Засоби вимірювальної техніки (стр. 3 из 4)

Характеристики і параметри експортованих товарів (у тому числі ЗВТ) та послуг (у тому числі з вимірювань, метрології, атестації, повірки, калібрування і державних випробувань), що виконуються для іноземних держав, можуть бути подані в одиницях вимірювань, установлених замовником.

Система SI включає сім основних одиниць вимірювань (табл. 1.1).

Таблиця 1.1

Фізична величина	Одиниця вимірювань(ОФВ)	Скорочене позначенняодиниці		Розмірність одиниці
		міжнародне	українське
ДовжинаМасаЧасСила електричного струму Термодинамічна температураКількість речовиниСила світла	метр кілограм секунда ампер кельвін моль кандела	m kg s A K mol cd	м кг с А К моль кд	LMTIQNJ

Крім того, SI включає дві додаткові одиниці вимірювань: плоского кута - радіан, тілесного кута - стерадіан.

Усі похідні одиниці SI виражаються через основні, їх кількість необмежена. У додатку 1 наведені найбільш поширені похідні одиниці SI, а в додатку 2 - деякі позасистемні одиниці вимірювань, що допускаються до використання нарівні з одиницями SI.

До головних достоїнств SI належать: універсальність, яка полягає в спільності цієї системи для всіх галузей науки і техніки; погодженість, обумовлена тим, що всі похідні одиниці вимірювань когерентні і створені за єдиним правилом, а це істотно спрощує розрахунки; можливість створення нових похідних одиниць вимірювань у міру розвитку науки і техніки на основі існуючих одиниць.

Для забезпечення зручності виконання вимірювань і обробки їх результатів уведені кратні і часткові одиниці вимірювань. Кратною називається одиниця, яка в ціле число разів більша за системну або позасистемну одиницю вимірювань. Наприклад: 1 км = 1000 м, 1 хв = 60 с,. Часткова одиниця у ціле число разів менша за системну або позасистемну одиницю вимірювань. Наприклад: 1 мкс =

с, 1 мм = м.

Десяткові кратні й часткові одиниці від одиниць SI утворюються шляхом приєднання префіксів. У додатку 3 наведені множники і префікси для утворення десяткових кратних і часткових одиниць та їх найменування.

Префікс і його позначення (українське і міжнародне) пишуться разом з найменуванням одиниці або її позначенням. Наприклад: гігагерц (ГГц; GHz), кіловольт (кВ; kV), міліампер (мА; mA), мікрофарад (мкФ; mF).

При утворенні десяткових кратних і часткових одиниць від одиниць SI необхідно дотримуватися таких рекомендацій:

- вибирати їх так, щоб розміри та одиниці ФВ не відрізнялись одні від одних на багато порядків, якщо це не є практично необхідним згідно з метою вимірювань;

- одночасно застосовувати мінімальне число кратних і часткових одиниць;

- вибирати одиниці так, щоб числові значення величин були зручними для безпосереднього практичного використання;

- при розрахунках усі величини виражати в одиницях SI, замінюючи префікси степенями числа 10, а кратні й часткові одиниці підставляти тільки в кінцевий результат.

Назви одиниць вимірювань, кратних і часткових від них, що застосовуються в Україні, позначення і правила їх написання встановлюються Держстандартом України.

Відтворення та зберігання одиниць вимірювань з метою передачі їх розмірів ЗВТ, які використовуються на території України, забезпечуються державними еталонами.

Безрозмірнісна відносна величина може бути виражена в безрозмірнісних одиницях або у відсотках (процентах).

Як одиниця безрозмірнісної величини найчастіше використовується бел (Б), який визначається рівнянням

,

де

- значення енергетичних величин (енергії, електричної потужності, потоку, густини потужності і т.д.);

- значення силових величин (напруги, струму, напруженості електромагнітного поля і т.д.).

У практиці вимірювань звичайно застосовують часткову одиницю від бела - децибел (дБ), причому 1 дБ = 0,1 Б. У цьому разі

.

Так, при

маємо , а при ‑

Знайдемо відношення

, які відповідають 1 дБ:

.

Звідки

.

Крім одиниці децибел, у практиці також використовується безрозмірна одиниця непер

, хоча вона менш зручна, ніж децибел, бо занадто велика і не зв’язана з десятковою системою числення. Співвідношення між непером і децибелом: 1 Нп = 8,686 дБ; 1 дБ = 0,115 Нп.

