Тема 1 Основы измерения.
План лекции
1. Основные понятия и определения
2. Классификация средств измерений
3. Единицы измерений
Метрология - наука об измерениях, методах, средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Как следует из определения, предметом метрологии помимо самих измерений является обеспечение их единства и требуемой точности. При этом под единством измерений понимают такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной точностью. Физической величиной называют свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Размер физической величины - количественное содержание в данном объекте свойства, соответствующего понятию «физическая величина». Однородными физическими величинами называют такие, которые можно сравнивать по признаку «больше - меньше». Единица физической величины - это физическая величина, которой по определению, приписано числовое значение, равное единице. Измерительное преобразование - отражение размера одной физической величины размером другой физической величины, функционально с ней связанной. Измерение - это нахождение значений физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Объект измерения - это сложное явление или процесс, характеризующийся множеством отдельных физических величин (параметров объекта), каждый из которых может быть измерен в отдельности, но в реальных условиях действует на измерительное устройство совместно со всеми остальными параметрами. Измеряемая величина - физическая величина, выбранная для измерения. Средство измерения - техническое устройство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики. Результат измерения - это значение физической величины, найденное путем ее измерения. Истинное значение физической величины - значение физической величины, которое идеальным образом отражало бы в качественном или количественном отношениях соответствующие свойства объектов. В философском аспекте истинное значение всегда остается неизвестным, а совершенствование измерений позволяет приближаться к истинному значению физической величины. 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. Влияющей физической величиной называют физическую величину, не являющуюся измеряемой данным средством измерений, но оказывающим влияние на результат измерения этим средством. Принцип измерений - совокупность физических явлений, на которых основано измерение. Метод измерения - совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Погрешность (или ошибка) измерения - отклонение результатов измерения от истинного значения измеряемой величины. Погрешность, выраженная в единицах измеряемой величины, называется абсолютной погрешностью измерения. Относительная погрешность измерения - отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины. Точность измерения - качество измерения, отражающее близость его результата к истинному значению измеряемой величины. В зависимости от цели измерения классифицируют:
- измерения максимально возможной точности, достижимой при современном уровне техники. Это измерения, связанные с созданием и воспроизведением эталонов, а также измерения универсальных физических констант.
- контрольно-поверочные измерения, погрешности которых не должны превышать заданного значения. Такие измерения осуществляются в основном государственными и ведомственными метрологическими службами.
- технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерения.
Прямые измерения – это измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Примерами прямых измерений могут служить: измерение длины линейкой, массы с помощью весов, температуры с помощью стеклянного термометра и т. д. Косвенные измерения – измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерением. Примером косвенных измерений могут служить измерения: плотности однородного тела по его массе и объему, электрического сопротивления по падению напряжения и силе тока и т. д. Совокупные измерения – это измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величины находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин или ряда других величин, функционально связанных с измеряемыми. В зависимости от приемов использования принципов и средств измерений различают два метода измерения: метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой. Метод непосредственной оценки (отсчета) – метод измерений, в котором значение величины определяют непосредственно по отчетному устройству измерительного прибора прямого действия. Метод сравнения с мерой – метод измерения, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Метод сравнивания в зависимости от наличия или отсутствия при сравнении разности между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, подразделяют на нулевой и дифференциальный. Нулевой метод – это метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводит до нуля. Дифференциальный метод – это метод сравнения с мерой, в котором на измерительный прибор воздействует разность между измеряемой величиной и известной, воспроизводимой мерой.
Рекомендуемая литература
1. Шишкин метрология: учебник для вузов / . - М.: Изд-во стандартов, 1991. - 492 с.
2. Шишкин метрология. Ч.1. Общая теория измерений: учеб-метод. комплекс (учеб. пособие), 3-е изд. перераб. и доп. / . - Л.: СЗПИ, 2008. - 189 с.
3. Исмаилов метрологии и электрических измерений: Учебное пособие. СПб.: Питер, 2003г. - 301с. ил.
