Міністерство освіти Республіки Білорусь
Установа освіти
Білоруський державний університет
ІНФОРМАТИКИ І РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
Кафедра метрології та стандартизації
РЕФЕРАТ
на тему:
«Електричні вимірювання та метрологічні положення»
МІНСЬК, 2008
1 Закон РБ «Про забезпечення єдності вимірювань». Його основні положення.
Метрологія - наука про вимірювання та способи досягнення необхідної точності цих вимірювань.
Метрологія буває законодавча і теоретична. Законодавча метрологія вирішує питання, які стосуються компетенції держави та її органів. Теоретична займається питаннями одиниць фізичних величин, розробки еталонів і СІ, а також методів вимірювання і методів обробки результатів.
Терміни та визначення даються за ГОСТ 18263.
Вимірювання - знаходження значень фізичних величин дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів - СІ (засобів вимірювання).
СІ - технічні засоби, призначені для вимірювання і які мають нормованими метрологічними характеристиками.
Єдність вимірювань - таке їх стан, коли результати цих вимірів виражені в узаконених одиницях фізичних величин, а результати цих вимірювань відомі з заданою довірчою ймовірністю.
Метод вимірювання - сукупність прийомів застосування СІ і методів обробки результатів вимірювань.
Існує два різновиди методів виміру:
1 Метод безпосередньої оцінки (прямого перетворення).
2 Метод порівняння, в процесі якого вимірювана величина порівнюється з величиною, значення якої відомо.
Метод порівняння має кілька модифікацій (званих методами):
- Нульовий метод;
- Диференціальний метод, при якому різницю між відомої величиною і вимірюваною вимірюють додатково;
- Метод заміщення, при якому вимірювана величина заміщується величиною, значення якої відомо;
- Метод збігів, при якому домагаються певного співвідношення між вимірюваною і відомою величинами.
Похибка вимірювань - відхилення результату вимірювань від дійсного значення.
Δ = xQ (1)
Так як істинне значення невідомо, у формулу (1) замість Q підставляють т.зв. дійсне значення, яке настільки наближається до істинного, що в даних умовах може бути прийнята замість нього. Формула (1) дає вираз похибки у формі абсолютної.
Відносна похибка
δ = 1 / Q * 100% (2)
Наведемо класифікацію складових похибка результату вимірювання за характером прояву:
Систематична похибка - складова, що залишається незмінною або змінюється закономірно при повторних вимірах однієї і тієї ж величини.
Випадкова - складова, що змінюється випадково при повторних вимірах однієї і тієї ж величини.
Груба - похибка, яка перевищує очікувану.
Через виникнення:
- Методична - складова, зумовлена недосконалістю методу вимірювань і методів обробки їх результатів.
- Апаратна або інструментальна - обумовлена похибкою застосовуваних СІ, що застосовуються в процесі вимірювання.
- Зовнішня - виникає за рахунок відхилення 1-го або декількох факторів, що впливають від нормальних значень.
- Суб'єктивна - пов'язана з суб'єктивними особливостями оператора.
Роль і значення метрологічного забезпечення народного господарства були підкреслені у вступі. Основні положення метрологічного забезпечення розробки, виробництва, випробувань та експлуатації продукції, наукових досліджень та інших видів діяльності в усіх галузях народного господарства регламентуються в даний час ГОСТ 1.25-76. Розглянемо ці положення і конкретизуємо їх стосовно до метрологічного забезпечення вимірювань.
Основні положення метрологічного забезпечення
Метрологічне забезпечення - це встановлення і застосування наукових і організаційних основ, технічних засобів, правил і норм, необхідних для досягнення єдності і необхідної точності вимірювань. Таким чином, кінцевою метою метрологічного забезпечення (МЗ) є забезпечення єдності і необхідної точності вимірювань в загальнодержавному масштабі. При цьому під єдністю вимірювань розуміється такий стан вимірювань, за якого їх результати виражені в узаконених одиницях (SI), а похибки вимірювань відомі з заданою вірогідністю.
