Понятия об измерениях

Измерительная информация - важнейший компонент управления техноло­гическими процессами. Для ее обработки используются вычислительные устрой­ства, выполняющие две основные функции: во-первых, осуществляют контроль нахождения параметров технологического процесса в заданных пределах, и, во-вторых, при наличии внешних возмущений формируют соответствующие управ­ляющие воздействия на исполнительные механизмы для поддержания перемен­ных в установленных пределах (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Система автоматического управления технологическим процессом

Физические величины, характеризующие протекание процесса, называются параметрами (parameter). Металлургические процессы определяются значения­ми таких физических величин (параметров), как температура, давление, расход, количество, химический состав и концентрация жидких, паровых и газовых сред; уровень жидкого металла и сыпучих материалов; гранулометрический состав (крупность) и влажность шихтовых материалов, давление (вакуум) и др. в техно­логических агрегатах.

Измерением (measurement) называется нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Конеч­ной целью любого измерения является получение количественной информации об измеряемой величине. В процессе измерения устанавливается во сколько раз измеряемая физическая величина больше или меньше однородной с нею в каче­ственном отношении физической величины, принятой за единицу.

Число, выражающее отношение измеряемой величины к единице измерения, называется числовым значением измеряемой величины.

Значение величины, принятое за единицу измерения, называется размером этой величины.

Если Q - измеряемая физическая величина, |Q| - некоторый размер физиче­ской величины, принятой за единицу измерения, q - числовое значение величи­ны Q в принятой единице измерения, то результат измерения величины Q может быть представлен следующим равенством:

Q=q*|Q| (1.1)

Уравнение (1.1) называют основным уравнением измерения. Из него следу­ет, что значение q зависит от размера выбранной единицы измерения |g|: чем

меньше выбранная величина, тем больше для данной измеряемой величины чи­словое значение. Например, длина 1 м равна 10 дм, 100 см и т.д.

Сведения о значениях измеряемых физических величин представляют собой измерительную информацию (measurement information).

Сигналом измерительной информации (measurement information signal) служит сигнал, функционально связанный с измеряемой физической величиной (например, сигнал от термометра сопротивления).

По способу получения числового значения искомой величины измерения разделяются на два вида: прямые и косвенные.

К прямым измерениям относятся те, результат которых определяется непо­средственно из опытных данных. При этом значение искомой величины получа­ется посредством измерительных приборов, градуированных в соответствующих единицах.

К косвенным относятся измерения, результат которых получается на осно­вании прямых измерений нескольких других величин, связанных с искомой ве­личиной определенной зависимостью.

В общем виде искомая величина у может быть определена некоторой функ­циональной зависимостью

y=f(x₁,x₂,x₃…) (1.2)

где x₁, x₂... - значения величин, измеряемых прямым способом.

К косвенным измерениям относятся определение расхода жидкости, газа и пара по перепаду давления в сужающем устройстве и т.п.

Под принципом измерения понимается совокупность физических явлений, на которых основаны измерения, например, измерение температуры с использо­ванием термоэлектрического эффекта.

Под методом измерений понимается совокупность приемов использования принципов и средств измерений.