Зміст дисципліни
Розділ І Основи метрології
Введення до метрології. Загальні поняття. Види вимірювань. Прямі і непрямі вимірювання. Методи вимірювань. Метод безпосередньої оцінки і методи порівняння. Засоби вимірювальної техніки. Засоби вимірювань і вимірювальні пристрої. Єдність вимірювань. Державна система забезпечення єдності вимірювань. Повірка засобів вимірювальної техніки.
Запитання для самоперевірки.
Що визначає поняття «вимірювання»?
Які існують види вимірювань?
Вкажіть, в яких випадках проводять прямі вимірювання, а в яких – непрямі.
Порівняйте прямі і опосередковані вимірювання, опосередковані і сукупні вимірювання.
В яких випадках проводять сумісні вимірювання?
Вкажіть, в яких випадках використовують метод безпосередньої оцінки, а в яких – один з методів порівняння.
Порівняйте між собою метод безпосередньої оцінки і диференційний метод, метод безпосередньої оцінки і метод заміщення, диференційний метод і метод врівноваження.
Які засоби відносять до засобів вимірювань, а які – до вимірювальних пристроїв?
У чому сенс основних принципів ДСП?
З якою метою проводять повірку засобів вимірювальної техніки?
У чому різниця між еталонами, зразковими і робочими засобами вимірювань?
Як передається розмір одиниці вимірювання до робочого засобу вимірювання?
Похибки вимірювань. Поняття похибки вимірювань. Числові оцінки похибки. Складові похибок вимірювань. Зменшення систематичних похибок вимірювань. Зменшення випадкових похибок вимірювань. Класи точності.
Запитання для самоперевірки.
Що визначає поняття «похибка вимірювання»?
Які використовують числові оцінки похибок вимірювань?
Вкажіть різницю між систематичної і випадковою похибками, інструментальною і методичною похибками, адитивною і мультиплікативною похибками, статичною і динамічною похибками.
У чому різниця між похибкою вимірювання і похибкою засобу вимірювання?
Як проявляться і як враховується систематична похибка вимірювання? Як зменшити вплив систематичної похибки на результат вимірювання?
Як проявляться і як враховується випадкова похибка вимірювання? Як зменшити вплив випадкової похибки на результат вимірювання?
Як вибрати вимірювальний прилад для зменшення систематичної похибки?
Які прилади, більш точні чи більш чутливі слід вибирати при проведенні багаторазових вимірювань?
Чому інструментальна похибка може бути вказаною в паспорті приладу, а методична – не може?
Чому похибка вимірювання динамічн6ої величини більше похибки статичного вимірювання?
Чому для приладів з переважаючою адитивною складовою похибки нормується значення зведеної похибки?
Чому для приладів з переважаючою мультиплікативною складовою похибки нормується значення відносної похибки?
Чому для приладів із сумірними адитивною і мультиплікативною похибками не можна нормувати одне допустиме значення похибки для всього діапазону вимірювання? Що регламентує клас точності таких приладів?
Чому клас точності приладу не може повністю характеризувати точність вимірювання цим приладом?
Чи враховує клас точності приладу методичну похибку вимірювання?
Як потрібно вибирати границю вимірювання приладу для одержання більш точного вимірювання?
К
лас
точності приладу 1.0 (або 1.0/0.5). Яка похибка
нормована для цього приладу? Нормування
відноситься до всього діапазону
вимірювання чи до конкретного значення
вимірювальної величини?П
орівняйте
класи точності 1.0 і 1.0 . Порівняйте
класи точності 1.0 і 1.0/1.0 . Порівняйте
класи точності 1.0 і 1.0 .
Опрацювання результатів вимірювань. Показники точності вимірювань. Правила виразу показників точності вимірювань. Подання результатів вимірювань. Обчислення значення вимірювальної величини. Процедура оцінювання похибки. Оцінювання похибки одноразових прямих і опосередкованих вимірювань.