Як видно з наведеного визначення, МО має наукову, технічну й організаційну основи. Науковою основою МО є метрологія, а технічна основа включає наступне:
- Систему державних еталонів одиниць фізичних величин, що забезпечує відтворення одиниць з найвищою точністю;
- Систему передачі розмірів одиниць фізичних величин від еталонів усім СІ;
- Систему розробки, виробництва і випуску робочих СІ, забезпечують визначення з необхідною точністю характеристик продукції, технологічних процесів та інших об'єктів;
- Систему обов'язкових державних випробувань СІ, призначених для серійного або масового виробництва;
- Систему обов'язкової державної і відомчої повірки або метрологічної атестації СІ, що забезпечує однаковість СІ при їх виготовленні, експлуатації та ремонті;
- Систему стандартних довідкових даних про фізичні константи і властивості речовин і матеріалів, достовірними даними забезпечує наукові дослідження, розробку конструкцій виробів і технологічних процесів їх виготовлення і т. д.;
- Систему розробки, стандартизації та атестації методик виконання вимірювань.
Стосовно до МО вимірювань існуюча система МО спирається на комплекс стандартів Метрологія. Основними об'єктами стандартизації ГСИ є терміни і визначення в галузі метрології, одиниці фізичних величин, норми точності вимірювань та форми подання результатів вимірювань, номенклатура нормованих метрологічних характеристик СІ, методики виконання вимірювань, державні еталони і загальносоюзні перевірочні схеми, а також методи і засоби повірки СІ, організація і порядок проведення державних випробувань, повірки і метрологічної атестації СІ і т. д.
Організаційною основою МО є метрологічна служба країни. Розглянемо структуру та основні завдання метрологічної служби стосовно до засобів і методиками виконання вимірювань.
Під метрологічною службою (МС) розуміється мережа державних і відомчих метрологічних органів та їх діяльність, спрямована на забезпечення єдності вимірювань та однаковості СІ в країні. Мережа державних метрологічних органів називають Державної МС, а мережа метрологічних органів окремого відомства - відомчої МС.
Основні поняття Закону РБ «Про забезпечення єдності вимірювань»:
Еталон одиниці величини - технічний засіб чи їх сукупність, що встановлюють, які відтворюють і (або) зберігають одиницю величини, а також кратних або часткових значень цієї одиниці, з метою передачі розміру одиниці іншим засобам вимірювань (нижчестоящих).
Повірка засобів вимірювань - сукупність засобів вимірювань, які виконуються з метою визначення та підтвердження відповідності СІ встановленим вимогам.
Калібрування - сукупність операцій встановлюють в заданих умовах співвідношення між значенням величини, отриманої за допомогою даного вимірюваного обладнання та відповідним значенням величини, відтворюваним еталоном.
Документи щодо забезпечення єдності вимірювань - технічні нормативно-правові акти (ТНПА).
Система забезпечення єдності вимірювань РБ - узгоджена організація та науково - технічна система, що представляє сукупність документів по ОЕІ, вимірювального обладнання, метрологічних служб, застосування і діяльність яких спрямована на досягнення єдності і необхідної точності вимірювань.
Метою ОЕІ є захист громадян та інтересів держави від наслідків неточних і неправильних вимірювань, а також отримання об'єктивної, достовірної і зіставною вимірюваної інформації, використовуваної при прийнятті рішень: охорона здоров'я і спадковості, охорона навколишнього середовища, підвищення конкурентоспроможності товарів і послуг, раціональне використання всіх видів ресурсів, забезпечення національної безпеки, при вирішенні питань економічних зв'язків.
Основними принципами ОЕІ є:
- Застосування міжнародних системних одиниць;
- Використання національних еталонів, визнаних на міжнародному рівні;
- Простежуваність вимірювань до одиниць СІ;
- Довіра до компетентності акредитованих повірочних калібрувальних і випробувальних лабораторій та результатів виконаних ними вимірювань;
- Гармонізація наукових вимог з вимоги міжнародних організацій;
- Функціонування метрологічної інфраструктури, визнаної на міжнародному рівні.
Сфера дії законодавства метрології охоплює всі види робіт, пов'язаних з безпекою, економічними відносинами і безпекою країни.
СІ, що знаходяться в експлуатації, застосовувані для визначення значення величини, їх співвідношень або функцій, повинні бути отградуірована, відповідати умовам експлуатації, необхідної точності і забезпечувати простежуваність.
Вимірювання, здійснювані у сфері законодавчої метрології повинні виконуватися за методиками виконання вимірювань, які пройшли процедуру метрологічного підтвердження придатності.
