Тема №1. Основные задачи метрологии, теплофизические измерения как информационная система АСУ ТП.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ

КОМПЛЕКС (УМК)

по дисциплине Теплотехнические измерения для студентов, обучающихся по специальности - Теплоэнергетика

Направление подготовки «Бакалавриат»

Астана 2009

Настоящий учебно-методиечкий комплекс включает лекционный материал, краткие методиечкие указание

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Тематический план курса

Всего (кредитов) 3

Тезисы лекционных занятий

Тема №1. Основные задачи метрологии, теплофизические измерения как информационная система АСУ ТП.

Сущность и основные характеристики измерений

Метрология (от греч. Metron – мера и logos – учение, понятие) - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Физической величиной называют свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

Под физическим объектом при этом понимают физические системы, их состояние, происходящие в них процессы, а также объекты химии и других наук, в которых используются физические методы.

Измерительное преобразование – отражение размера одной физической величины размером другой физической величины, функционально с ней связанной.

Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Объект измерения – это сложное явления или процесс, характеризующийся множеством отдельных физических величин (параметров объектов), каждая из которых может быть измерена в отдельности, но в реальных условиях действует на измерительное устройство совместно со всеми остальными параметрами.

Физическую величину, которая выбрана для измерения, называют измеряемой величиной.

В результате измерения получают значение физической величины, которое представляет собой оценку физической величины в виде некоторого числа принятых для ее измерения единиц.

Различают истинное и действительное значения физической величины, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта.

Действительное значение физической величины – значение физической величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Чтобы составить представление о выполненном или предполагаемом измерении, необходимо знать его основные характеристики (принцип измерений метод измерений и погрешность измерения).

Принцип измерений – совокупность физических явлений, на которых основано измерение.

Метод измерений – совокупность приемов использования принципов и средств измерений.

Погрешность измерения – отклонение результата измерения x от истинного значения X _и измеряемой величины: Q = X - X_и.

Погрешность, определяемая такой формулой, выражена в единицах измеряемой величины и называется абсолютной погрешностью измерения.

Относительная погрешность измерения – отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины.

При определении абсолютной и относительной погрешностей, а также точности измерения вместо истинного значения физической величины X_и реально может быть использовано ее действительное значение X_д.

Методы измерений

Метод измерений представляет собой совокупность приемов использования принципов и средств измерений, различают два метода измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой (мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера).

Метод непосредственной оценки – метод измерений, в котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия (прибор прямого действия – измерительный прибор, в котором сигнал измерительной информации движется в одном направлении, а именно с входа на выход).

Метод сравнения с мерой – метод измерения, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

Нулевой метод - это метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля.

Дифференциальный метод - это метод сравнения с мерой, в котором на измерительный прибор воздействует разность между измеряемой величиной и известной, воспроизводимой мерой.

Метод противопоставления – метод сравнения с мерой, в котором измеряемая величина и величина, воспроизводимой мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами.

Метод замещения - метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой.

Метод совпадения – метод сравнения с мерой, в котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов.

Измерить физическую величину - значит сравнить ее с другой однородной величиной, принятой за единицу измерения. Измерение может быть произведено с помощью:

1. мер, представляющих собой образцы единицы измерения (метр, гиря, литровый сосуд и т.п.),

2. измерительных приборов (амперметр, манометр и т.п.),

3. измерительных установок, под которыми понимают совокупность мер, измерительных приборов и вспомогательных элементов.

Измерения бывают прямые и косвенные. В прямых измерениях физическая величина измеряется непосредственно. Прямыми измерениями являются, например, измерение длины линейкой, времени - секундомером, силы тока - амперметром.

В косвенных измерениях непосредственно измеряют не ту величину, значение которой нужно узнать, а другие величины, с которыми искомая величина связана определенной математической зависимостью. Например, плотность тела определяют по измерению его массы и объема, а сопротивление - по измерению силы тока и напряжения.

В силу несовершенства мер и измерительных приборов, а также наших органов чувств, измерения не могут быть выполнены точно, т.е. всякое измерение дает лишь приближенный результат. Кроме того, часто причиной отклонения результатов измерений является природа самой измеряемой величины. Например, температура, измеряемая термометром или термопарой в определенной точке печи, колеблется вследствие конвекции и теплопроводности в определенных пределах. Мерой оценки точности результата измерения служит погрешность измерения (ошибка измерения).

Классификация средств измерений

В метрологии средства измерений принято классифицировать по виду, принципа действия и метрологическому назначению.

Различают следующие виды средств измерений: меры, измерительные устройства; измерительные установки и измерительные системы.

В зависимости от условий применения измерительных устройств различают основную и дополнительную погрешности.

По форме представления принято различать абсолютную, относительную и приведенную измерительных устройств.

Основная литература: [1-4, 11] (стр. 7-52)

Дополнительная литература: [4-16, 18] (стр. 4-10, стр. 7-30)