CONTROLUL MRIMILOR FIZICELABORATOR

A.SZUDERCONTROLUL MRIMILOR FIZICECURSUL 1

MRIMI MSURAREA METODE DE MSURARE SISTEME DE MSURARE ERORI DE MSURARE

A.SZUDER

A.SZUDERMRIMIMrime- o proprietate a obiectelor, fenomenelor sau sistemelor care poate fi pusa in evidenta calitativ si masurata cantitativ.Mrimi fizice - sunt descrise anumite proprietati fizice ale obiectelor, fenomenelor sau sistemelor

A.SZUDER

A.SZUDERMRIMICalitativ, - mrimi care se refera la proprietati diferite, de exemplu lungimea, masa, energia, rezistenta electrica etc. Specii de marimi, - mai multe alte marimi comparabile intre ele (de ex. distanta, deplasarea, grosimea, inaltimea, lungimea de unda) sunt referite in metrologie printr-o singura marime, lungimea

A.SZUDER

A.SZUDERCLASIFICAREA MRIMILOR Dupa sistemele de unitati de masura: -Mrimi fundamentale - mrimi ale cror unitai de msur au fost alese ca fundamentale ( independente unele de altele ) n cadrul unui sistem de unitati de masura. Mrimi secundare - mrimi ale cror unitai de msur rezult n mod univoc prin alegerea unitailor de msur fundamentale

A.SZUDER

A.SZUDERMSURAREAMsurarea este Operatia experimentala prin care se determina, cu ajutorul unor mijloace de masurat, valoarea numerica a unei marimi in raport cu o unitate de masura data; Operatia prin care se stabileste pe cale experimentala raportul numeric intre marimea de masurat si o valoare oarecare a acesteia luata ca unitate de masura;

Un proces de cunoastere prin care se compara marimea data cu o valoare a ei adoptata ca unitate de masura, prin intermediul unei experiente fizice

A.SZUDER

A.SZUDERMSURAREAToate msurrile sunt relativeMsurarea presupune compararea mrimii fizice cu o mrime fizic similar.Sunt necesare uniti (standarde) de referinUniti de msur primare (m, sec, kg, K)Uniti de msur derivate

A.SZUDER

A.SZUDERMSURAREAValoare numerica Un element din multimea numerelor reale care corespunde unei stari din multimea starilor unei marimi

Un numar, pozitiv sau negativ, care depinde de scara de referinta adoptata. Elementul din multimea starilor marimii care corespunde valorii numerice 1 se numeste unitate de masura.

Pentru a usura identificarea, unitatea de masura poarta o denumire (metru, volt, amper, etc.).

A.SZUDER

A.SZUDERMSURAREARezultatul msurrii

Raportul N dintre o marime M existnd independent de noi si o unitate u aleasa pentru acea marime, stabilit experimental in procesul de masurare

A.SZUDER

A.SZUDERMSURAREAValoarea mrimii

Forma de exprimare a mrimii sub form de valoare numeric i unitate de msur (o tensiune electrica de 217,63 V, etc.).

Valoarea unei mrimi include intotdeauna i unitatea de msur, care trebuie s insoeasc obligatoriu valoarea numeric.

Rezultatul msurrii N este un numr adimensional, a carui valoare variaz invers proporional cu unitatea de msur aleas

A.SZUDER

A.SZUDERSISTEME DE UNITI DE MSURAnsamblul unitilor de masura definite pentru un sistem dat de mrimi fizice. n decursul dezvoltarii istorice a fizicii si tehnicii au existat, si mai exista si azi, mai multe sisteme de unitati de masura. Un astfel de sistem contine unitai: - fundamentale; - derivate; - suplimentare.

A.SZUDER

A.SZUDERSISTEME DE UNITI DE MSURUn sistem de unitati de masura trebuie sa ndeplineasc urmatoarele conditii: - s fie general - aplicabil tuturor capitolelor fizicii; - s fie coerent - s nu introduc coeficienti numerici suplimentari in ecuatiile fizicii; - s fie practic - unitatile din sistem sa aiba, pe ct posibil, ordine de marime comparabile cu valorile din activitatea uzuala .