2 Повноваження Комітету по стандартизації, метрології та сертифікації при Раді Міністрів РБ (Держстандарту)
- Реалізація єдиної державної політики в галузі ОЕІ;
- Здійснює координацію на державному та регіональному рівнях, координацію діяльності з питань ОЕІ;
- Вирішують питання теоретичної і законодавчої метрології з наданням відповідних пропозицій керівництва республіки;
- Забезпечення державної метрологічної служби і здійснює методичне керівництво відомчими метрологічними службами і нагляд за ними;
- Розробляє та затверджує державні еталони фізичної величини;
- Встановлює порядок державного нагляду і контролю;
- Стверджує типи засобів вимірювань, веде реєстр;
- Визначає вимоги, як до самих СІ, так і до методів і методик;
- Затверджує порядок огляду на технічну компетентність юридичних осіб, а також приватних підприємств, які здійснюють своя діяльність у сфері обігу СІ;
- Координує діяльність щодо участі державних організацій у взаємне визнання еталонів єдиним, сертифікатів калібрування і вимірювань, укладає міжнародні договори з питань ОЕІ;
- Застосовує у межах компетентності заходи впливу, передбачені законом ОЕІ та іншими законодавчими актами.
У Республіці Білорусь діють:
1) державна метрологічна служба (Держстандарт РБ та її органи), куди входить інститут метрології;
2) лабораторії: перевірочні, калібрувальні, випробувальні;
3) метрологічні служби республіканських органів державного управління;
4) державні організації, підлеглі Радміну і місцевим розпорядчим і виконавчим органам;
5) метрологічні служби юридичних осіб;
6) міжгалузеві метрологічні служби.
Держстандарт здійснює державний метрологічний нагляд і контроль.
Метрологічний нагляд - контроль з перевірки дотримання метрологічних вимог.
Він включає нагляд за:
1) дотримання вимог;
2) випуску, станом і застосування СІ й вимірюваного обладнання;
3) за діяльністю юридичних та інших осіб та їх роботу в області ОЕІ;
4) кількості товарів відчужуваних при здійсненні торгових операцій.
Метрологічний контроль включає види діяльності з визначення фактичних (дійсних) значень метрологічних характеристик контрольованого об'єкта.
Державний метрологічний контроль включає:
- Стверджує тип СІ;
- Перевірку еталонів і ЗІ;
- Калібрування еталонів і окремих груп вимірюваних елементів;
- Метрологічну атестацію одиничних екземплярів СІ;
- Метрологічне підтвердження придатності методик виконання вимірювань.
Юридичні особи здійснюють метрологічний контроль:
- За дотриманням метрологічних вимог;
- За зверненням засобів вимірювання;
- За застосуванням, ремонтом;
- Застосуванням МВВ;
- За кількістю фасованих товарів в упаковках будь-якого виду при їх виготовленні, фасуванні і постачання.
3 Класифікація СІ та їх характеристики
Всі СІ по їх метрологічного призначенням, тобто за роллю в ОЕІ можуть підрозділятися на еталони і робітники (зразкові) еталони СІ.
Зразкові СІ призначені для передачі розміру фізичної величини від еталона до робочих СІ.
Робочі СІ призначені для визначення дійсних значень вимірюваних величин.
За технічним призначенням розрізняють:
- Заходи - СІ, призначені для відтворення декількох значень фізичної величини;
- Вимірювальні прилади - СІ, які призначені для отримання вимірювальної інформації у формі доступній для сприйняття спостерігача;
- Вимірювальні перетворювачі - СІ, які призначені для перетворення, зберігання вимірювальної інформації у формах, виключаючи доступну для сприйняття спостерігача;
- Вимірювальні установки - сукупність СІ, яка дозволяє отримувати інформацію про об'єкт вимірювання в мінливих умовах;
- Інформаційно - вимірювальні системи - сукупність СІ, допоміжних пристроїв, обчислювальних пристроїв, для отримання вимірювальної інформації, її обробки, видачі споживачеві у необхідній формі.
4 Основні характеристики засобів вимірювання електричних величин
Розрізняють дві групи характеристик СІЕВ:
- Технічні характеристики, тобто знання які необхідно для визначення можливості вимірювання даної величини в даних умовах;
- Метрологічні характеристики - знання, які необхідні для оцінки результату вимірювань і його похибки;
- Область застосування, включаючи діапазони можливої зміни трьох груп величин:
а) вимірюваних;
б) що впливають;
в) неізмеряемих;
При виході однієї або декількох величин за область застосування, вимірювання стає або неможливим, або його похибка дуже висока.
