2. Структурная схема процессов измерения.

МОИ – множество объектов измерения;

ОИ – объект измерения;

Т – тезаурус;

СО – система опознавания;

АИ – алгоритм измерения;

СИ – средства измерения;

Р – результат.

Тезаурус – это словарь одноязычного языка стремящегося наиболее полно охватить его лексику.

Языком в точных науках является математика. Считают, что физические теории – это, прежде всего понимаемые содержательно системы математических соотношений. При этом объекты реального мира и взаимодействие между ними заменяют абстрактными математическими объектами (числом, вектором, тензором, множеством, группой) и математическими соотношениями (функция, эквиваленция, порядок). Математические объекты и отношения между ними, используемые в данной теории и приведённые в систему образуют тезаурус этой теории.

1) Тезаурус представляет собой множество математических моделей, упорядоченных и классифицированных по некоторой системе признаков.

2) Тезаурус – это запас моделей, либо имеющихся в распоряжении исследователя при данном состоянии теории, либо выбранных им, исходя из практических соображений с учётом имеющихся ограничений.

Для описания процесса измерений тезаурус включает в себя модели, исследования объектов, результаты измерений.

Объект измерения может быть двояким.

Алгоритм измерения – точное предписание о выполнении в определённом порядке совокупности определённых операций, обеспечивающих измерение значений физической величины.

Методика измерений – детально намеченный порядок процесса измерений, регламентирующий методы, средства и алгоритмы выполнения измерений, а также обработку их результатов, который в определённых условиях обеспечивает измерения с заданной точностью.

2. Место измерения в информационно-измерительных системах и технологиях.

Клод Шеннон – отец информатики.

Для того, чтобы понять место измерений в информационных системах, рассмотрим схему передачи Клода Шеннона.

К аналы связи: проводной, радиоканал, телеканал, оптоволокно, ЭВМ в управляющем контуре.

При передаче информации по таким компьютерным каналам происходят следующие процессы:

1. Измерения;

2. Преобразования;

3. Обработка;

4. Хранение;

5. Сбор информации;

6. Распределение.

ИТ – измерительная техника;

ИИТ – информационно-измерительная техника;

Счёт – определение числа качественно однотипных объектов в данной их совокупности.

Контроль – это процесс установления соответствия между состоянием объекта и заданной нормы.

Распознавание – это осуществление необходимости отнесения предмета к той или иной группе путём выяснения характеристик и сравнения с характеристиками той или иной группы.

Техническая диагностика – это выявление элементов объекта являющихся причиной неправильного функционирования.

Лекция 3

Общие сведения об электрических измерениях и измерительной аппаратуре.

1. Классификация элементов измерения.

2. Классификация методов измерения.

3. Классификация средств измерения.

1. Классификация элементов измерения.

Элементы измерения делятся:

1. по роду измеряемой величины:

   1. Собственные измерения (когда измеряемая величина измеряется электрическими методами).

   2. Неэлектрические измерения (измерения неэлектрических величин электрическими методами).

   3. Магнитное измерение (когда измеряется магнитная величина).

2. по расстоянию от объекта измерения до приёмника:

   1. Дистанционные измерения (на расстоянии). Разновидность – телеизмерения.

   2. Непосредственные измерения (вблизи).

3. по количеству раз измерения измеряемой величины:

   1. Однократные (n=1).

   2. Многократные (n>1).

Многократные измерения позволяют учесть случайную составляющую погрешности. Для этого используются методы математической статистики.

Примечание: в последнее время появились статистические измерения. Они позволяют определить числовые значения случайных процессов.

4. в зависимости от поведения измеряемой величины во времени:

   1. Статические.

   2. Динамические.

5. по точности получения результата измерения:

   1. Высокоточные (эталонные).

   2. Технические. Гарантируют определённую точность.

6. в зависимости от способа снятия показания:

   1. Непрерывные (в любой момент времени можно измерить).

   2. Дискретные (Δtд = const, Δtд = var).