Запитання для самоперевірки.
У якому виді подається результат вимірювання?
Що характеризує показник точності вимірювання?
Які показники встановлені для характеристики точності вимірювань?
Назвіть правила виразу показників точності вимірювання.
Як і чому слід округляти значення похибки вимірювання?
Як визначається значення вимірювальної величини?
Чому при опрацюванні результатів вимірювань методичну похибку не підсумовують з інструментальною похибкою?
Як враховується методична похибка?
Чому при опрацюванні результатів вимірювань відому систематичну похибку не підсумовують з випадковою похибкою?
Чому при підсумовуванні похибок не використовують алгебраїчне підсумовування?
Невизначеність вимірювання. Поняття невизначеності вимірювання. Процедура оцінювання невизначеності вимірювань.
Запитання для самоперевірки.
Що визначає поняття «невизначеність вимірювання»?
У чому різниця в поняттях похибки і невизначеності вимірювання?
Які використовують числові оцінки невизначеності вимірювань?
Вимірювальний експеримент. Алгоритм вимірювального експерименту. Встановлення математичної моделі вимірювальної величини. Оцінювання похибки вимірювального експерименту.
Запитання для самоперевірки.
З якою метою проводять вимірювальний експеримент? Чим він відрізняється від технічного вимірювання?
Які операції виконують для встановлення математичної моделі вимірювальної величини за результатами вимірювального експерименту?
Як правильно підібрати аналітичну функцію для апроксимації за результатами вимірювального експерименту?
Які похибки виникають у вимірювальному експерименті?
Чим зумовлена похибка адекватності математичної моделі та чим можна її зменшити?
Розділ ІІ Засоби вимірювальної техніки.
Вимірювальні перетворювачі електричних величин. Призначення і основні типи. Шунти. Додаткові опори. Подільники напруги. Індуктивні і ємнісні перетворювачі. Вимірювальні трансформатори напруги. Вимірювальні трансформатори струму. Електронні перетворювачі. Уніфіковані перетворювачі.
Запитання для самоперевірки.
З якою метою застосовують вимірювальні перетворювачі електричних величин?
Назвіть основні типи перетворювачів електричних величин. Які з них використовують для поширення діапазону вимірювання напруги (струму)?
Вкажіть різницю між вимірювальним приладом і вимірювальним перетворювачем?
Як використовують шунти?
Чим відрізняються активні і реактивні подільники напруги та і яких випадках їх використовують?
Чому при використанні подільника напруги потрібно враховувати опір вимірювального приладу?
Яке призначення мають вимірювальні трансформатори напруги і струму?
Поясніть, який режим роботи вимірювального трансформатора напруги (струму) є робочим, а який – аварійним.
Скільки вимірювальних приладів можна підключити до вимірювального трансформатора напруги (струму) і чим обмежується їх кількість?
Як замінити прилад у вторинному колі вимірювального трансформатора напруги (струму)?
Які електронні перетворювачі використовують при вимірюваннях?
У чому полягають особливості уніфікованих перетворювачів?
Електромеханічні вимірювальні прилади. Будова і фізичні основи роботи. Магнітоелектричні прилади. Магнітоелектричні прилади з перетворювачами: термоелектричні, випрямні, електронні. Електромагнітні прилади. Електродинамічні прилади. Феродинамічні прилади. Електростатичні прилади. Індукційні прилади. Реєструючи електромеханічні прилади.
Запитання для самоперевірки.
Які вимірювальні прилади відносяться до електромеханічних?
З якою метою і як в електромеханічних приладах створюється протидіючий момент?
У яких приладів і чому у відключеному стані стрілка може не знаходитися на нульовій відмітці?
Поясніть, який характер руху має рухлива частина електромеханічного приладу?
Як впливає частота власних коливань на кут повороту рухливої частини приладу?
На яких фізичних явищах ґрунтується і в чому полягає принцип дії магнітоелектричних (термоелектричних, випрямних, електромагнітних, електродинамічних, феродинамічних, електростатичних, індукційних) приладів?
Чому електродинамічні прилади можуть мати більшу точність, ніж електромагнітні?
Чому електромагнітні прилади мають високу перевантажувальну здатність, а електродинамічні – низьку?
Чому для поширення границь вимірювання електромагнітних, електродинамічних і феродинамічних приладів не використовують шунти?
Чому для поширення границь вимірювання електростатичних приладів використовують подільники напруги, а не додаткові опори?
Чому електромагнітний прилад може давати різні покази в колах постійного і змінного струму однакового значення?
Які електромеханічні прилади неможливо використати для вимірювань синусоїдного струму і чому?
Які електромеханічні прилади не можна включати у коло постійного струму і чому?
Прилади яких систем можна використовувати для вимірювань несинусоїдальної напруги (струму)?
Чому випрямні прилади не використовують для вимірювань у колах несинусоїдального струму?
Якими приладами можна виміряти струм дуже низької частоти?
Якими приладами можна виміряти напругу високої частоти?
До якого метода вимірювань належать вимірювання електромеханічними приладами?
Вимірювальні мости. Урівноважені мости постійного струму. Умова рівноваги. Одинарний міст. Подвійний міст. Автоматичні мости. Неврівноважені мости постійного струму. Вимірювальні мости змінного струму. Умови рівноваги. Мостові схеми для вимірювання параметрів котушок індуктивності. Мостові схеми для вимірювання параметрів конденсаторів.
Запитання для самоперевірки.
Які схеми називають мостовими?
Які мости є врівноваженими, а які – неврівноваженими?
Чим пояснюється висока точність вимірювальних мостів?
Чому в якості нульового покажчика у вимірювальних мостах постійного струму використовуються тільки гальванометри?
У чому полягає умова рівноваги мостів постійного струму і як ця рівновага досягається?
Чому опір нульового покажчика не впливає на умову врівноваження?
Сформулюйте умови рівноваги мостів змінного струму?
Чому не кожна мостова схема змінного струму може бути врівноважена?
Електронні прилади. Електронно-променевий осцилограф. Загальні відомості. Електронно-променева трубка. Будова і принцип дії ЕПО. Робота електронно-променевого осцилографа за структурною схемою. Лінійна і синусоїдна осцилографічні розгортки. Синхронізація розгортки. Очікувальна розгортка. Калібратори. Застосування осцилографа. Спостереження форми електричних сигналів. Вимірювання параметрів електричних сигналів: напруги, струму, опору, частоти і часових інтервалів, фазового зсуву.
Запитання для самоперевірки.
Яке призначення мають осцилографи?
Як працює електронно-променева трубка?
Назвіть фізичні явища, що покладені в основу роботи електронно-променевої трубки.
В схемі підключення живлення електронно-променевої трубки переплутали виводи катода і модулятора. Як це відіб’ється на роботі трубки?
Як зміниться зображення на екрані осцилографа при зміні напруги на першому аноді?
Чому на другий анод електронно-променевої трубки підводиться висока напруга? Як зміниться зображення на екрані осцилографа, якщо напруга на другому аноді зменшиться?
Назвіть входи ЕПО. Як вони використовуються?
Поясніть, як і чому осцилограму можна перемістити у будь-яке місце екрана.
Чому при зміні коефіцієнта розгортки осцилограма на екрані може бути у вигляді точки, що рухається, миготливої або немиготливої кривої?
Яке регулювання потрібно виконати, якщо при включенні осцилографа зображення на екрані відсутнє?
Який процес називається розгорткою осцилографа? Яке призначення має розгортка?
Який вигляд має осцилограма при лінійній (синусоїдній) розгортці?
В чому полягає принцип роботи синхронізації? Чому використовується головним чином режим внутрішньої синхронізації?
Як практично можна синхронізувати осцилограму?
