Принцип і метод вимірювання. Загальні методи вимірювань. Які існують вимірювальні прилади

Відео: Як працюють струмові кліщі

Складно переоцінити значимість вимірювань в житті сучасної людини. У міру розвитку технологій питання необхідності в них і зовсім не варто, але зате на перший план виходять принципи і методи, що дозволяють підвищувати точність вимірів. Розширюється і сам спектр областей, в яких задіяні системи і способи вимірювання. При цьому розвиваються не тільки технічні і технологічні підходи до виконання даних операцій, але і концепції їх застосування. На сьогоднішній день метод вимірювання являє собою сукупність технік або прийомів, які дозволяють реалізувати той чи інший принцип визначення шуканої величини.

Принципи методів вимірювань

В основі будь-якого методу вимірювання лежить певний фізичний закон, який, в свою чергу, базується на тому чи іншому природному явищі. У метрології фізичні явища нерідко визначаються як ефекти, які обумовлюють закономірність. Для вимірювання різних величин застосовуються конкретні закони. Наприклад, вимір струму проводиться за ефектом Джозефсона. Це явище, відповідно до якого надпровідний струм проходить через прошарок діелектриків, які поділяють надпровідники. Для визначення характеристик поглиненої енергії застосовується вже інший ефект - Пельтьє, а для обчислення швидкості - закон зміни частоти випромінювання, відкритий Доплера. У більш простому прикладі визначення маси об`єкта використовується сила тяжіння, яка проявляє себе в процесі зважування.

Класифікації методів вимірювання

Зазвичай застосовують два ознаки поділу методів вимірювання - за характером зміни величин в залежності від часу і за способом отримання даних. У першому випадку виділяються статистичні і динамічні методики. Статистичні методи вимірювання характеризуються тим, що отримується результат не змінюється в залежності від того, в який момент вони застосовуються. Це можуть бути, наприклад, основні методи вимірювань маси та розмірів об`єкта. Динамічні прийоми, навпаки, спочатку допускають можливість коливань в показниках. До таких методів можна віднести ті способи, які дозволяють відслідковувати характеристики тиску, газу або температури. Зміни зазвичай відбуваються під дією оточуючих середовищ. Існують і інші класифікації методів, обумовлені різницею в точності вимірювань і умовами проведення операції. Але вони, як правило, носять другорядний характер. Тепер же варто розглянути найбільш популярні методики вимірювання.

Метод порівняння з мірою

В даному випадку вимір відбувається за рахунок порівняння шуканої величини зі значеннями, відтвореними мірою. Як приклад цього способу можна привести розрахунок маси із застосуванням ваг важільного типу. Користувач спочатку працює з інструментом, в якому закладені певні величини з заходами. Зокрема, використовуючи систему урівноваження гирями, він може з певною часткою точності зафіксувати і вага об`єкта. Класичний прилад для вимірювання тиску також в деяких модифікаціях передбачає визначення значення шляхом порівняння з показаннями в середовищі, в якій вже діють спочатку відомі величини. Інший приклад стосується вимірювання напруги струму. У цьому випадку, наприклад, характеристики роботи компенсатора будуть порівнюватися з відомою електрорушійної силою нормального елемента.

Метод вимірювань доповненням

Теж досить поширена методика, яка застосовується в самих різних областях. Спосіб виміру величини доповненням також передбачає наявність шуканого значення і певної міри, яка відома заздалегідь. Тільки, на відміну від попереднього способу, безпосередньо вимірювання проводиться при порівнянні не з розраховується значенням, а в умовах його ж доповнення аналогічною величиною. Як правило, методи і засоби вимірювань за таким принципом частіше використовують в роботі з фізичними показниками характеристик об`єкта. У певному сенсі з цією методикою схожий прийом визначення величин через заміщення. Тільки в цьому випадку фактор корекції забезпечується не значенням, яке аналогічно шуканої величиною, а показаннями еталонного об`єкта.

Органолептичний метод вимірювання

Це досить незвичайне напрямок метрології, яке ґрунтується на застосуванні людських органів почуттів. При цьому існують дві категорії органолептичних вимірів. Наприклад, поелементний спосіб дозволяє оцінювати конкретного параметра об`єкта, не даючи повної картини його характеристик і можливих експлуатаційних якостей. Друга категорія представляє комплексний підхід, при якому метод вимірювання за допомогою органів почуттів дає більш повне уявлення вже про різні параметри об`єкта. Важливо розуміти, що комплексний аналіз часто буває корисний не стільки як спосіб обліку цілої групи характеристик, скільки як інструмент оцінки загальної придатності об`єкта в плані можливого використання за новим призначенням. Що стосується практичного застосування органолептичних способів, то з їх допомогою можна оцінити, наприклад, овальність або якість ограновування циліндричних деталей. У комплексному вимірі цим методом можна отримати уявлення про радіальному битті валу, яке якраз виявиться після аналізу тієї ж овальними і характеристик зовнішньої поверхні елемента.