Контрольные задания для СРС [2, 3, 8, 11]
1. Ответить на вопрос: «Что изучает наука метрология?»
2. Описать характеристики средств измерений
3. Составить 5 тестовых заданий различных форм по теме лекции
Тема 2 Модели сигналов, сообщений, информации
План лекции
1. Свойства сигналов
2. Виды сигналов
3. Модуляция
4. Кодирование
5. Информационные контуры управления
Сведения, как физического характера, так и логического характера, назовем информацией, применяя это слово только как синоним слова сведения. Получение человеком информации с помощью собственных органов чувств возможно только от предметов, расположенных в зоне прямой видимости или на расстоянии, позволяющим услышать звуковые сигналы. Помимо зрительного и слухового каналов восприятия информации, есть отдельные индивидуальные особенности и некоторые другие способы восприятия информации человеком, но они носят сугубо частный характер. В условиях современного производства ограниченность природных человеческих возможностей восполняется техническими средствами преобразования, передачи, обработки и восприятия сведений – информации.
Предметом сообщения называют то, о чем передается информация от отправителя к получателю. Сообщения бывают непрерывные и дискретные; логического характера - понятия, термины и определения; цифрового и словесного характера. Основное положение теории передачи информации заключается в том, что для передачи сведений на расстояние необходимо какое-либо физическое явление в качестве переносчика (носителя) этих сведений. Носитель сведений называют носителем сообщения. Процесс преобразования физических свойств любых объектов в физические свойства носителей информации назовем моделированием на уровне свойств отражения. Физические свойства объектов - физическим полем параметров, а рассматриваемый уровень управления процессами - физическим уровнем информационных процессов. Свойства объектов формируют физическое поле параметров, измеряемое в естественных общепринятых единицах измерения. На основе физического поля параметров могут быть построены различные модели, используемые для формирования управляющих воздействий. Назовем их абсолютными управляющими воздействиями, а сам процесс формирования этих воздействий - простым информационным процессом или физическим уровнем информационных процессов.
Рекомендуемая литература
1. Шишкин метрология: учебник для вузов / . - М.: Изд-во стандартов, 1991. - 492 с.
2. Шишкин метрология. Ч.1. Общая теория измерений: учеб-метод. комплекс (учеб. пособие), 3-е изд. перераб. и доп. / . - Л.: СЗПИ, 2008. - 189 с.
3. Исмаилов метрологии и электрических измерений: Учебное пособие. СПб.: Питер, 2003г. - 301с. ил.
Контрольные задания для СРС [2, 3, 8, 11]
1. Ответить на вопрос: «Какие системы кодирования используются в вычислительной технике?»
2. Ответить на вопрос: «Что такое модуляция?»
3. Ответить на вопрос: «Способы передачи информации»
4. Составить 5 тестовых заданий различных форм по теме лекции
Тема 3 Модели измерений
План лекции
1. Уравнение измерений
2. Классификация погрешностей
3. Модели погрешности основных арифметических действий
4. Алгоритм обработки результатов измерений
Уравнением измерения называется выражение Х = А[Х], где: А - числовое значение измеряемой величины; X –измеряемая величина; [х] - единица измерения. Уточняя уравнение измерения, нужно написать: Х = А+а. Это выражение говорит о том, что для получения измеряемой величины X к результату измерения А нужно добавить некоторую величину а, называемую поправкой, используемую в простейших измерениях. Кроме понятия о поправке часто пользуются понятием погрешности D=A-X. Это выражение показывает, что для получения точного значения измеряемой величины нужно из результата измерения исключить погрешность D. По абсолютной величине погрешность D и поправка а равны между собой, но имеют разные знаки: D=-a. Величину «а» называют абсолютной погрешностью, она выражена в тех же единицах измерения, что и сама измеряемая величина. Во многих случаях числовое значение абсолютной погрешности не дает правильного представления о точности измерения - о степени достоверности полученного результата. Если необходимо отметить точность измерения, то удобно пользоваться относительной погрешностью: 
. Относительную погрешность часто указывают в процентах от измеряемой величины.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