Як зміниться зображення на екрані при порушенні умови синхронізації?
Чому при підключенні входу Х осцилограма не синхронізується?
Чому при синусоїдній розгортці в універсальному осцилографі не можна отримати нерухливу осцилограму?
При яких умовах осцилограма відповідає зміні досліджуваного сигналу в часі?
Як зміниться зображення на екрані осцилографа при підключенні до модулятора синусоїдної напруги?
Я якому разі осцилограма досліджуваного процесу має штриховий вигляд?
Чим відрізняються відкритий і закритий входи осцилографа і як вони використовуються?
Як використовується калібратор амплітуди?
Які значення досліджуваної напруги: миттєве, амплітудне, діюче, середнє – можуть бути безпосередньо виміряні осцилографом?
Яка електрична величина може бути виміряна осцилографом з найбільшою точністю і чому?
Як вимірюють струм за допомогою осцилографа? До якого виду відноситься це вимірювання?
Цифрові прилади. Перетворення аналогової величини в цифровий код. Методи і способи аналого-цифрового перетворення. Метрологічні характеристики і похибки цифрових приладів. Режими роботи. Прилади послідовної лічби. Прилади послідовного наближення. Прилади зчитування. Цифрові прилади з аналого-дискретним відліком. Цифрові осцилографи. Регістратори електричних сигналів. Комп’ютерні вимірювальні пристрої.
Запитання для самоперевірки.
Які прилади відносяться до цифрових? Чим відрізняється цифровий прилад від електромеханічного?
Назвіть методи перетворення вимірювальної величини в цифровий код. Порівняйте ці методи.
Сформулюйте принцип дії цифрових приладів послідовної лічби з безпосереднім перетворенням у код часових інтервалів.
Сформулюйте принцип дії цифрових приладів послідовної лічби з безпосереднім перетворенням у код частоти.
Сформулюйте принцип дії цифрових приладів послідовної лічби з безпосереднім перетворенням у код напруги.
На чому заснований принцип роботи цифрових приладів послідовного наближення?
На чому заснований принцип роботи цифрових приладів зчитування?
Які похибки характерні для цифрових приладів?
У чому різниця між похибкою дискретизації (квантування), похибкою від порогу чутливості і похибкою реалізації рівня квантування.
У чому різниця між циклічним і стежачим режимами роботи цифрових приладів?
Віртуальні вимірювальні прилади. Основні властивості. Віртуальний вимірювальний прилад. Віртуальна вимірювальна лабораторія.
Запитання для самоперевірки.
Які прилади відносяться до віртуальних? Чим відрізняється віртуальний прилад від цифрового?
Чому віртуальний вимірювальний прилад має високу точність?
Чим відрізняються віртуальний вимірювальний прилад і віртуальна вимірювальна лабораторія?
Розділ ІІІ Вимірювальні технології.
Технології вимірювання електричних величин. Вимірювання напруги, струму, частоти, параметрів електричного кола, опору ізоляції, опору заземлення, місця пошкодження кабелю, фазового зсуву, потужності, коефіцієнта потужності, споживаної електричної енергії, показників якості електричної енергії.
Запитання для самоперевірки.
Як можна виміряти великі струми і напруги промислової частоти? Які особливості мають такі вимірювання?
Як можна виміряти малі струми і напругі? Які особливості мають такі вимірювання?
Як можна виміряти великі постійні струми і напруги?
Які прилади можна використати для вимірювання напруги великої частоти?
Які прилади можна використати для вимірювання струму з частотою 10 Гц?
Які прилади можна використати для вимірювання постійної складової несинусоїдального періодичного струму (напруги)?
Які прилади можна використати для вимірювання змінної складової несинусоїдального періодичного струму (напруги)?
Які вимірювальні прилади використовують для вимірювань в малопотужному колі?
З якою метою і як вимірюють опір заземлення?
З якою метою і як вимірюють опір ізоляції?