1.3. Процес вимірювання

1.3.1. Визначення, основні елементи і підготовка процесу вимірювання

Процес вимірювання - це складне, багатогранне явище, яке охоплює ряд елементів; його можна вважати складною ергатичною системою.

Якість результатів вимірювань, одержаних у процесі вимірювання, визначається низкою основних елементів, кожен з яких є невід’ємною частиною цього процесу. До таких елементів слід віднести: об’єкт вимірювання, вимірювану фізичну величину (ВВ) і одиницю цієї фізичної величини, метод вимірювання, засіб (або засоби) вимірювальної техніки, умови вимірювання, методику виконання вимірювань та оператора (суб’єкта), що здійснює вимірювання.

Підсумком процесу вимірювання є результат вимірювання, який одержують з певною похибкою. Взаємозв’язок елементів процесу вимірювання показаний у вигляді умовної структурної схеми на рис. 1.2.

На початковому етапі процесу вимірювання необхідно прийняти фізичну модель об’єкта вимірювання (ФМ ОВ), а точніше вимірюваної величини (ФМ ВВ). Вона вибирається, виходячи з мети вимірювання, і мусить відображати з множини властивостей реального ОВ тільки ті з них, які підлягають вимірюванню відповідно до поставленої технічної задачі і мети вимірювання. При цьому фізична модель об’єкта вимірювання (вимірюваної величини), як правило, не збігається з самим об’єктом вимірювання (вимірюваною величиною). У галузі електрорадіовимірювань вимірюваними величинами є характеристики і параметри електричних кіл і сигналів.

Приклад 1.1. Об’єкт вимірювання - довільне джерело змінної напруги, мета вимірювання - оцінка вихідної напруги джерела.

Вимірювана величина - середнє квадратичне значення вихідної напруги джерела; фізична модель об’єкта вимірювання (вимірюваної величини) може бути представлена різними варіантами. Наприклад, одна, найбільш загальна, модель - випадковий сигнал; інша, конкретна, модель - синусоїдний сигнал.

Приклад 1.2. Об’єкт вимірювання - електронний вольтметр, мета вимірювання - оцінка складових його вхідного опору в заданому частотному діапазоні.

Вимірювана величина - вхідний опір електронного вольтметра, фізична модель об’єкта вимірювання (вимірюваної величини) - повний опір, який складається із зосереджених активної і ємнісної складових.

Рис. 1.2. Структура процесу вимірювання

Один і той самий ОВ може бути поданий різними фізичними моделями (зважаючи на режим його роботи), що відбивається на характеристиках вимірюваної величини і на необхідному ступені наближення до неї фізичної моделі ОВ. Наприклад, опір резистора можна розглядати, по-перше, як лінійний у вузькому діапазоні значень струму, що проходить через нього, так і нелінійний у широкому діапазоні значень струму, а по-друге, - як активний опір у колах постійного і низькочастотного струму, так і повний опір у високочастотних колах, де починає впливати поверхневий ефект.

На другому етапі процесу вимірювання, після визначення ФМ ОВ, виконується вибір і обґрунтування методу вимірювання і засобу (засобів) вимірювальної техніки, виходячи з необхідності забезпечення потрібної похибки вимірювання.

Метод вимірювання - це сукупність способів використання засобів вимірювальної техніки та принципу вимірювання для створення вимірювальної інформації.

Принцип вимірювання визначається суттю явища, на якому ґрунтується вимірювання. Наприклад: принцип вимірювання електричних величин на основі перетворення енергії електромагнітного поля в механічну, принцип вимірювання тиску на основі його перетворення в переміщення, принцип вимірювання температури на основі термоелектричного ефекту, тепловий принцип вимірювання потужності надвисоких частот і т.д.

Вимірювання здійснюються за методиками виконання вимірювань.

Методика виконання вимірювань - сукупність процедур і правил, виконання яких забезпечує одержання результатів вимірювань з потрібною точністю.

Методики виконання вимірювань підлягають атестації.

Атестація методики виконання вимірювань - процедура встановлення відповідності методики метрологічним вимогам, що ставляться до неї.

Взаємодія між ОВ і ЗВТ здійснюється за допомогою вимірювальних сигналів (див. підп.1.3.3), причому залежно від задачі вимірювання (або контролю) вимірювальний сигнал може не тільки подаватися на вхід ЗВТ з виходу ОВ, але й навпаки - з виходу ЗВТ на вхід ОВ.