Методы измерений
Без информации о состоянии автоматизируемых объектов невозможна автоматизация производства. Такая информация поступает в систему при помощи контрольно-измерительных приборов, качество работы которых определяется метрологическими характеристиками.
Измерение – это процесс определения численного соотношения между действительным значением измеряемой физической величины и некоторой величиной, которая принята за единицу измерения - мера.
Устройство, используемое для сравнения измеряемой величины с единицей измерения называется измерительным прибором. В данном случае такой прибор показывает некоторое количество единиц измеряемой величины, которое никогда не совпадает с действительным значением. Для того, чтобы определить численное значение определяемой величины используются следующие методы измерений:
- Косвенные методы.
- Прямые методы.
Прямые методы измерений основаны на сравнении измеряемой величины с единицей измерения при помощи меры или измерительного прибора, у которого шкала выражена в принятых единицах измерения. Косвенные методы измерений заключаются в определении искомой величины посредством измерения одной или нескольких других величин, с которыми она математически связана. Например, из закона Ома, согласно которому I = U/R (где, I - сила электрического тока, U - электрическое напряжение, R - сопротивление проводника) сопротивление проводника может быть рассчитано при помощи измерений силы тока, которая протекает по проводнику, а также падению на нем напряжение, следующим образом:
$R = U/I$
Метрологические характеристики измерительных приборов
основным метрологическим характеристикам измерительных приборов относятся:
- Класс точности.
- Чувствительность прибора.
- Порог чувствительности.
- Инерционность.
- Вариация.
Показания измерительного прибора не совпадают с действительным значением измеряемой величины. Разница между данными значения называется абсолютной погрешностью измерений. Такая погрешность характеризует точность измерений одной и той же физической величины и не может быть серой сравнения точности измерений. Для сравнения точности измерений используется относительная погрешность, представляющая собой отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины взятое по абсолютной величине. При помощи относительной погрешности сравнивают точность измерений различных физических величин. Для того, чтобы оценить точность работы измерительного прибора с учетом значения измеряемой величины используется относительная приведенная погрешность, представляющая собой отношение абсолютной погрешности к диапазону шкалы прибора по абсолютной величине. Диапазоном шкалы прибора называется разность между максимальным значением измеряемой величины по шкале прибора и минимальным значением. Относительная приведенная погрешность определяет главную метрологическую характеристику - класс точности прибора.
Чувствительность прибора – это предел отношения изменения выходной величины прибора к изменению входной величины при условии, что вторая стремится к нулю.
Порогом чувствительности является минимальное изменение входной величины, вызывающее изменение выходной величины или максимальное изменение величины, которое не вызывает выходной величины. Чем выше порог чувствительности, тем ниже точности измерений. Инерционность представляет собой продолжительность изменения выходной величины измерительного прибора до максимального значения от минимального в случае мгновенного изменения входной величины, которое измеряется от минимального значения до максимального по шкале прибора. Чем выше инерционность измерительного прибора, тем больше его продолжительность измерения. Вариация измерительного прибора представляет собой наибольшую разность показаний прибора при одном и том же значении измеряемой величины при ее уменьшении и увеличении. Причинами вариации может быть трение опорах подвижных частей измерительного механизма, люфт в зазорах передаточных звеньев и т.п. Большая вариация измерительного прибора отрицательно сказывается на точности измерений.