7. по способу получения результата измерения:

   1. Прямые.

   2. Косвенные.

   3. Совокупные.

   4. Совместные.

Прямые. Когда измеряемая величина измеряется непосредственно (X=Q).

Пример.

Косвенные. Та величина, которую мы хотим найти, измеряется не непосредственно, а измеряется другими, с ней связанными функционально (X=F(Q1, Q2, …)).

Пример.

X = P – мощность.

Совокупные. Результат находится из решения системы уравнений, связывающих ту величину, которую надо определить, с другими, которые измеряются при различных их сочетаниях.

Пример.

X = Pм – ?

Pг – гистерезис, Pвт - вихревые токи.

Опыт №1

Опыт №2

Совместные. Это те же совокупные, только величины разные.

2. Классификация методов измерения.

1. 1) Непосредственное

Одной природы X и Xo.

СУ обладает высокой чувствительностью (компараторы и другие).

2) Опосредованное

Х не имеет образцовой пары:

2. 3) Одновременное

4) Одновременное

3. 5) Нулевой

О результате судят по совпадению отметки от измеряемой величины и от образцовой величины

Пример 1.

Потенциометр постоянного тока (компенсатор постоянного тока).

Этот прибор служит для измерения с высокой точностью постоянного напряжения и единственный ум еет мерить ЭДС.

Eo – образцовое напряжение – это нормальный химический элемент и его ЭДС известно с высокой точностью.

Rо – образцовое сопротивление. Известно с высокой точностью.

Rк – образцовое высокоточное переменное сопротивление, чья шкала градуируется.

Rр.т – переменное сопротивление для измерения рабочего тока.

НИ – «нуль-индикатор». В его качестве используется высокочувствительный магнитоэлектрический гальванометр (до А).

1 положение переключателя: установка рабочего тока.

2 положение переключателя: измерение Ux.

Работа схемы.

1. Переключатель в положение 1. Меняем Rр.т, пока ток через НИ не станет равным нулю (Iни = 0)

2. Переключатель в положение 2. Меняем Rк, пока ток через НИ не станет неравным нулю (Iни ≠ 0)

Когда переключаем переключатель в положение 2, тогда ток не идёт. Меряем чистую ЭДС без внутреннего сопротивления.

Пример 2.

Потенциометр переменного тока (компенсатор).

Предназначен для измерения переменного напряжения с относительно высокой точностью по следующим причинам: здесь используется 2 метода (прямого измерения и сравнения). Метод прямого измерения применяется из-за того, что нету образцового источника.

Рассмотрим 2-х координатный потенциометр:v

U к – компенсированное образцовое напряжение.

Идея: скомпенсировать.

Rр.т

—

~Uвсп

+

Iр.т

RL

M

Rкy

Ukx

Uky

Ux?

0

0

I2

Rкx

Rкx, Rкy – высокоточные сопротивления.

М – катушка взаимной индуктивности.

Схема установки рабочего тока состоит из: вспомогательного напряжения Uвсп, амперметра, Rр.т.

По амперметру выставляем Iр.т.

Есть ω. Следовательно должна быть поправка (компенсатор частоты).

Попеременно изменяя Rкx и Rкy добиваемся на НИ в идеале нуля (в реале минимума).

Пример 3.

Одинарный мост постоянного тока.

Мостовые схемы имеют не менее 2 диагоналей.

Это 4-х плечий мост (R1,2,3,4 – плечи).

Существует понятие равновесия моста.

Iни = 0 (если ток через НИ равен нулю, то мост уравновешен)

Пусть

Iни = 0, если или .

Используется этот мост для измерения Rx с высокой точностью.

Можно Rx подключить вместо R1234, как хотим.

R2 меняем пока ток Iни = 0 (мост в равновесии). Это будет когда

R2 здесь плечо сравнения.

R3,4 – плечи сравнения.

Rx ~10 Ом до Ом.

Когда уже начинает сказываться сопротивление изоляции.