До інших технічних характеристик відносяться характеристики надійності, умов застосування та ін
Метрологічні характеристики:
- Чутливість
Ѕ = Δα / Δx,
де Δα-зміна показання приладу.
Викликала ця зміна величина
C = 1 / Ѕ
Ѕ0 - відносна чутливість
Ѕ0 = Δα / (Δx / x);
- Вхідний імпеданс - характеристика, яка характеризує вплив СІ на об'єкт вимірювань при його підключенні;
- Вихідний імпеданс - характеризує реакцію СІ на підключення до нього фіксованого навантаження;
- Варіація показань;
5) динамічні характеристики - швидкодія СІ і його здатність до вимірювання швидкоплинних у часі;
6) характеристики точності СІ - розрізняють основну похибку СІ, яку вона має в нормальних умовах, і додаткову, яка з'являється на додаток до основної при виході умов за межі нормальних;
7) існує ще ряд характеристик, що вказують на форму і характер представленої ними інформації.
Межі цих метрологічних характеристик (значень) встановлюються декількома способами.
Похибки можуть бути виражені у вигляді межі відносної похибки, у вигляді межі абсолютної похибки.
Приведена похибка приладу: γn = Δn / xN · 100%
Крім того межа похибки може бути виражений за допомогою формули для розрахунку цієї межі
Δn = ± (a + bx),
де a - адитивна складова,
bx - мультиплікативна складова;
δn = ± [c + d (| xn / x | - 1)],
де c - характеризує адитивну складову;
d - характеризує мультипликативную складову;
xn - відношення межі вимірювання на найбільший з меж.
У загальному випадку межа похибки може виражатися многочленом. Для різних результатів вимірів можуть використовуватися різні формули.
У загальному випадку всі характеристики СІ можуть узагальнено нормуватися як клас точності. Для кожного з класів точності встановлені межі для всіх основних характеристик СІ.
У найпростіших випадках позначення класу точності у вигляді цифри означає межу похибки:
0.5 - межа γn (шкала приладу нерівномірна);
2.5 - межа відносної похибки;
якщо межа похибки нормується у вигляді формули
c / d
γn ≤ 1.5%
(Нормуюче значення по ГОСТ 8 - 401)
Δn = Δn · γn
5 Узагальнені структурні схеми СІЕВ
1 Метод прямого перетворення:
x x1 xn SHAPE \ * MERGEFORMAT 
OУ - відліковий пристрій
Чутливість цього приладу дорівнює добутку чутливості.
для нульової модифікації (Δx = 0) можна записати
xn = 1 / β · x,
де β - результуючий коефіцієнт перетворення в ланцюзі зворотного зв'язку;
S = 1 / β
Якщо Δx ≠ 0 (диференціальний метод)
xn = k / 1 + kβ · x
S = k / 1 + kβ
Комбінаційні схеми - комбінування перших двох схем.
Вимірювання струмів та напруг.
ЛІТЕРАТУРА
1 Метрологія та Електрорадіоізмеренія в телекомунікаційних системах: Підручник для вузів. Нефедов В. І. та ін; Під ред. Нефедова В.І. - М.: Вищ. шк., 2001.
2 Єлізаров А.С. Електрорадіоізмеренія - Мн.: Виш.шк., 2006.
3 У. Болтон. Довідник інженера-метролога. М. Додека 2002.-386 с (пер. з англ.).
4 Дерябіна М. Ю., Основи вимірювань. Навчальний посібник. Мн., БДУІР, 2001.
5 Гума В.Т., Кострикіна А.М. Метрологія та вимірювання. Генераторні вимірювальні перетворювачі. Методичний посібник. Мн., БДУІР, 2004.
6 Архипенка О. Г., Білошицький А. П., Лялько С. В. Метрологія, стандартизація і сертифікація. Учеб. посібник. Ч.2. Основи стандартизації. Мн.: БДУІР, 2007.
7 М . Тулі. Довідковий посібник з цифрової електроніки. - М. Енерго-Атоміздат, 2000. (Пер. з англ.).
8 Електричні вимірювання / Под ред. А. В. Фремке та Є. М. Душина. - Л.: Енергія, 2000.
9 Левшина Є.С., Новицький П.В. Електричні вимірювання фізичних величин. Вимірювальні перетворювачі. - Л.: Вища школа, 2003.
