Джилавдари И.З. Физические основы измерений - файл n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   32

Часть 1 7

Введение 7

Классификация физических величин 7

Размер физических величин. “Истинное значение” физических величин 9

Основной постулат и аксиома теории измерений 9

Теоретические модели материальных объектов,
явлений и процессов 9

Физические модели 10

Математические модели 11

Погрешности теоретических моделей 11

Общая характеристика понятия “измерение”
(сведения из метрологии) 13

Классификация измерений 14

Измерение как физический процесс 15

Методы измерений как методы сравнения с мерой 16

1. Методы прямого сравнения 16

1.1. Метод непосредственной оценки 16

1.2. Метод прямого преобразования 16

1.3. Метод замещения 17

2. Методы масштабного преобразования 17

2.1. Метод шунтирования 17

2.2. Метод следящего уравновешивания 17

2.3. Мостовой метод 18

3. Разностный метод 18

3.1. Нулевые методы 19

4. Метод развёртывающей компенсации 19

Часть 2 21

Измерительные преобразования физических величин 21

Классификация измерительных преобразователей 21

Статические характеристики и статические погрешности СИ 23

Характеристики воздействия (влияния) окружающей среды и объектов на СИ 25

Полосы и интервалы неопределённости чувствительности СИ 26

СИ с аддитивной погрешностью (погрешность нуля) 26

СИ с мультипликативной погрешностью 27

СИ с аддитивной и мультипликативной погрешностями 27

Измерение больших величин 28

Формулы статических погрешностей средств измерений 31

Полный и рабочий диапазоны средств измерений 32

Динамические погрешности средств измерений 33

Динамическая погрешность интегрирующего звена 35

Причины аддитивных погрешностей СИ 35

Влияние сухого трения на подвижные элементы СИ 37

Конструкция СИ 37

Контактная разность потенциалов и термоэлектричество 37

Контактная разность потенциалов 37

Термоэлектрический ток 38

Помехи, возникающие из-за плохого заземления 39

Причины мультипликативных погрешностей СИ 41

“Старение” и нестабильность параметров СИ 41

Нелинейность функции преобразования 41

Геометрическая нелинейность 41

Физическая нелинейность 42

Токи утечки 43

Меры активной и пассивной защиты 43

Часть 3 45

Физика случайных процессов, определяющих минимальную погрешность измерений 45

Возможности органов зрения человека 45

Естественные пределы измерений 46

Соотношения неопределенности Гейзенберга 46

Естественная спектральная ширина линий излучения 47

Абсолютная граница точности измерения интенсивности и фазы электромагнитных сигналов 47

Фотонный шум когерентного излучения 48

Эквивалентная шумовая температура излучения 48

Электрические помехи, флуктуации и шумы 49

Физика внутренних неравновесных электрических шумов 50

Дробовой шум 50

Шум генерации - рекомбинации 51

1/f-шум и его универсальность 51

Импульсный шум 53

Физика внутренних равновесных шумов 53

Статистическая модель тепловых флуктуаций в равновесных системах 53

Математическая модель флуктуаций 53

Простейшая физическая модель равновесных флуктуаций 54

Основная формула расчета дисперсии флуктуации 55

Влияние флуктуаций на порог чувствительности приборов 56

Примеры расчета тепловых флуктуаций механических величин 56

Скорость свободного тела 56

Колебания математического маятника 57

Повороты упруго подвешенного зеркальца 57

Смещения пружинных весов 57

Тепловые флуктуации в электрическом колебательном контуре 58

Корреляционная функция и спектральная плотность мощности шума 58

флуктуационно-диссипационная теорема 59

Формулы Найквиста 60

Спектральная плотность флуктуации напряжения и тока в колебательном контуре 61

Эквивалентная температура нетепловых шумов 61

Часть 4 63

Внешние электромагнитные шумы и помехи и методы их уменьшения 63

Емкостная связь (емкостная наводка помехи) 63

Индуктивная связь (индуктивная наводка помехи) 65

Экранирование проводников от магнитных полей 66

Особенности проводящего экрана без тока 66

Особенности проводящего экрана с током 67

Магнитная связь между экрана с током и заключенным в него проводником 67

Использование проводящего экрана с током в качестве сигнального проводника 68

Защита пространства от излучения проводника с током 69

Анализ различных схем защиты сигнальной цепи путем экранирования 70

Сравнение коаксиального кабеля и экранированной витой пары 71

Особенности экрана в виде оплетки 72

Влияние неоднородности тока в экране 72

Избирательное экранирование 72

Подавление шумов в сигнальной цепи
методом ее симметрирования 73

Дополнительные методы шумоподавления 74

Развязка по питанию 74

Развязывающие фильтры 77

Защита от излучения высокочастотных шумящих элементов и схем 78

Шумы цифровых схем 79

Выводы 80

Часть 5 82

Применение экранов из тонколистовых металлов 82

Ближнее и дальнее электромагнитное поле 82

Эффективность экранирования 83

Полное характеристическое сопротивление и сопротивление экрана 84

Потери на поглощение 85

Потери на отражение 86

Суммарные потери на поглощение и отражение для магнитного поля 86

Влияние отверстий на эффективность экранирования 89

Влияние щелей и отверстий 89

Использование волновода на частоте ниже частоты среза 90

Влияние круглых отверстий 90

Использование проводящих прокладок для уменьшения излучения в зазорах 91

Выводы 92

Шумовые характеристики контактов и их защита 93

Тлеющий разряд 93

Дуговой разряд 93

Сравнение цепей переменного и постоянного тока 94

Материал контактов 95

Индуктивные нагрузки 96

Принципы защиты контактов 97

Подавление переходных процессов при индуктивных нагрузках 99

Цепи защиты контактов при индуктивных нагрузках 101

Цепь с емкостью 101

Цепь с емкостью и резистором 101

Цепь с емкостью, резистором и диодом 101

Защита контактов при резистивной нагрузке 102

Рекомендации по выбору цепей защиты контактов 102

Паспортные данные на контакты 102

Выводы 103

Часть 6 104

Общие методы повышения точности измерений 104

Метод согласования измерительных преобразователей 104

Идеальный генератор тока и идеальный генератор напряжения 104

Согласование сопротивлений генераторных ИП 104

Согласование сопротивлений параметрических преобразователей 105

Принципиальное различие информационных и энергетических цепей 107

Использование согласующих трансформаторов 107

Метод отрицательной обратной связи 108

Метод уменьшения ширины полосы пропускания 109

Эквивалентная полоса частот пропускания шумов 109

Метод усреднения (накопления) сигнала 110

Метод фильтрации сигнала и шума 110

Проблемы создания оптимального фильтра 112

Метод переноса спектра полезного сигнала 113

Метод фазового детектирования 114

Метод синхронного детектирования 114

Погрешность интегрирования шумов с помощью RC - цепочки 115

Метод модуляции коэффициента преобразования СИ 115

Применение модуляции сигнала для увеличения его помехозащищенности 115

Метод дифференциального включения двух ИП 116

Метод коррекции элементов СИ 117

Методы уменьшения влияния окружающей среды и условий изменения 118

Организация измерений 119

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   32