Контактні і безконтактні методи вимірювань

Відео: Струмові кліщі UT 206

Принципи контактного і безконтактного вимірювання мають суттєву різницю. У випадку з контактними приладами проводиться фіксація величини в безпосередній близькості до об`єкту. Але, оскільки це не завжди можливо через наявність агресивних середовищ і утрудненого доступу до місця виміру, набув поширення і безконтактний принцип розрахунку значень. Контактний метод вимірювання використовується у визначенні таких величин, як маса, сила струму, габаритні параметри і т. Д. Однак при вимірі екстремально високої температури він не завжди можливий.

Безконтактне вимірювання може виконуватися спеціальними моделями пірометрів і тепловізорів. У процесі роботи вони не знаходяться безпосередньо в цільовий середовищі виміру, а взаємодіють з її випромінюванням. В силу цілого ряду причин методи вимірювання температури по безконтактному принципом не відрізняються високою точністю. Тому їх використовують лише там, де потрібно мати уявлення про характеристики певних зон або ділянок.

Відео: вимірювальні прилади куплені на аукціоні

прилади вимірювання

Відео: Вимірювання витрати методом змінного перепаду тиску

Спектр засобів вимірювання досить великий, навіть якщо говорити про конкретну області окремо. Наприклад, для виміру однієї лише температури використовують термометри, пірометри, ті ж тепловізори і багатофункціональні станції з функціями гігрометра і барометра. Для обліку показань вологості і температури в комплексі останнім часом використовуються логгер, оснащені чутливими зондами. При оцінці атмосферних умов часто використовується і манометр - це прилад для вимірювання тиску, який може доповнюватися і датчиками контролю газових середовищ. Широка група апаратів представлена і в сегменті засобів вимірювання характеристик електричних ланцюгів. Тут можна виділити такі прилади, як вольтметр і амперметр. Знову ж таки, як і в випадку з метеостанціями, засоби для обліку параметрів електричного поля можуть бути універсальними - тобто враховують декілька параметрів одночасно.

Контрольно-вимірювальні прилади і автоматика

У традиційному розумінні вимірювальний прилад - це інструмент, який дає інформацію про ту чи іншу величину, характерною для певного об`єкта в даний момент. В ході виконання операції користувач реєструє показання і надалі на їх основі приймає відповідні рішення. Але все частіше ці самі прилади інтегруються в комплекс обладнання з автоматикою, яка на основі тих же зафіксованих свідчень самостійно приймає рішення, наприклад, щодо корекції робочих параметрів. Зокрема, контрольно-вимірювальні прилади і автоматика обладнання успішно поєднуються в комплексах газопровідних магістралей, в опалювальних і вентиляційних системах і т. Д. Наприклад, облік тиску в трубопроводі дасть сигнал автоматичної системи про підвищення або підвищенні обсягів подачі робочого середовища - води або того ж газу.

Вимірювання та похибки

Практично будь-який вимірювальний процес певною мірою передбачає допущення відхилення в наданих результатах щодо дійсних значень. Похибка може складати і 0,001%, і 10%, і більш. При цьому виділяють випадкові і систематичні відхилення. Випадкова похибка результату вимірювання характеризується тим, що вона не підкоряється певній закономірності. І навпаки, систематичні відхилення від дійсних величин відрізняються тим, що вони зберігають свої значення навіть при численних повторних вимірах.

висновок

Виробники вимірювальних приладів і вузькоспеціалізованого метрологічного обладнання прагнуть розробляти все більш функціональні і в той же час доступні в використанні моделі. І це стосується не тільки професійної апаратури, а й побутових засобів. Наприклад, вимір струму можна здійснювати в домашніх умовах за допомогою мультиметра, що фіксує кілька параметрів одночасно. Це ж можна сказати про прилади, що працюють з показаннями тиску, вологості і температури, які наділяються широким функціоналом і сучасної ергономікою. Правда, якщо стоїть завдання реєстрації конкретної величини, то експерти все ж рекомендують звертатися до спеціальних пристроїв, які працюють тільки з цільовим параметром. У них, як правило, вище точність виміру, яка часто має вирішальне значення при оцінці робочих якостей апаратури.