Установа освіти
Білоруський державний університет
ІНФОРМАТИКИ І РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
Кафедра метрології та стандартизації
РЕФЕРАТ
на тему:
«Електричні вимірювання та метрологічні положення»
МІНСЬК, 2008
1 Закон РБ «Про забезпечення єдності вимірювань». Його основні положення.
Метрологія - наука про вимірювання та способи досягнення необхідної точності цих вимірювань.
Метрологія буває законодавча і теоретична. Законодавча метрологія вирішує питання, які стосуються компетенції держави та її органів. Теоретична займається питаннями одиниць фізичних величин, розробки еталонів і СІ, а також методів вимірювання і методів обробки результатів.
Терміни та визначення даються за ГОСТ 18263.
Вимірювання - знаходження значень фізичних величин дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів - СІ (засобів вимірювання).
СІ - технічні засоби, призначені для вимірювання і які мають нормованими метрологічними характеристиками.
Єдність вимірювань - таке їх стан, коли результати цих вимірів виражені в узаконених одиницях фізичних величин, а результати цих вимірювань відомі з заданою довірчою ймовірністю.
Метод вимірювання - сукупність прийомів застосування СІ і методів обробки результатів вимірювань.
Існує два різновиди методів виміру:
1 Метод безпосередньої оцінки (прямого перетворення).
2 Метод порівняння, в процесі якого вимірювана величина порівнюється з величиною, значення якої відомо.
Метод порівняння має кілька модифікацій (званих методами):
- Нульовий метод;
- Диференціальний метод, при якому різницю між відомої величиною і вимірюваною вимірюють додатково;
- Метод заміщення, при якому вимірювана величина заміщується величиною, значення якої відомо;
- Метод збігів, при якому домагаються певного співвідношення між вимірюваною і відомою величинами.
Похибка вимірювань - відхилення результату вимірювань від дійсного значення.
Δ = xQ (1)
Так як істинне значення невідомо, у формулу (1) замість Q підставляють т.зв. дійсне значення, яке настільки наближається до істинного, що в даних умовах може бути прийнята замість нього. Формула (1) дає вираз похибки у формі абсолютної.
Відносна похибка
δ = 1 / Q * 100% (2)
Наведемо класифікацію складових похибка результату вимірювання за характером прояву:
Систематична похибка - складова, що залишається незмінною або змінюється закономірно при повторних вимірах однієї і тієї ж величини.
Випадкова - складова, що змінюється випадково при повторних вимірах однієї і тієї ж величини.
Груба - похибка, яка перевищує очікувану.
Через виникнення:
- Методична - складова, зумовлена недосконалістю методу вимірювань і методів обробки їх результатів.
- Апаратна або інструментальна - обумовлена похибкою застосовуваних СІ, що застосовуються в процесі вимірювання.
- Зовнішня - виникає за рахунок відхилення 1-го або декількох факторів, що впливають від нормальних значень.
- Суб'єктивна - пов'язана з суб'єктивними особливостями оператора.
Роль і значення метрологічного забезпечення народного господарства були підкреслені у вступі. Основні положення метрологічного забезпечення розробки, виробництва, випробувань та експлуатації продукції, наукових досліджень та інших видів діяльності в усіх галузях народного господарства регламентуються в даний час ГОСТ 1.25-76. Розглянемо ці положення і конкретизуємо їх стосовно до метрологічного забезпечення вимірювань.
Основні положення метрологічного забезпечення
Метрологічне забезпечення - це встановлення і застосування наукових і організаційних основ, технічних засобів, правил і норм, необхідних для досягнення єдності і необхідної точності вимірювань. Таким чином, кінцевою метою метрологічного забезпечення (МЗ) є забезпечення єдності і необхідної точності вимірювань в загальнодержавному масштабі. При цьому під єдністю вимірювань розуміється такий стан вимірювань, за якого їх результати виражені в узаконених одиницях (SI), а похибки вимірювань відомі з заданою вірогідністю.
