metody-pom.doc

(1041 KB) Pobierz
Pierwszy pode metod, przeprowadzony ze względu na rodzaj wielkości biorących udział w pomiarze, obejmuje metody: bezpośrednie i pośrednie

Metody pomiarowe - klasyfikacja

¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

METODY POMIAROWE

1. Definicja

Metoda pomiarowa – sposób porównywania wielkości mierzonej z wielkością wzorcową zastosowany w pomiarach

 

 

 

2. Podział metod

Ze względu na rodzaj wielkości biorących udział w  pomiarze:

a)   metody bezpośrednie,

b)  

metody pośrednie.

Rys. 1. Klasyfikacja metod pomiarowych

 

1.   Metoda pośrednia

Metoda pomiaru jest pośrednia, jeśli wartość wielkości mierzonej wyznaczamy na podstawie bezpośredniego pomiaru innych wielkości związanych z wielkością mierzoną znaną zależnością

 

 

 

Chcąc zmierzyć wielkość x zdefiniowaną równaniem

                                                                                                  (1)

mierzymy bezpośrednio wielkości A, B, C, ..., a wielkość mierzoną x wyznaczamy według równania definicyjnego (1).

 

 

1.1.      Metoda bezwzględna

M.b - metoda pośrednia, w której równanie defi­nicyjne metody pośredniej jest równaniem definicyjnym tej wielkości.

 



Przykład: pole prostokąta zdefiniowane jako iloczyn długości boków, ciśnienie płynu jako iloraz siły F działającej na powierzchnię S. Do definicji najczęściej stosujemy wielkości podstawowe odtwarzalne najdokładniej. Dokładność po­miaru metodą bezwzględną jest z reguły największa.

Rys. 2. Przykłady metod pośredniej (a) i bezwzględnej (b)

2.   Metoda bezpośrednia

Metoda jest bezpośrednia, jeśli wielkość mie­rzona i wielkość wzorcowa są tego samego rodzaju, a wynik pomiaru jest podany w wartościach wielkości mierzonej.

 

 

Metody bezpośrednie: wychyłowa i zerowa.

2.1. Metoda wychyłowa. Przyjmujemy, że przyrząd pomiarowy w chwili pomiaru reprezentuje zbiór wzorcowy W, mimo że nie jest wzorcem i nie zawiera wzorców.

Zbiór wzorcowy W jest uporządkowany na osi liczbowej w postaci skali albo jako zbiór skwantowany, dyskretny w postaci pola odczytowego, składającego się ze skończonej liczby elementów.

- 11 -

ZMiSP PP


Wartość wielkości mierzonej x wyznaczamy na podstawie miejsca x w uporządkowanym zbiorze znanej wielkości W.

§        W przyrządach analogowych miejsce elementu x jest okre­ślone przez położenie wskazówki względem podziałki stanowiącej znany, upo­rządkowany zbiór W.

§        W przyrządach cy­frowych przez numer miejsca lub odpowiadającą mu wartość odczytaną na polu odczytowym przyrządu.

Wskazania przyrządu wychyłowego jest równoznaczne z odłoże­niem na osi liczbowej punktu - wskazanie przyrządu.

Miejsce elementu x określa nierówność

                                                                                                                (2)

Czynności pomiarowe.

·        Należy doprowa­dzić wielkość mierzoną do przyrządu, odczytać wskazanie przyrządu pomia­rowego i opracować wynik pomiaru.

·       

Między wynikiem odczytu wskazania a wynikiem pomiaru x zachodzi istotna różnica.

 

Rys. 3. Przykłady przyrządów wychyłowych: a) termometr szklany; b) czujnik

wilgotności powietrza z miernikiem cyfrowym

 

 

 

2.2. Metoda różnicowa - jest modyfikacją metody wy­chyłowej na zakresy bezzerowe, tzn. nie zawierające wartości zero wielkości mierzonej.

