3

ЛЕКЦИЯ 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 1

Понятие об измерении 1

Основные элементы процесса измерения 2

Классификация измерений 2

Особенности электрорадиоизмерений 4

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ 4

ЛЕКЦИЯ 2. Оценка и способы уменьшения случайных и систематических погрешностей 6

Математическое описание случайных погрешностей 6

Оценка случайных погрешностей прямых равноточных измерений 7

СПОСОБЫ ОЦЕНИВАНИЯ И ИСКЛЮЧЕНИЯ СИСТЕМАТИЧЕСКИХ ПОГРЕШНОСТЕЙ 9

ФОРМЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ 10

ЛЕКЦИЯ 3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТОДАХ И СРЕДСТВАХ ИЗМЕРЕНИЯ 11

1) классификация средств измерений по их роли, выполняемой в процессе измерений 11

2) классификация средств измерений по роли, выполняемой в системе обеспечения единства измерений 12

3) классификация средств электрорадиоизмерений по измеряемой величине и принципу действия 13

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЙ 13

Выбор измерительного прибора 14

ЛЕКЦИЯ 4. ОБОБЩЕННЫЕ СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 17

Структурная схема прямого преобразования 17

Структурная схема уравновешивающего преобразования 18

Аналоговые и дискретные физические величины 18

Квантование по значению и дискретизации по времени 19

Обобщенная структурная схема ЦИП 21

ЛЕКЦИЯ 5. ОБЩИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ 22

НОРМИРОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ 23

Основные принципы нормирования погрешностей 23

Формы выражения метрологических характеристик, классы точности 24

ЛЕКЦИЯ 6. АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И ПРИБОРЫ 26

Maгнитoэлeктpичecкиe пpибopы 26

Maгнитoэлeктpичecкиe ампepмeтpы 28

Maгнитoэлeктpичecкиe вoльтмeтpы 29

Элeктpoмaгнитныe пpибopы 30

Условные обозначения, наносимые на шкалы приборов 33

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ 35

Детектор среднеквадратического значения 37

Детектор средневыпрямленного значения 39

ЛЕКЦИЯ 7. ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ 41

ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ В РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ 41

КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛЬТМЕТРОВ 41

Структурные схемы и принцип действия электронных вольтметров 42

ЦИФРОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ 43

ЛЕКЦИЯ 8. ИЗМЕРЕНИЕ ПОСТОЯННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ 46

Измерение переменных напряжений 47

Вольтметры амплитудных значений 47

ЛЕКЦИЯ 9 ВОЛЬТМЕТРЫ СРЕДНЕВЫПРЯМЛЕННЫХ И СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКИХ ЗНАЧЕНИЙ 50

Вольтметры среднеквадратических значений 50

Вольтметры средневыпрямленных значений 51

Цифровой вольтметр с времяимпульсным преобразователем 52

ЛЕКЦИЯ 10. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ 54

Параметры генераторов синусоидальных колебаний 54

НЧ генератор 54

Измерительные высокочастотные генераторы сигналов 55

Особенности измерительных генераторов СВЧ 57

Генераторы импульсов 58

Генераторы шумовых сигналов 61

Лекция 11. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОРМЫ, СПЕКТРА И НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ СИГНАЛОВ 63

Электронно-лучевые осциллографические трубки 63

Структурная схема осциллографа 67

ОДНОКАНАЛЬНЫЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ 69

Канал вертикального отклонения 70

Канал горизонтального отклонения 71

Канал управления яркостью 71

Калибраторы амплитуды и длительности 72

МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ 72

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ 73

ЦИФРОВЫЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ 74

СКОРОСТНЫЕ И СТРОБОСКОПИЧЕСКИЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ 75

СКОРОСТНЫЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ 76

СТРОБОСКОПИЧЕСКИЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ 77

ЗАПОМИНАЮЩИЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ 80

ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ 81

ВИЗУАЛЬНОЕ НАБЛЮДЕНИЕ ОСЦИЛЛОГРАММ 81

ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ 82

Измерение напряжений методом прямого преобразования 82

Измерение напряжений методом сравнения 83

ИЗМЕРЕНИЕ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ 83

Измерение t методом прямого преобразования 83

ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ 84

Метод интерференционных фигур 84

Электрические характеристики и параметры осциллографа 85

Рекомендации по выбору осциллографа 86

ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ 88

Калориметрический метод 90

Болометрический (термисторный) метод 90

Термоэлектрический метод 92

Лекция 1. Основные сведения об измерениях. Основные понятия и определения Понятие об измерении

Измерением называется нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств – средств измерений.

При измерении физическая величина сравнивается с некоторым ее значением, принятым за единицу. Результат измерения (значение физической величины) представляет собой, как правило, именованное число: числовое значение измеряемой величины и наименование единицы. Например, U=1,5 В, Р=0,27 кВт, F=528 Гц.

Единица физической величины [Q] – это физическая величина, размеру которой присвоено числовое значение 1. Размер физической величины – количественное содержание в данном объекте свойства, соответствующего понятию физическая.

С 1980 г. введена в качестве обязательной Международная система единиц (СИ). В настоящее время все основные единицы и многие производные воспроизводятся с помощью эталонов с высокой точностью.

Погрешностью измерения физической величины называется отклонение результата измерения Qизм от истинного значения Qист измеряемой величины

ΔQ=Qизм-Qист.

Истинным значением физической величины называется значение физической величины, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Поскольку истинное значение недостижимо, вместо него используют действительное значение.

Действительным значением физической величины Qд называется ее значение, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него. Таким образом, в теории измерений, приняты два постулата:

первый – о существовании истинного значения,

второй – о неизбежности погрешностей.

Результат измерения обязательно должен сопровождаться данными о погрешности измерения ΔQ. Поскольку погрешность измерения имеет всегда вероятностный смысл, должна быть оценена и вероятность ее появления Р. Поэтому результат измерения должен содержать:

1. числовое значение измеряемой величины,

2. наименование единицы,

3. значение погрешности

4. ее вероятность P.

Например, U=1,15 В, ΔU=±0,05 В, Р=0,95. Погрешностью характеризуется точность измерений: чем меньше погрешность, тем выше точность.

Наука об измерениях называется метрологией. К проблемам метрологии относятся: общая теория измерений, методы и средства измерений, методы определения точности, единицы измерения, эталоны, обеспечение единства измерений.

Основные элементы процесса измерения

Объект измерения – это физическая величина, которая подлежит измерению, например частота передатчика, напряжение выпрямителя.

Средства измерений – это технические средства, используемые для целей измерений и имеющие нормированную точность. Средства измерений образуют основу измерительной техники.

Принцип измерений составляет совокупность физических явлений, на которых основаны измерения.

Метод измерений представляет собой совокупность приемов, принципов и средств измерений, обеспечивающую сравнение измеряемой величины с единицей.

Условия измерений характеризуются наличием влияющих величин. Влияющими величинами могут быть высокие и низкие температуры, вибрации и ускорение, повышенное и пониженное давление, электрические и магнитные поля и т.д. Влияние этих величин на средства измерений должно быть изучено, учтено или исключено.

Человек-оператор – лицо, проводящее измерения (субъект измерения).