Як видно з наведеного визначення, МО має наукову, технічну й організаційну основи. Науковою основою МО є метрологія, а технічна основа включає наступне:
- Систему державних еталонів одиниць фізичних величин, що забезпечує відтворення одиниць з найвищою точністю;
- Систему передачі розмірів одиниць фізичних величин від еталонів усім СІ;
- Систему розробки, виробництва і випуску робочих СІ, забезпечують визначення з необхідною точністю характеристик продукції, технологічних процесів та інших об'єктів;
- Систему обов'язкових державних випробувань СІ, призначених для серійного або масового виробництва;
- Систему обов'язкової державної і відомчої повірки або метрологічної атестації СІ, що забезпечує однаковість СІ при їх виготовленні, експлуатації та ремонті;
- Систему стандартних довідкових даних про фізичні константи і властивості речовин і матеріалів, достовірними даними забезпечує наукові дослідження, розробку конструкцій виробів і технологічних процесів їх виготовлення і т. д.;
- Систему розробки, стандартизації та атестації методик виконання вимірювань.
Стосовно до МО вимірювань існуюча система МО спирається на комплекс стандартів Метрологія. Основними об'єктами стандартизації ГСИ є терміни і визначення в галузі метрології, одиниці фізичних величин, норми точності вимірювань та форми подання результатів вимірювань, номенклатура нормованих метрологічних характеристик СІ, методики виконання вимірювань, державні еталони і загальносоюзні перевірочні схеми, а також методи і засоби повірки СІ, організація і порядок проведення державних випробувань, повірки і метрологічної атестації СІ і т. д.
Організаційною основою МО є метрологічна служба країни. Розглянемо структуру та основні завдання метрологічної служби стосовно до засобів і методиками виконання вимірювань.
Під метрологічною службою (МС) розуміється мережа державних і відомчих метрологічних органів та їх діяльність, спрямована на забезпечення єдності вимірювань та однаковості СІ в країні. Мережа державних метрологічних органів називають Державної МС, а мережа метрологічних органів окремого відомства - відомчої МС.
Основні поняття Закону РБ «Про забезпечення єдності вимірювань»:
Еталон одиниці величини - технічний засіб чи їх сукупність, що встановлюють, які відтворюють і (або) зберігають одиницю величини, а також кратних або часткових значень цієї одиниці, з метою передачі розміру одиниці іншим засобам вимірювань (нижчестоящих).
Повірка засобів вимірювань - сукупність засобів вимірювань, які виконуються з метою визначення та підтвердження відповідності СІ встановленим вимогам.
Калібрування - сукупність операцій встановлюють в заданих умовах співвідношення між значенням величини, отриманої за допомогою даного вимірюваного обладнання та відповідним значенням величини, відтворюваним еталоном.
Документи щодо забезпечення єдності вимірювань - технічні нормативно-правові акти (ТНПА).
Система забезпечення єдності вимірювань РБ - узгоджена організація та науково - технічна система, що представляє сукупність документів по ОЕІ, вимірювального обладнання, метрологічних служб, застосування і діяльність яких спрямована на досягнення єдності і необхідної точності вимірювань.
Метою ОЕІ є захист громадян та інтересів держави від наслідків неточних і неправильних вимірювань, а також отримання об'єктивної, достовірної і зіставною вимірюваної інформації, використовуваної при прийнятті рішень: охорона здоров'я і спадковості, охорона навколишнього середовища, підвищення конкурентоспроможності товарів і послуг, раціональне використання всіх видів ресурсів, забезпечення національної безпеки, при вирішенні питань економічних зв'язків.
Основними принципами ОЕІ є:
- Застосування міжнародних системних одиниць;
- Використання національних еталонів, визнаних на міжнародному рівні;
- Простежуваність вимірювань до одиниць СІ;
- Довіра до компетентності акредитованих повірочних калібрувальних і випробувальних лабораторій та результатів виконаних ними вимірювань;
- Гармонізація наукових вимог з вимоги міжнародних організацій;
- Функціонування метрологічної інфраструктури, визнаної на міжнародному рівні.
Сфера дії законодавства метрології охоплює всі види робіт, пов'язаних з безпекою, економічними відносинами і безпекою країни.
СІ, що знаходяться в експлуатації, застосовувані для визначення значення величини, їх співвідношень або функцій, повинні бути отградуірована, відповідати умовам експлуатації, необхідної точності і забезпечувати простежуваність.
Вимірювання, здійснювані у сфері законодавчої метрології повинні виконуватися за методиками виконання вимірювань, які пройшли процедуру метрологічного підтвердження придатності.
