2. СОДЕРЖАНИЕ
Информация о физических величинах.
Системы единиц измерения. Метрологи и
ее задачи
Основы теории измерения. Синтез
измерительных приборов.
Метрологические показатели измерений.
Физические явления и эффекты,
используемые для получения
измерительной информации.
Основные понятия
телекоммуникационных систем передачи
данных
3. Физическая Системы
величина измерения
физических
единиц
Объект измерения Государственна
– это тело я система
(физическая приборостроен
система, процесс, ия
явление и т. д.),
Физическое Электромагнитн
которое
явление, которое ые явления
характеризуется
положено в
одной или
основу работы
несколькими
прибора
измеряемыми
Системы Преобразование
физическими
телекоммуникац электрических
величинами [2].
ии сигналов
6. ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И
ЭФФЕКТЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
ИНФОРМАЦИИ
Механические преобразователи
Электрические преоразователи
Электромагнитные
преобразователи
Editor's Notes
Объект измерения – это тело (физическая система, процесс, явление и т. д.), которое характеризуется одной или несколькими измеряемыми физическими величинами . Физическая величина – это одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Однородные свойства в различных физических объектах проявляются неодинаково. Количественное содержание в данном объекте свойства, соответствующего понятию «физическая величина», определяет размер физической величины. Размер физической величины – количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу. Значение физической величины – выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Свойства объектов можно выражать количественно в принятых единицах. Единица измерения физической величины – физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице, применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин. На практике широко применяется понятие узаконенные единицы , которое раскрывается как «система единиц и (или) отдельные единицы, установленные для применения в стране в соответствии с законодательными актами». Система единиц физических величин – совокупность основных и производных единиц физических величин, образованная в соответствии с принципами для заданной системы физических величин. Международная система единиц (СИ) включает семь основных единиц: метр (м), килограмм (кг), секунда (с), ампер (А), кельвин (К), моль (моль) и кандела (кд).
Средства измерений (СИ) имеют большое количество различного рода показателей и характеристик. Все средства измерений можно характеризовать некоторыми общими свойствами – метрологическими характеристиками. Различают статические и динамические характеристики СИ. Статические характеристики СИ возникают при статическом режиме его работы. Статический режим работы – это такой режим, при котором СИ воспринимает изменение входной величины и размеры измеряемой величины не изменяются во времени. К статическим метрологическим характеристикам СИ относятся: диапазон измерений; измеряемая, преобразуемая или воспроизводимая (для мер) величина; градуировочная характеристика; чувствительность (коэффициент преобразования); порог чувствительности; потребляемая мощность; входное и выходное сопротивления и др. Динамические характеристики СИ возникают при динамическом режиме его работы. Динамический режим работы – это такой режим, при котором СИ воспринимает изменение входной величины и размеры измеряемой величины изменяются во времени. Динамическими характеристиками являются: операторная чувствительность, комплексная чувствительность, переходная характеристика, амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики (АЧХ и ФЧХ) и др. Метрологическая характеристика – это характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и на его погрешность. Для каждого типа средств измерений устанавливают свои метрологические характеристики. Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называют нормируемыми метрологическими характеристиками , а определяемые экспериментально – действительными метрологическими характеристиками. Рассмотрим основные метрологические характеристики СИ. Диапазон измерений – это область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений . Значения величины, ограничивающие диапазон измерений снизу и сверху (слева и справа), называют соответственно нижним пределом измерений или верхним пределом измерений . Нижний предел измерения (преобразования) реально не бывает равным нулю, так как он ограничивается обычно порогом чувствительности, помехами или погрешностями измерений. Диапазон измерений нельзя путать с диапазоном показаний средства измерений. Измеряемая, преобразуемая величина характеризует назначение ИП для измерения (преобразования) той или иной физической величины. Для каждого ИП устанавливается естественная входная величина, которая наилучшим образом воспринимается им на фоне помех, и естественная выходная величина , которая определяется подобным образом. Например, естественной входной величиной терморезистивного ИП является температура, а естественной выходной величиной – сопротивление. Градуировочная характеристика средства измерения – это зависимость между значениями величин на входе и выходе средства измерений, полученная экспериментально.
Регистрация параметров электрического поля в веществах и их электрических параметров во многих случаях позволяет осуществить неразрущающий контроль различных объектов (например, определить наличие дефектов как на поверхности изделия, так и внутри него) и провести измерения различных физических величин (размеров, деформации и др.). Электрическое поле по-разному взаимодействует с различными веществами. Все вещества (материалы) по отношению к электрическому полю могут быть разделены на диэлектрические, проводниковые и полупроводниковые. Диэлектрические материалы – материалы, основным электрическим свойством которых является способность к поляризации и в которых возможно существование электростатического поля. Удельное электрическое сопротивление диэлектрических материалов лежит в пределах 10 13 10 23 мкОм м. Важной характеристикой диэлектрического материала при его использовании в электронике, электротехнике и других областях техники является качество диэлектрика. Под качеством диэлектрика понимают свойство, которое характеризует величину потерь энергии электрического поля в диэлектрике, идущих на его нагрев. Малые потери означают высокое качество диэлектрика. Основным свойством проводниковых материалов является сильно выраженная электропроводимость по сравнению с другими электротехническими материалами. Удельное сопротивление проводниковых материалов лежит в пределах 0,016 10 мкОм м. Проводниковые материалы подразделяются на материалы высокой проводимости (серебро, медь и др.) и материалы высокого сопротивления (манганин, нихром и др.). Полупроводниковые материалы – материалы, которые по своей удельной проводимости являются промежуточными между проводниковыми и диэлектрическими материалами. Удельное сопротивление полупроводниковых материалов лежит в пределах 1 10 14 мкОм м. Отличительным свойством полупроводниковых материалов является зависимость удельной проводимости от различных факторов (концентрации, вида примесей, внешних энергетических воздействий). Полупроводниковые материалы разделяются на: 1) простые, например германий (Ge), кремний (Si); 2) химические соединения, например арсенид галлия (GaAs), сульфид кадмия (CdS) и другие соединения.