A.SZUDER

A.SZUDERSISTEME DE UNITI DE MSUR

Sistemul care indeplineste n msura cea mai mare aceste conditii este Sistemul International de Unitati - SI - adoptat pe plan mondial de a XI - a Conferinta Generala de Masuri si Greutati din 1960.

n Romnia el a fost adoptat ca unic sistem de msuri legal si obligatoriu n 1961

A.SZUDER

A.SZUDERMIJLOACE DE MSURARE

Totalitatea mijloacelor tehnice cu care se obtin informaiile de msurare.

A.SZUDER

A.SZUDERMIJLOACE DE MSURARE

Mijloacele de masurare se impart, dupa precizia lor, in: - mijloace de masurare de lucru - care servesc la efectuarea masurarilor curente, necesitate de practica;

mijloace de masurat model (de comparatie sau martor), destinate etalonarii sau verificarii masurilor si aparatelor de masurat de lucru,; mijloace de masurare etalon, care reproduc sau stabilesc unitatea de masura cu o precizie maxima, o pastreaza si o transmit mijloacelor de masurare de precizie inferioara.

A.SZUDER

A.SZUDERMIJLOACE DE MSURAREEtaloanele sunt de mai multe categorii: - nationale - alctuiesc baza metrologica a rii respective; - principale (primare) - determin unitatea de masura prin compararea lor cu etaloanele nationale; - de verificare (de lucru) - servesc la executarea lucrrilor de metrologie curente.

A.SZUDER

A.SZUDERMIJLOACE DE MSURARE

- Msurile;

Aparatele de msurat;

- Lanuri de msurare - ansambluri, instalaii i sisteme de msurare

A.SZUDER

A.SZUDERMSURILERealizarea material a unitii de msur, avnd rolul de a genera (reproduce) una sau mai multe valori cunoscute ale unei mrimi fizice Posibil numai pentru unele din mrimile fizice (lungime-metrul, masa-kilogramul, volum-litrul, etc.)Msurile permit compararea direct a mrimii necunoscute (msurandului) cu unitatea de msur

A.SZUDER

A.SZUDERMSURILE Dupa destinaia lor - etalon; - de lucru Dup numrul valorilormsuri cu valoare unic. Deobicei ele sunt asociate in serii sau truse, care contin msuri de valori diferite, alese dup o anumit succesiune);

msuri cu valori multiple, care pot fi msuri cu valori discrete masuri cu valoarea variabila continuu

A.SZUDER

A.SZUDERAPARATE DE MSURAREMijloacele de msurat intercalate ntre o mrime fizic ce nu e accesibil direct simurilor operatorului uman i care realizeaz o conversie a msurandului ntr-o mrime perceptibil pentru acesta

A.SZUDER

A.SZUDERANSAMBLURI DE MSURARECea mai simpla asociere de aparate de masurat, (un traductor, asociat cu un aparat indicator sau inregistrator, pentru a masura un singur msurand). Reproduce structura unui aparat de msurat, cu deosebirea c mijloacele coninute sunt independente, cu caracteristici metrologice normate separat.

A.SZUDER

A.SZUDERINSTALAIA DE MSURAREAsociere complex de aparate de msurat si alte utilaje, dispozitive si accesorii, folosite n scopul msurrii unuia sau mai multor msuranzi, n anumite conditii, pe baza unei metode comune

A.SZUDER

A.SZUDERSISTEMUL DE MSURAREAnsamblu sau o instalatie de msurare prevzut cu posibilitai de automatizare a msurrilor, prelucrare a rezultatelor, inregistrare etc. (sisteme de achizitie a datelor). De regul, ele presupun existenta unui procesor, operaiunile desfurndu-se pe baza unui program (software de msurare), gestionat de procesor. Sistemele de msurare pot fi ncorporate n linii tehnologice si asociate instalatiilor de reglare automat a proceselor.

A.SZUDER

A.SZUDERMETODE DE MSURAREPrincipiul de Msurare

Baza tiinific a realizrii unei msurri (legi ale fizicii, efecte).