2 Повноваження Комітету по стандартизації, метрології та сертифікації при Раді Міністрів РБ (Держстандарту)
- Реалізація єдиної державної політики в галузі ОЕІ;
- Здійснює координацію на державному та регіональному рівнях, координацію діяльності з питань ОЕІ;
- Вирішують питання теоретичної і законодавчої метрології з наданням відповідних пропозицій керівництва республіки;
- Забезпечення державної метрологічної служби і здійснює методичне керівництво відомчими метрологічними службами і нагляд за ними;
- Розробляє та затверджує державні еталони фізичної величини;
- Встановлює порядок державного нагляду і контролю;
- Стверджує типи засобів вимірювань, веде реєстр;
- Визначає вимоги, як до самих СІ, так і до методів і методик;
- Затверджує порядок огляду на технічну компетентність юридичних осіб, а також приватних підприємств, які здійснюють своя діяльність у сфері обігу СІ;
- Координує діяльність щодо участі державних організацій у взаємне визнання еталонів єдиним, сертифікатів калібрування і вимірювань, укладає міжнародні договори з питань ОЕІ;
- Застосовує у межах компетентності заходи впливу, передбачені законом ОЕІ та іншими законодавчими актами.
У Республіці Білорусь діють:
1) державна метрологічна служба (Держстандарт РБ та її органи), куди входить інститут метрології;
2) лабораторії: перевірочні, калібрувальні, випробувальні;
3) метрологічні служби республіканських органів державного управління;
4) державні організації, підлеглі Радміну і місцевим розпорядчим і виконавчим органам;
5) метрологічні служби юридичних осіб;
6) міжгалузеві метрологічні служби.
Держстандарт здійснює державний метрологічний нагляд і контроль.
Метрологічний нагляд - контроль з перевірки дотримання метрологічних вимог.
Він включає нагляд за:
1) дотримання вимог;
2) випуску, станом і застосування СІ й вимірюваного обладнання;
3) за діяльністю юридичних та інших осіб та їх роботу в області ОЕІ;
4) кількості товарів відчужуваних при здійсненні торгових операцій.
Метрологічний контроль включає види діяльності з визначення фактичних (дійсних) значень метрологічних характеристик контрольованого об'єкта.
Державний метрологічний контроль включає:
- Стверджує тип СІ;
- Перевірку еталонів і ЗІ;
- Калібрування еталонів і окремих груп вимірюваних елементів;
- Метрологічну атестацію одиничних екземплярів СІ;
- Метрологічне підтвердження придатності методик виконання вимірювань.
Юридичні особи здійснюють метрологічний контроль:
- За дотриманням метрологічних вимог;
- За зверненням засобів вимірювання;
- За застосуванням, ремонтом;
- Застосуванням МВВ;
- За кількістю фасованих товарів в упаковках будь-якого виду при їх виготовленні, фасуванні і постачання.
3 Класифікація СІ та їх характеристики
Всі СІ по їх метрологічного призначенням, тобто за роллю в ОЕІ можуть підрозділятися на еталони і робітники (зразкові) еталони СІ.
Зразкові СІ призначені для передачі розміру фізичної величини від еталона до робочих СІ.
Робочі СІ призначені для визначення дійсних значень вимірюваних величин.
За технічним призначенням розрізняють:
- Заходи - СІ, призначені для відтворення декількох значень фізичної величини;
- Вимірювальні прилади - СІ, які призначені для отримання вимірювальної інформації у формі доступній для сприйняття спостерігача;
- Вимірювальні перетворювачі - СІ, які призначені для перетворення, зберігання вимірювальної інформації у формах, виключаючи доступну для сприйняття спостерігача;
- Вимірювальні установки - сукупність СІ, яка дозволяє отримувати інформацію про об'єкт вимірювання в мінливих умовах;
- Інформаційно - вимірювальні системи - сукупність СІ, допоміжних пристроїв, обчислювальних пристроїв, для отримання вимірювальної інформації, її обробки, видачі споживачеві у необхідній формі.
4 Основні характеристики засобів вимірювання електричних величин
Розрізняють дві групи характеристик СІЕВ:
- Технічні характеристики, тобто знання які необхідно для визначення можливості вимірювання даної величини в даних умовах;
- Метрологічні характеристики - знання, які необхідні для оцінки результату вимірювань і його похибки;
- Область застосування, включаючи діапазони можливої зміни трьох груп величин:
а) вимірюваних;
б) що впливають;
в) неізмеряемих;
При виході однієї або декількох величин за область застосування, вимірювання стає або неможливим, або його похибка дуже висока.
