- •Физические Основы Измерений
- •Оглавление
- •1. Общие сведения об электрических измерениях и электроизмерительной аппаратуре 7
- •2. Динамические свойства преобразователей 18
- •3. Преобразователи неэлектрических величин 38
- •Предисловие
- •Общие сведения об электрических измерениях и электроизмерительной аппаратуре
- •Основные понятия и определения
- •Виды и методы измерений
- •Основные характеристики измерительных приборов и преобразователей
- •Динамические свойства преобразователей
- •Динамические свойства преобразователей с тепловой инерционностью
- •Динамические характеристики пневматических и гидравлических звеньев
- •Расчет частотных характеристик механических и акустических звеньев с сосредоточенными и распределенными параметрами
- •2.4. Эквивалентные электрические схемы механо-электрических преобразователей
- •Преобразователи неэлектрических величин
- •3.1. Реостатные преобразователи
- •3.2. Тензорезисторные преобразователи
- •3.3. Емкостные преобразователи
- •3.4. Пьезоэлектрические преобразователи
- •3.5. Индуктивные преобразователи
- •3.6. Трансформаторные преобразователи
- •3.7. Индукционные преобразователи
- •3.8. Магнитоупругие преобразователи
- •3.9. Термоэлектрические преобразователи
- •3.10. Терморезисторы
- •3.11. Измерение температуры
- •3.12. Измерение расхода жидкостей и газов
Виды и методы измерений
По виду различают прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.
Прямым называется измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Иными словами, здесь измеряется непосредственно та величина, значение которой необходимо определить (измерение тока амперметром, массы на весах и т.п.).
При косвенном измерении искомое значение величины находит на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям (измерение мощности постоянного тока амперметром и вольтметром с использованием зависимости, связывающей мощность постоянного тока с током и напряжением, нахождение плотности тела по его массе и геометрическим размерам и т.п.).
Совокупные измерения производится одновременно над несколькими одноименными величинами, причем искомые значения величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. Примером совокупных измерений является нахождение сопротивлений двух резисторов но результатам измерения сопротивлений последовательного и параллельного соединения этих резисторов. Искомые значения сопротивлений находят из системы двух уравнений.
Совместные измерения производятся одновременно над двумя или несколькими неодноименными величинами для нахождения зависимости между ними. Например, прямые измерения значений сопротивления терморезистора при двух различных температурах дают затем возможность рассчитать значения двух коэффициентов в уравнении, определяющем зависимость сопротивления этого терморезистора от температуры. В этом примере результатом совместного измерения является определение двух упомянутых коэффициентов.
Совокупность приемов использования принципов и средств измерений называется методом измерений.
Методы измерения подразделяют на метод непосредственной оценки и метод сравнения.
Метод непосредственной оценки характеризуется тем, что отсчет значения измеряемой величины производится непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора. Так, измерение сопротивления омметром является примером прямого измерения методом непосредственной оценки.
Метод сравнения предполагает операцию сравнения измеряемой величины с мерой в каждом из актов измерения. Сравнение можно проводить различными способами, поэтому метод распадается на ряд разновидностей, из которых наиболее употребительны следующие.
1. Нулевой метод, при котором результирующий эффект воздействия измеряемой величиной и известной величиной (мерой) на прибор сравнения доводят до нуля. В качестве примера нулевого метода можно привести измерение активного сопротивления мостом постоянного тока с полным его уравновешиванием.
2. Дифференциальный метод, при котором на измерительный прибор воздействует разность между измеряемой величиной и известной, воспроизводимой мерой. Таким образом, в отличие от нулевого метода в этом случае измеряемая величина уравновешивается не полностью. Точность дифференциального метода повышается при уменьшении разности между измеряемой и известной величинами.
3. Метод замещения, при котором измеряемая величина замещается известной величиной, воспроизводимой мерой. Примером использования этою метода является определение емкости конденсатора, включенного в колебательный контур. Изменением частоты напряжения, поступающего на колебательный контур, добиваются резонанса, а затем вместо конденсатора с неизвестной емкостью Сх включают переменный образцовый конденсатор и вновь добиваются резонанса изменением значения емкости С0 образцового конденсатора. При резонансе Сх = С0.
Достоинством метода сравнения является высокая точность измерений, а недостатком – сложность. Метод непосредственной оценки, наоборот, отличается простотой и малым временем измерения. Поэтому, несмотря на сравнительно малую точность, он получил наибольшее распространение в производственной практике, в то время как метод сравнения используется в основном при лабораторных измерениях. Однако в связи с интенсивным развитием автоматизации измерений, которое происходит в настоящее время, следует ожидать, что метод сравнения будет находить все большее применение и на производстве.