. ???. 1) ?????????????? ??????? ?????????? ? ????? ??????????? ???????????????. ????? ?₁ ? ?₂ ? ??????????????? ? ?????????????? ???????? ?₁ ? ?₂ . ???? ???????? ?????? ? ?????????? ? ?????, ????????? ??? ????????????????? ??????????, ??????????????? ??????????? ????? ????????????? ??????, ???? ??? ?????????? ????????? ? ????????, - ???????????????. ?? ???. 2 ???????????? ??????????? ????? ???????????????, ???????????? ?? ?????? ?????????. ???????? ????????? ?????????????? ? ??????? ????????????? ?????????? (??), ? ??????? ?????? ???? ???????? ?????????? ?? ??????. ????????? ???????? ?????? ??, ? ??????? ??????????????? ? ????? ????????? ????? ? ??????????? ??????? ????? ?????????. ? ????? ? ???, ??? ? ????????????? ???????????, ?????????? ?? ?????? ?????????, ?????????? ???????? ???????????????? (??????????????) ?????????, ??????????????? ?????, ?? ????? ???????? ?????????????? ???????????? ? ???????????????? (???????????????) ????????????????. ????????????? ?????????? ? ????? ?????? ????? ????? ??????? ???????? ?? ???? ????????????? ????. ???????? ????? ???????? ?????????? ? ????????? ???????????????? ????????????? ????????? ? ????? ?????? ??????????? ????????????? ?????????. ??? ? ?? ???????????????? ?????? ????? ??????????? ???????? ?=?₁ ?₂ ? ??? ???????? ???????????? ??????????????? ????????? ???? ????????????????. ? ?? ????????? ??????? ????????????? ???????? ????? ? ?=k/(1+kb), ??? k,b ? ???????????? ???????? ?????? ? ???????? ?????.??? kb >>1 ???????? ?=1/b ? ???????? ?? ????? ???????????? ??????? ??????? ????????? ???????????????? ? ???? ???????? ????? (?.?. ????), ? ?? ????? ??? ??????????? ???????? k ????? ???? ????????????, ???? ?? ???? ??????? kb? ???????? ????????.??????? ????????? ????? ???? ????????? ? ?????????????? ??? ???????? ????????????????.

- По структурным признакам ИУ также можно классифицировать по числу каналов и по временной последовательности преобразований входных сигналов. В зависимости от числа входных сигналов, несущих информацию об измеряемой величине, ИУ бывают с одним (например – вольтметр), двумя (фазометр) и более входами, т.е. соответственно одно-, двух- (рис. 3. слева) и многоканальными (рис. 3. справа). В зависимости от временной последовательности преобразований входных сигналов (если их более чем 2) различают ИУ с одновременным (параллельным) и последовательным преобразованием. При последовательном преобразовании сигналы обрабатываются поочередно, причем за цикл измерения каждый сигнал через входное переключающее устройство (коммутатор) подается на вход преобразователя один раз. Разновидностью последовательного преобразователя является периодическое устройство, когда за время одного цикла измерения сигналы переключаются многократно. Последовательное преобразование позволяет уменьшить аппаратурные затраты за счет перехода от многоканальной структуры к одноканальной с входным коммутатором. Кроме того, одноканальная структура ИУ позволяет уменьшить ряд погрешностей, обычно вызываемых неидентичностью характеристик разных каналов.

- По точности ИУ делят на образцовые , используемые для поверки других ИУ и утвержденные в качестве образцовых, и рабочие , используемые непосредственно в практических измерениях, не связанных с передачей размера единиц.

- По частотному диапазону ИУ делят на низкочастотные (НЧ), высокочастотные (ВЧ) и сверхвысокочастотные (СВЧ), по ширине полосы частот – на широкополосные и избирательные (селективные).

- По месту использования ИУ делят на лабораторные и производственные, которые резко отличаются по условиям эксплуатации, по техническим и метрологическим характеристикам.

Дополним классификацию измерительных преобразователей. Их многообразие определяется различием требуемых видов преобразователей.

- Преобразователи физического рода сигнала используются тогда, когда измеряемая величина неудобна для непосредственного измерения. Так многие неэлектрические величины предварительно преобразовываются в электрические (механическое перемещение или угловое вращение в электрическую величину) или одни электрические величины в другие (сопротивление в напряжение). Название таких преобразователей определяется либо принципом действия, либо родом входного и выходного сигналов (например, термоэлектрический преобразователь, преобразователь напряжение-частота)

- Функциональные преобразователи обеспечивают необходимую зависимость между информативными параметрами входного и выходного сигналов. Такие преобразователи называют : дифференцирующий, интегрирующий, суммирующий, логарифмирующий и т.п.

- Согласование по уровню (размеру) входного сигнала осуществляется с помощью масштабных преобразователей. К ним относятся : делитель, усилитель, трансформатор тока (напряжения).

- Согласование по сопротивлению обеспечивается с помощью согласующих преобразователей (согласующий трансформатор, эмиттерный повторитель).

- По месту включения в общей цепи преобразователи делят на первичные , к которым подводится измеряемая величина, промежуточные и передающие , предназначенные для дистанционной передачи сигналов.

- По виду характеристики преобразования преобразователи делят на линейные и нелинейные.

2.2 Метрологические характеристики средств измерений и их нормирование.

Для каждого вида средств измерений (СИ), исходя из их специфики и назначения, нормируется определенный комплекс метрологических характеристик, указываемый в нормативно-технической документации на СИ. В этот комплекс должны включатся такие характеристики, которые позволяют определить погрешность данного СИ в известных рабочих условиях его применения. Общий перечень основных нормируемых метрологических характеристик СИ, формы их представления и способы нормирования установлены в ГОСТ 8.009-72. В него входят :

- пределы измерений, пределы шкалы;

- цена деления равномерной шкалы аналогового прибора или многозначной меры, при неравномерной шкале – минимальная цена деления;

- выходной код, число разрядов кода, номинальная цена единицы наименьшего разряда цифровых СИ;

- номинальное значение однозначной меры, номинальная статическая характеристика преобразования измерительного преобразователя;

- погрешность СИ;

- вариация показаний прибора или выходного сигнала преобразователя ;

- полное входное сопротивление измерительного устройства;

- полное выходное сопротивление измерительного преобразователя или меры;

- неинформативные параметры выходного сигнала измерительного преобразователя или меры;

- динамические характеристики СИ;

- функции влияния;

- наибольшие допустимые изменения метрологических характеристик СИ в рабочих условиях применения.