Metoda różnicowa polega na odjęciu od wielkości mierzonej x znanej wartości xp i pomiarze metodą wychyłową różnicy xxp.

 



Wielkość xp to wielkość porównawcza. Zwykle .

Rys. 4. Pomiar metodą: a) wychyłową, b) różnicową

Pomiar metodą różnicową jest równoznaczny z odłożeniem na osi liczbowej zbioru W1 wartości xxp (rys. 5). Wskazanie miernika ma wartość . Przez przekształcenie zbioru W1 w zbiór wielkości otrzy­mujemy wartość

                                                                                                                (3)



Rys. 5. Model pomiaru metodą wychyłową różnicową

 

Miernik wychyłowy mierzący różnicę xxp, można tak wzorcować, by dawał wynik w wartościach wielkości mierzonej x, wówczas zakres pomiarowy nie zawiera wartości zerowej, lub w wartościach różnicy xxp.

W przyrządzie muszą wystę­pować:

-         źródło wielkości porównawczej,

-         elementy realizujące matematyczną operację odejmowania wielkości porównawczej.

Przykład 1

Ciśnieniomierz różnicowy zwany U-rurką. Rurka szklana w kształcie litery U o przekroju poprzecznym S jest napełniona do połowy cieczą: wodą lub rtęcią. Ciśnienia , i działają na słupek cieczy z siłą . Działanie siły F jest równoważone przez siłę ciężkości słupka cieczy o długości , , przy czym g - przyspieszenie ziemskie, - gęstość cieczy - , - gęstość cieczy manome­trycznej, - gęstość płynu nad cieczą.

Jeśli nad cieczą jest gaz, to , jeśli woda, to ).

W stanie równowagi otrzymuje się wskazanie albo .

Rys. 6. Przykłady przyrządów różnicowych: a) ciśnieniomierz typu U-rurka; b) przetwornik indukcyjnościowy z otwartym obwodem magnetycznym do

pomiaru przemieszczenia; c) układ pomiarowy przetwornika; d) charakterystyki cewek

 

Przykład 2

Dwie jednakowe cewki (rys. 6b) mają indukcyjności L1(x), L2(x). Wewnątrz cewek jest umieszczony rdzeń z materiału ferromagnetycznego (magnetycznie miękkiego) sprzęgnięty sztywno z elementem, którego przemieszczenie x chcemy mierzyć. Indukcyjność L cewki zależy od położenia rdzenia. In­dukcyjność jest największa, gdy rdzeń jest w środku cewki. Do pomiaru x wykorzystujemy zakres mię­dzy maksimami zależności L(x). Przy zmianie x indukcyjność L1(x) maleje, L2(x) zwiększa się, wskutek czego zależność ma dwukrotnie większe nachylenie niż L(x). Operację odejmowania realizujemy w układzie mostka niezrównoważonego, a miarą przemieszczenia x jest wskazanie woltomierza.

2.3. Metoda zerowa. W metodzie zerowej przyrząd zawiera wzorzec jedno ­lub wielomiarowy (odtwarzający N stanów) albo o wartości w zmienianej w spo­sób ciągły. Wzorzec powinien być sterowany tak, aby można było wybrać żą­daną wartość w.

Metoda zerowa to taka metoda pomiarowa, w której różnicę dwóch wielkości mierzonej x i znanej w doprowadza się do zera.

 

Miarą wielkości x jest wówczas wartość wielkości w. Pomiar jako przyporządkowanie wielkości mie­rzonej x ze zbioru X znanej wartości w ze zbioru W polega na badaniu róż­nicy tych wielkości i takiej zmianie wielkości wzorcowej, aby różnica była rów­na zeru.

Czynności badania różnicy i sprowadzania jej do zera (równoważenie), są rozdzielone na dwa elementy przyrządu:

-         de­tektor,

-         urządzenie równoważące UR.

Detektorem jest taki element lub zespół elementów, który po doprowa­dzeniu doń różnicy ...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin