Методы измерений
Измерения – это нахождение значения физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств.
Различают измерения: прямые, косвенные, совокупные и совместные.
Прямые измерения – это измерения, при которых искомое значение величины находят из опытных данных.
В косвенных измерениях искомая величина находится по известной зависимости между величинами.
Средства измерения – технические средства, применяемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики.
В зависимости от их назначения их делят на 3 группы:
Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины данного размера.
Измерительный прибор – это средство измерений вырабатывает сигнал в форме доступной для наблюдения (вольтметр)
Измерительный преобразователь – это средство измерений, вырабатывающее сигнал в форме удобной для передачи, преобразования или хранения.
Метод измерений – путь (способ) экспериментальный нахождения значения физической величины.
Различают несколько методов:
Метод прямого сравнения – размер измеряемой величины сравнивают непосредственно с мерой; Пример: измерение веса с помощью рычажных весов и набора гирь.
Дифференциальный метод, при котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой. При этом уравновешивание измеряемой величины известной производится не полностью. Пример: измерение напряжения постоянного тока с помощью дискретного делителя напряжения, источника образцового напряжения и вольтметра.
Нулевой метод, при котором результирующий эффект воздействия обеих величин на прибор сравнения доводят до нуля, что фиксируется высокочувствительным прибором – нуль-индикатором. Пример: измерение сопротивления резистора с помощью четырехплечевого моста, в котором падение напряжения на резисторе с неизвестным сопротивлением уравновешивается падением напряжения на резисторе известного сопротивления.
Метод замещения, при котором производится поочередное подключение на вход прибора измеряемой величины и известной величины, и по двум показаниям прибора оценивается значение измеряемой величины, а затем подбором известной величины добиваются, чтобы оба показания совпали. При этом методе может быть достигнута высокая точность измерений при высокой точности меры известной величины и высокой чувствительности прибора. Пример: точное измерение малого напряжения при помощи высокочувствительного гальванометра, к которому сначала подключают источник неизвестного напряжения и определяют отклонение указателя, а затем с помощью регулируемого источника известного напряжения добиваются того же отклонения указателя. При этом известное напряжение равно неизвестному.
Метод совпадений – равенство измеряемой величины и меры фиксируется по совпадению отметок шкалы. Пример: измерение частоты вращения детали с помощью мигающей лампы стробоскопа: наблюдая положение метки на вращающейся детали в моменты вспышек лампы, по известной частоте вспышек и смещению метки определяют частоту вращения детали.
Методы измерения мощности:
1) Методы преобразования электрической энергии в тепловую или в термо ЭДС
2) Метод перемножения (основан на выполнении вычислительных операций в соответствии с математическим определением средней мощности).
Методы измерения частоты:
Метод дискретного счёта
Метод сравнения с помощью осциллографа
Гетеродинный
Резонансный
Методы измерения напряжения:
Прямое сравнение с мерой
Нулевой метод
Методы измерения фазы:
Метод, основанный на преобразовании в интервал времени между импульсами
Нулевой метод
Расширение частотного диапазона фазометров
Вольтметры:
Постоянного тока
А) Стрелочный постоянного тока
Б) Цифровой вольтметр с время - импульсным преобразованием
В) Цифровой вольтметр с кодо - импульсным преобразованием
Г) Интегрирующий цифровой вольтметр
Д) Вольтметр двойного интегрирования
Переменного тока
А) Вольтметр среднеквадратичных значений
Б) Вольтметр средневыпрямленных значений
В) Вольтметр амплитудных значений
Цифровой вольтметр с кодо - импульсным преобразованием
Гп – импульсный генератор
ИОН - источник опорного напряжения
УПТ - усилитель постоянного тока
Измерение напряжения:
Ux усиливается и приводится к нужной полярности с помощью R1 и R2. Сравнивается с напряжением на выходе ЦАП. Выходное напряжение ЦАП управляется блоком автоматики и выдаётся с весами 1-2-4-8. При каждом такте сравнения нуль-орган формирует импульсы больше - меньше, которые и управляют блоком автоматики. В момент равенства напряжений нуль-орган вырабатывает стоп – импульс для управлением дешефратором кода и цифровой индикацией.