Принцип измерений – это физическое явление или эффект, положенное в основу измерений. Например, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта; измерение скорости с применением эффекта Доплера; применение эффекта Холла для измерения мощности и др.
Типичные принципы и отдельные физические явления, позволяющие преобразовать измеряемые неэлектрические величины в электрические:
-нагревание места спая двух электродов из разнородных материалов (спая термопары) вызывает появление э.д.с., что позволяет измерять температуру;
-в граничном слое между некоторыми полупроводниками и металлами при его освещении возникает э.д.с. Это явление называют фотоэлектрическим эффектом. На использовании его основаны фотоэлементы, дающие возможность измерять световые величины методом непосредственной оценки, а также в ряде случаев исключать необходимость визуального наблюдения;
-на гранях некоторых кристаллов, когда к двум граням приложена сила, сдавливающая или растягивающая их, возникает э.д.с. Это явление, называемое пьезоэлектрическим эффектом, обратимо, т.е., когда к двум граням приложено напряжение, кристалл деформируется. Пьезоэлектрический эффект, практически безинерционный, получил широкое и разнообразное применение. Он используется для измерения давления, вибрации, частоты электрических колебаний. Особое значение этот эффект имеет для стабилизации частоты высокочастотных генераторов. Для этой цели применяются, как правило, кристаллы кварца;
Электрическая емкость плоского конденсатора выражается формулой
где С – емкость конденсатора; - диэлектрическая проницаемость диэлектрика, находящегося между обкладками; S – площадь его обкладок; d – расстояние между обкладками. Изменение электрической емкости используют для измерения малых размеров и малых перемещений;
Прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений называется методом измерения.
Выделяют два основных метода измерений:
- метод непосредственной оценки;
- метод сравнения.
Метод непосредственной оценки – метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству средства измерений.
Метод сравнения – метод измерений, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.
Сравнение может быть непосредственным или опосредствованным через другие величины, однозначно связанные с первыми.
Этот метод более точен, но несколько сложнее.
Метод сравнения на практике реализуется в виде следующих основных модификаций:
- дифференциальный,
- нулевой;
- замещения;
- совпадения.
Дифференциальный метод – метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами.
Неизвестную величину определяют по известной величине и измеренной разности.
Точность метода возрастает с уменьшением разности между значениями сравниваемых величин.
Нулевой метод – метод сравнения с мерой, при котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения (нуль-индикатор) доводят до нуля.
Значение измеряемой величины принимается равным значению меры.
В этом случае компенсация воздействия влияющих величин оказывается наиболее полной и при высокой точности мер, воспроизводящих известную величину, и высокой чувствительности нуль-индикатора может быть достигнута наибольшая точность измерения по сравнению с другими методами измерений.
Примером средств измерений, в которых используется нулевой метод, являются мосты для измерения сопротивления, емкости и индуктивности.
Метод замещения – метод сравнения с мерой, при котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины.
Замещение может быть полным или неполным, в зависимости от чего говорят о методе полного и неполного замещения.
При полном замещении показания не изменяются и результат измерения принимается равным значению меры.
При неполном замещении для получения значения измеряемой величины к значению меры необходимо прибавить величину, на которую изменилось показание прибора.
Преимущество метода замещения заключается в последовательном сравнении во времени измеряемой величины и величины, воспроизводимой меры.
Благодаря тому, что обе эти величины включается одна за другой в одну и ту же часть измерительной цепи прибора, точностные возможности измерений этим методом значительно повышаются по сравнению с измерениями, проводящимися другими разновидностями метода сравнения, где несимметрия цепей, в которые включаются сравниваемые величины, приводит к возникновению систематических погрешностей.
Метод замещения часто применяют при измерении параметров цепей, например, рабочего затухания с использованием образцового магазина затуханий, емкости, индуктивности и т.д.
Применение метода замещения позволяет исключить ряд систематических погрешностей, возникающих в процессе измерения в некоторых средствах измерений
Метод совпадений – это метод сравнения с мерой, при котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов.
Например, по принципу метода совпадения построен нониус штангенциркуля и ряда других приборов.
В зависимости от метода измерений, свойств применяемых средств измерений, объекта исследования и других факторов измерения могут выполняться либо с однократными, либо с многократными наблюдениями
Наблюдением при измерении называется экспериментальная операция, выполняемая в процессе измерений, в результате которой получают одно значение величины (отсчет) – результат наблюдения.
Для получения результата измерения результаты наблюдений необходимо соответствующим способом обработать.
От числа наблюдений зависит способ обработки экспериментальных данных и оценка погрешностей результатов измерений.
Методика выполнения измерений (МВИ) – установленная совокупность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с гарантированной точностью в соответствии с принятым методом.
Обычно МВИ регламентируются каким-либо нормативно-техническим документом
Поможем написать любую работу на аналогичную тему