Чим відрізняються трифазні ватметри (лічильники електричної енергії) від однофазних?
За якими схемами включають трифазні прилади?
Чому у трифазних приладів розмічаються генераторні виводи обмоток?
Чим відрізняються трифазні ватметри (лічильники електричної енергії) для вимірювання реактивної потужності (енергії) від приладів для вимірювання активної потужності (енергії)?
Поясніть, при якому коефіцієнті потужності симетричного трифазного навантаження покази двох ватметрів у трипровідному колі будуть однаковими?
Поясніть, при якому коефіцієнті потужності симетричного трифазного навантаження покази одного з двох ватметрів у трипровідному колі будуть нульовими?
Як можна виміряти коефіцієнт потужності?
Якими приладами вимірюють показники якості електричної енергії?
Основи магнітометрії. Принцип вимірювання магнітних величин. Перетворювачі магнітних величин: індукційні, феромодуляційні, магнітогенераторні, магніторезистивні, квантові. Вимірювання характеристик магнітного поля: магнітного потоку, магнітної індукції, напруженості поля. Вимірювання характеристик магнітних матеріалів.
Оцінка режимів і параметрів електротехнічних і електроенергетичних об’єктів засобами електровимірювальної техніки.
Запитання для самоперевірки.
На якому принципі ґрунтується вимірювання магнітних величин?
Сформулюйте принцип дії індукційних (феромодуляційних, магнітогенераторних, магніторезистивних) перетворювачів.
Назвіть вимірювальні перетворювачі магнітних величин, дія яких ґрунтується на явищі електромагнітної індукції?
Назвіть вимірювальні перетворювачі магнітних величин, дія яких ґрунтується на використанні властивостей напівпровідників?
Назвіть вимірювальні перетворювачі, що використовуються для вимірювання магнітної індукції.
Порівняйте перетворювачі Хола і перетворювачі Гауса.
Вимірювання неелектричних величин. Принципи будови електровимірювальних приладів неелектричних величин. Генераторні перетворювачі неелектричних величин: термоелектричні, індукційні, п’єзоелектричні. Параметричні перетворювачі неелектричних величин: реостатні, тензорезистивні, терморезистивні, індуктивні, ємнісні, іонізаційні. Прилади для вимірювання неелектричних величин.
Запитання для самоперевірки.
На якому принципі ґрунтується вимірювання неелектричних величин електровимірювальними приладами?
Чим відрізняються генераторні і параметричні перетворювачі неелектричних величин?
Сформулюйте принцип дії індукційних (термоелектричних, п’єзоелектричних, реостатних, тензорезистивних, терморезистивних, індуктивних, ємнісних) перетворювачів.
Назвіть вимірювальні перетворювачі неелектричних величин, дія яких ґрунтується на використанні властивостей напівпровідників? Чим вони відрізняються між собою?
Назвіть вимірювальні перетворювачі неелектричних величин, дія яких ґрунтується на використанні на зміні омічного (реактивного) опору? Чим вони відрізняються між собою?
Вкажіть різницю між простими і диференційними перетворювачі неелектричних величин.
Вимірювальні інформаційні системи. Класифікація вимірювальних інформаційних систем. Носії вимірювальної інформації. Структура ВІС. Вимірювальні системи. Системи автоматичного контролю. Системи технічної діагностики.
Запитання для самоперевірки.
У чому полягає різниця вимірювальних інформаційних систем по функціональному призначенню, по організації алгоритму роботи, по дальності дії?
Як передається вимірювальна інформація у вимірювальних інформаційних системах?
Які інформативні параметри використовуються для передачі вимірювальної інформації?
У чому полягає різниця між амплітудно-імпульсною, частотно-імпульсною і широтно-імпульсною модуляцієй?
У чому полягає різниця у передачі інформації послідовного і паралельного типу?
Чим відрізняються системи з неперервним і дискретним контролем?
У чому полягає різниця видів перевірок у системі технічної діагностики?