Exemplu: efectul termoelectric (msurarea temperaturii)

A.SZUDER

A.SZUDERMETODE DE MSURARE

Ansamblul relaiilor teoretice i operaiilor experimentale pe care le presupune msurarea

A.SZUDER

A.SZUDERMETODE DE MSURAREMetode directe, atunci cnd valoarea msurandului se obine nemijlocit, fr furnizarea unor valori ale altor marimi fizice. Rezultatul se obine printr-o singur operaie, iar bucla de msurare este deschis, adica valoarea msurandului nu este corectat cu ajutorul instalaiei care particip la msurare n scopul atingerii unei valori prescrise

A.SZUDER

A.SZUDERMETODE DE MSURAREMetode indirecte, n care valoarea msurandului se obine prin msurarea uneia (sau mai multor) mrimi, de care msurandul este legat printr-o relaie funcional, urmat de un calcul n care intervin valorile obinute i, eventual, unele constante.

Msurarea indirect poate fi privit ca o succesiune de msurri directe, urmate de un calcul..

A.SZUDER

A.SZUDERMETODE DE MSURAREMetode de comparatie - se bazeaza pe folosirea unor etaloane, necesare la furnizarea mrimii de comparaie, i a aparatelor de msurat, care sesizeaz egalitatea dintre msurand i mrimea de comparaie. Rezultatul se exprim in functie de aceasta marime, ea putndu-se regla, manual sau automat, pna cnd devine egala cu marimea de masurat. Lantul de masurare este inchis, in acest fel crescnd mult precizia operatiei de masurare (cel mult egala cu cea a etalonului folosit).

A.SZUDER

A.SZUDERMETODE DE MSURAREMetode de comparatie- Comparatia simultan,

Msurandul este comparat nemijlocit cu una sau mai multe valori de referin date de un etalon care participa la fiecare masurare (compararea unei mase cu masa unei greutati etalon folosind o balan, a unei tensiuni electrice cu cea a unui element normal, etc.)

A.SZUDER

A.SZUDERMETODE DE MSURAREMetode de comparatie- Comparatia simultan, Comparatia 1:1 directa, aplicabila numai marimilor fizice care pot fi si pozitive si negative (deci au o polaritate), cum sunt lungimea, forta, presiunea, tensiunea electrica, etc. De ex. o forta poate fi apreciat printr-o for opus cunoscut de sens contrar, pna la echilibrarea lor.

A.SZUDER

A.SZUDERMETODE DE MSURAREVariante ale metodei de comparaie simultan 1:1 direct sunt: Metoda diferenial (direct) n care se msoar diferena dintre msurandul M si o mrime m de aceeai natur, dar cunoscut cu o anumit precizie. Precizia este cu att mai buna, cu ct precizia mrimii m este mai bun i cu ct diferena e este mai mic. La limit, aceast precizie poate ajunge la precizia cu care este cunoscut mrimea de comparaie m M - m = e

A.SZUDER

A.SZUDERMETODE DE MSURAREVariante ale metodei de comparaie simultan 1:1 direct sunt: - Metoda de zero (direct) const n folosirea unui etalon variabil m, nct diferena din metoda anterioar s poat fi adus la zero:

M - m = O Metoda se mai numete i de compensaie. Precizia ei depinde de precizia cunoaterii lui m si de sensibilitatea aparatului cu care se detecteaza anularea diferentei M - m.

A.SZUDER

A.SZUDERMETODE DE MSURARE

Metoda diferentiala si Metoda de zero sunt cele mai precise metode de msurare, pentru ca incertitudinea de msurare introdus de aparat este minim. Au insa dezavantajul c necesit etalon de valoare apropiat cu a msurandului sau de valoare variabil

A.SZUDER

A.SZUDERMETODE DE MSURAREMetoda prin coinciden, in care se urmareste obinerea coincidenei unor repere sau semnale aparinnd msurandului si etalonului (sublerul); Metoda prin interpolare, n care rezultatul msurrii se obine folosind o relaie cunoscut dintre msurand i o mrime de referin, ct si mai multe valori particulare cunoscute ale msurandului, valoarea aflndu-se n intervalul dintre aceste valori cunoscute.