До інших технічних характеристик відносяться характеристики надійності, умов застосування та ін
Метрологічні характеристики:
- Чутливість
Ѕ = Δα / Δx,
де Δα-зміна показання приладу.
Викликала ця зміна величина
C = 1 / Ѕ
Ѕ0 - відносна чутливість
Ѕ0 = Δα / (Δx / x);
- Вхідний імпеданс - характеристика, яка характеризує вплив СІ на об'єкт вимірювань при його підключенні;
- Вихідний імпеданс - характеризує реакцію СІ на підключення до нього фіксованого навантаження;
- Варіація показань;
5) динамічні характеристики - швидкодія СІ і його здатність до вимірювання швидкоплинних у часі;
6) характеристики точності СІ - розрізняють основну похибку СІ, яку вона має в нормальних умовах, і додаткову, яка з'являється на додаток до основної при виході умов за межі нормальних;
7) існує ще ряд характеристик, що вказують на форму і характер представленої ними інформації.
Межі цих метрологічних характеристик (значень) встановлюються декількома способами.
Похибки можуть бути виражені у вигляді межі відносної похибки, у вигляді межі абсолютної похибки.
Приведена похибка приладу: γn = Δn / xN · 100%
Крім того межа похибки може бути виражений за допомогою формули для розрахунку цієї межі
Δn = ± (a + bx),
де a - адитивна складова,
bx - мультиплікативна складова;
δn = ± [c + d (| xn / x | - 1)],
де c - характеризує адитивну складову;
d - характеризує мультипликативную складову;
xn - відношення межі вимірювання на найбільший з меж.
У загальному випадку межа похибки може виражатися многочленом. Для різних результатів вимірів можуть використовуватися різні формули.
У загальному випадку всі характеристики СІ можуть узагальнено нормуватися як клас точності. Для кожного з класів точності встановлені межі для всіх основних характеристик СІ.
У найпростіших випадках позначення класу точності у вигляді цифри означає межу похибки:
0.5 - межа γn (шкала приладу нерівномірна);
2.5 - межа відносної похибки;
якщо межа похибки нормується у вигляді формули
c / d
γn ≤ 1.5%
(Нормуюче значення по ГОСТ 8 - 401)
Δn = Δn · γn
5 Узагальнені структурні схеми СІЕВ
1 Метод прямого перетворення:
|
|
|
|
OУ - відліковий пристрій
Чутливість цього приладу дорівнює добутку чутливості.
2 Узагальнена структурна схема порівняння
SHAPE \ * MERGEFORMAT Схема порівняння |
П1 |
Міра |
П'n |
Пn |
П'1 |
ОУ |
для нульової модифікації (Δx = 0) можна записати
xn = 1 / β · x,
де β - результуючий коефіцієнт перетворення в ланцюзі зворотного зв'язку;
S = 1 / β
Якщо Δx ≠ 0 (диференціальний метод)
xn = k / 1 + kβ · x
S = k / 1 + kβ
Комбінаційні схеми - комбінування перших двох схем.
Вимірювання струмів та напруг.
ЛІТЕРАТУРА
1 Метрологія та Електрорадіоізмеренія в телекомунікаційних системах: Підручник для вузів. Нефедов В. І. та ін; Під ред. Нефедова В.І. - М.: Вищ. шк., 2001.
2 Єлізаров А.С. Електрорадіоізмеренія - Мн.: Виш.шк., 2006.
3 У. Болтон. Довідник інженера-метролога. М. Додека 2002.-386 с (пер. з англ.).
4 Дерябіна М. Ю., Основи вимірювань. Навчальний посібник. Мн., БДУІР, 2001.
5 Гума В.Т., Кострикіна А.М. Метрологія та вимірювання. Генераторні вимірювальні перетворювачі. Методичний посібник. Мн., БДУІР, 2004.
6 Архипенка О. Г., Білошицький А. П., Лялько С. В. Метрологія, стандартизація і сертифікація. Учеб. посібник. Ч.2. Основи стандартизації. Мн.: БДУІР, 2007.
8 Електричні вимірювання / Под ред. А. В. Фремке та Є. М. Душина. - Л.: Енергія, 2000.
9 Левшина Є.С., Новицький П.В. Електричні вимірювання фізичних величин. Вимірювальні перетворювачі. - Л.: Вища школа, 2003.