Notiuni generale privind masurarea si instalatiile de masurare

Notiuni generale privind masurarea si instalatiile de masurare

Prin marime masurabila se intelege acea proprietate a unei marimi de a putea fi exprimata numeric pentru care s-a elaborat o metoda de determinare a valorii numerice. Operatia de masurare consta in compararea a 2 marimi de acelasi fel in care una este aleasa unitatea de masura. Formula generala a masurarii:

X = ;

X - marime masurata;

- valoarea numerica a marimii masurate;

- unitatea de masura;

Obs - masura reprezinta mijlocul tehnic ce materializeaza unitatea de masura cu o precizie determinata.

Metoda de masurare reprezinta totalitatea operatiilor care se executa cu anumite mijloace tehnice in anumite conditii tehnico-organizatorice.

Lantul de masurare reprezinta succesiunea determinata operatiilor si fazelor, respective a mijloacelor tehnice prin care se realizeaza un proces de masurare. Aparatele de masura transmit informatia privind marimea fizica masurand prin intermediul unui dispozitiv, indicator sau inregistrator.

Semnalul constituit in aparat se numeste semnal metrologic si transmiterea acestuia implica un consum de energie. Prin urmare masurarea unei marimi dintr-un sistem fizic implica preluarea unor energii din acel sistem. Sistemul se comporta diferit in prezenta sau absenta aparatului de masura.

Conditia fundamentala a unui aparat de masura este ca energia preluata in vederea formarii semnalului metrologic sa fie cat mai mica, neglijabila in raport cu energia sistemului. Marimile masurate se clasifica dupa:

dupa modul de obtinere a semnalului metrologic (active si pasive). Cele active asigura prin natura lor energia necesara formarii semnalului metrologic. Ex: forta, temperatura. Cele pasive necesita o energie suplimentara pentru ca ele nu se manifesta decat in prezenta unor marimi active. Ex: masa unui corp se manifesta in existenta unui camp gravitational.

din punct de vedere al variatiei in timp avem: marimi constante si variabile. Cele variabile pot fi stationare si nestationare. Cele stationare sunt periodice si neperiodice.

Metode de masurare utilizate in cercetarea experimentala

dupa modul de obtinere a semnalului metrologic: metode directe, indirecte si combinate;

dupa forma de exprimare a marimii masurate: metode analogice si numerice;

dupa tehnica de masura: metode prin deviatii ,prin comparatii, si prin numarare.

dupa originea sistemului de referinta: metode absolute si

Metodele directe - se caracterizeaza prin aceea ca valoarea marimii masurate se exprima nemijlocit ca rezultat al comparatiei marimii cu unitatea de masura fara a recurge la relatii si functii matematice suplimentare.

Metodele indirecte - se aplica acelor marimi la care nu exista metode directe sau daca exista acestea sunt neeconomice. In acest caz daca se urmareste masurarea unei marimi X atunci se cauta o functie Y=f(X), unde Y poate fi masurata cu mijloace economice. Cunoscand marimea Y si functia de legatura, se determina prin calcule valoarea X, X=f'(Y).

Metodele combinate au in vedere latura economica a metodelor directa si indirecta.

Masurarile de tip analogic - presupun existenta unor functii de legatura continue dintre marimea de intrare si cea de iesire. Relatia de legatura implica o etalonare suplimentara prin care sa putem obtine si valoarea numerica a marimii masurate. Un exemplu tipic este deviatia unui ac indicator in fata unei scari gradate. Acest tip de masurari este cel mai folosit in cercetarile experimentale. Analogia poate fi directa sau una matematica.

Masurarea de tip numeric reprezinta situatia opusa celei analogice in care semnalul metrologic transmis are o variatia discreta in limitele masurarii. Ex: contorul electric care are o variatie de tip discreta. In prezent masurarile de tip numeric au capatat o dezvoltare a capacitatii foarte mari odata cu posibilitatea inregistrarii pe calculator a valorii marimii masurate.

Masurarea prin deviatie pretinde deplasarea unui sistem al aparatului de masura dintr-o pozitie de echilibru proprie absentei marimii masurate intr-o alta pozitie de echilibru proprie marimii masurate. Aceasta noua pozitie de echilibru se atinge prin efectul antagonist creat in aparatul de masura.

Diferenta intre cele 2 pozitii de echilibru ne da direct sau indirect valoarea marimii masurate.

Masurarea prin comparatie se bazeaza pe crearea unui aparat de masura a unui efect antagonist egal cu cel produs de marimea de masurat astfel ca deviatia totala este 0. In acest caz precizia de masurare poate fi foarte mare pentru ca aparatul indicator lucrand in jurul pozitiei de 0 poate fi realizat cu precizie ridicata.

Masurarea prin numarare consta in stabilirea marimii prin numararea ei.

Schema functionala generala a aparatelor si sistemelor de masurare

De la fenomenul fizic studiat la simturile noastre, semnalul metrologic sufera o serie de transformari succesive care sa-l faca accesibil simturilor umane. Elementul central in lantul de masurare este captorul care trebuie sa fie sensibil la marimea fizica masurata. In cazul in care semnalul rezultat este foarte slab pentru prelucrarea ulterioara a acestuia este necesara o unda purtatoare de energie mai mare. Generatorul este obligatoriu in cazul masurarii marimilor pasive. Cele mai folosite generatoare emit semnale :

de nivel constant - unde sunt sinusoidale sau tunuri de impulsuri.

Marimea fizica actioneaza asupra acestui semnal astfel: - modifica nivelul semnalului in cazul semnalului de nivel constant.

- modifica amplitudinea, frecventa sau diferenta de faza in cazul semnalului sinusoidal;

- modifica amplitudinea, frecventa sau pozitia in cazul semnalului sub forma de trenuri de impulsuri.

Elementele de tratare a semnalului urmaresc aducerea acestuia la o forma care sa permita introducerea acesteia in instrumentul indicator. Aici are loc amplificarea, deparazitarea, sumarea, multiplicarea, integrarea, diferentierea semnalului emis de captor. Elementele de transmitere a semnalului au scopul de a transmite semnalul in zone accesibile observatorului. Elementele de prezentare pot fi: un ac indicator, un numar. Elementele inregistratoare sunt elemente auxiliare. Ele sunt utile in cazul semnalelor de tip variabil.

Obs - in schema generala unele elemente pot lipsi.

- structura nodulara prezentata nu este aceeeasi cu structura fizica prezentata.