A.SZUDER

A.SZUDERMETODE DE MSURAREMetoda prin extrapolare: valoarea cutat se afla in afara intervalului de valori cunoscute Metoda prin esantionare se bazeaz pe prelucrarea rezultatelor msurarii unor valori instantanee, la anumite momente, ale unei mrimi variabile in timp. Esantionarea poate fi periodica (la intervale egale de timp) sau aleatoare (la intervale de timp intmplatoare.

A.SZUDER

A.SZUDERMETODE DE MSURAREMetode de msurare directMetode de msurare indirectMetode de msurare combinateMetode prin contactMetode fr contactMetode analogiceMetode digitaleMsurare incremental (relativ) - nu depind de origineMsurare absolut - n raport cu cota 0 (originea)

A.SZUDER

A.SZUDERPRECIZIAPrecizia - diferena dintre valoarea msurat i valoarea adevrat.Valoarea adevrat- valoarea obinut prin compararea cu un standard primar.Precizia se determin prin calibrare

A.SZUDER

A.SZUDERCALIBRAREProcesul de corelare a unui instrument de msur cu standardul de msurare.

Calibrarea unui instrument nou.

Calibrarea unui instrument existent

A.SZUDER

A.SZUDERERORI SISTEMATICE I ALEATORIIErorile sistematice sunt constante pentru un instrument dat. Valoriile se determin prin calibrare. Efectele lor pot fi nlturare.Erorile aleatorii nu pot fi nlturateEfectele erorilor aleatorii pot fi reduse prin msurri repetate.

A.SZUDER

A.SZUDERDEFINIREA PRECIZIEI (ERORII)Parametrii calibrrii utilizai pentru definirea preciziei (erorii)RezoluiaSensibilitateaLinearitateaHisterezisulRepetabilitatea/precizia /reproductibilitatea

A.SZUDER

A.SZUDERREZOLUIA AFIRII ANALOGICECea mai mic schimbarea a msurandului care poate fi detectat de ctre instrument.Este detereminat de modul de afiare a rezultatului. Bine definit de sistemele digitale.Mai slab definit de sistemele analogice. Limitat de tipul de instrument utilizat. Denumit i discriminare.

A.SZUDER

A.SZUDERREZOLUIA AFIRII ANALOGICE

A.SZUDER

A.SZUDERSENSIBILITATE I LINEARITATESensibilitatea - raportul schimbrii semnalul de ieire funcie de semnalul de intrare.Poate fi dat n mV/mm, A/mbar, mm/CUn instrument ideal are o sensibilitate constantLinearitatea - modul de variaie a sensibilitii pe domeniul de msurare al instrumentului.

A.SZUDER

A.SZUDER NELINEARITATEDeviaia sistematic de la linia ideal indic o eroare de nelinearitate.

A.SZUDER

A.SZUDERHISTERESISMsura variaiei mrimii de ieire pentru o valoare a msurandului cnd acesat valoare se atinge prin variaia n ambele sensuri a msurandului (ncrcare-descrcare). Apare datorit rigiditii, vibraiilor, frecrii, magnetism

A.SZUDER

A.SZUDERHISTEREZISDiferena la creterea i scderea msurandului indic un histerezis.ncrcareDescrcareMrime intrareN1Valoare msuratV1V2Histerezis = V1-V2

A.SZUDER

A.SZUDERREPETABILITATEARepetabilitatea este msurarea erorilor aleatorii.

Ar trebuii numit eroarea repetabilitii.

A.SZUDER

A.SZUDERREPEATABILITATEAVariaii aleatorii de la linia ideal indic o eroare de repetabilitate.

A.SZUDER

A.SZUDERPrecizie bunRepetabilitate bunRepetabilitatea sczutPrecizie sczutRepetabilitate bun

A.SZUDER

A.SZUDERERORI DATORATE MEDIULUIModificarea valorii mrimii de ieire ca urmare a modificrilor din mediul ambiant.UmiditateAceleraieVibraiiTemperaturPresiuneEfectele sistemului de fixare

A.SZUDER

**************************************************