Частотный диапазон электрических измерений

ГУМРФ, ЭВТ

Практическое занятие № 1.

Основы электрических измерений физических величин

Литература

Терентьев В.Е., Чертков А.А. Метрология электрических цепей и измери –

тельно-информационных комплексов с оптико-электронными устройствами:

Учебное пособие. – СПб.: СПГУВК, 2012. – 328 с.;

Файкин Г.М., Виролайнен А.М. Объекты водного транспорта. СПб.:СПГУВК. 2006.

Условные обозначения

ВВП – внутренние водные пути

ВВТ – внутренний водный транспорт

ДИП − дифференциальный измерительный преобразователь

ИИК – измерительно-информационный канал

ИМ – измерительный механизм

ИПНВ – измерительный преобразователь неэлектрических величин

ИСС – измерительная схема сравнения

КТП – класс точности прибора

МИД – манометр измерительный деформационный

МХ – метрологические характеристики

О − объект

ОФО – объекто-фоновая обстановка

ПУ – передающее устройство

РД – руководящий документ

СИ – средство измерений

СКО – среднее квадратическое отклонение

СКП – средняя квадратическая погрешность

ТО – транспортный объект

ТР – техническое регулирование

Ф −фон (); участки фонов с однороднымисвойствами часто называют фоновыми объектами (ФО) [Моно]

ФЗ – Федеральный закон Российской Федерации

ФВ − физическая величина

ФО − фоновый объект

ФПУ – фотоприемное устройство

ЧЭ – чувствительный элемент

SI – международная система единиц

Частотный диапазон электрических измерений

Достигнутый уровень развития электротехники и автоматики можно характеризовать освоением максимальной частоты радиодиапазона ~ 10¹¹ Гц и необходимостью привлечения более высокочастотного оптического диапазона электромагнитного спектра (~ 10¹²…10¹⁵ Гц). Требования научно – технического прогресса, в частности, повышения пространственно-временного разрешения, точности изготовления деталей и др. привели к развитию нанотехнологий, нано (10^-9). Более высокое разрешение, например, тера (10^-12) – это пространственно-временные масштабы, доступные благодаря применению оптического спектрального диапазона. Рост рабочей частоты электрических цепей и измерительно-информационных комплексов составляет в среднем три порядка за каждые 50 лет, и в ХХI веке разработчики для повышения качества электрических цепей и измерительно-информационных комплексов вынуждены осваивать более высокочастотный – оптический диапазон спектра, как следует из анализа рис. 1.1.

Необходимость широкого применения автоматизации измерений обус­ловлена рядом причин: усложняются объекты исследований; воз­растает число измеряемых параметров; расширяется их динами­ческий и частотный диапазоны; ужесточаются требования к точ­ности измерений и быстродействию средств измерений; возни­кает необходимость ускорения обработки результатов измере­ний.

Первое занятие посвящено электрическим измерениям физических величин, основанным на понятии метрология.

Рис.1.1. График зависимости от времени рабочей частоты электрических цепей и

комплексов.

Наука и техника не могут существовать без измерений. Значение измерений раскрывает основоположник метрологии как науки Д. И. Менделеев: «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры». Термин метрология происходит от греческих слов метрон (означает мера) и логос (учение, наука). Согласно Рекомендациям РМГ 29-99 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения», метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

1.2. Алгоритм познания «Объект-измерение-модель»

Измеряемые объекты являются физическими системами, состояние которых определяют происходящие в них процессы. Все объекты предметы, явления условно можно разбить на две

категории: объекты (О) и фоны ((Ф)); участки фонов с однороднымисвойствами часто называют фоновыми объектами (ФО) [Моно]. О – предмет, явление, например, речное судно;его явление, например, кильватерный след судна. и т.п.

Ф– то, на чем что-то выделяется, например судно на фоне неба, пирса, кильватерный след судна на фоне водной толщи и т. пдр. Понятия объект и фон являются условными и определяются в зависимости от решаемой задачи, поскольку тот же объект – судно может служить фоном в случае контроля прохождения катера, другого объекта, например, катера. Участки фонов с однороднымисвойствами называют фоновыми объектами (ФО). Часто под фонами понимаются только естественные, природные образования.

Средства измерений (СИ), впервые синтезируемые для исследования свойств О, создаются на основе имеющихся априорных исходных данных

и моделей О. Эти средства разработчики часто называют СИ первого поколения. По результатам измерительного эксперимента с применением СИ первого поколения формируется уточненная модель О, на основании которой разработчики создают более совершенное СИ второго поколения и т. д. Алгоритм познания «Объект-измерение-модель», применяемый многократно,

определяет парадигму научно-технического и технологического прогресса.