7/23/2019 CURS NR 5 (1)

1/26

1

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTI

TITLU SI AUTOR

-CURS

CONTROLSl dr ing CHIVU OANA

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

2/26

2

CONTROL

-CURS 5

Metode de msurare

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

3/26

3

5.1. Principii i metode de msurareOrice msurare are la baz un fenomen, o lege sau un

efect fizic. Principiul de msurarereprezint baza tiinific care

st la baza unei msurri. Exemple: efectul termoelectric folosit lamsurarea temperaturii, deformarea elastic a unei membranefolosit la msurarea presiunii, deformarea elastic a unui resortfolosit la msurarea masei etc.). Principiile de msurare sunt

studiate la cursurile de fizic i n capitole pe domenii particulareale metrologiei, mai ales sub aspect aplicativ.Metoda de msurareeste succesiunea logic a operaiilor,

descrise n mod generic, utilizat la efectuarea msurrilor.Procedura de msurareeste un ansamblu de operaii

descrise n mod concret, utilizate n efectuarea unor msurrianumite n conformitate cu o metod dat.

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

4/26

4

Procedura de msurare este, de regul, descrisntr-undocument care uneori este denumit, el nsui, procedur demsurare i care furnizeaz suficiente detalii pentru ca un

operator s efectueze o msurare fr s aib nevoie de informaiisuplimentare.

5.2. Clasificarea metodelor de msurare

Metodele de msurare se clasific dup mai multe criterii.

5.2.1. Clasificarea metodelor de msurare dup precizie

a) Metode de laborator, n care, de regul se determin ise ine seama de erorile de msurare;b) Metode tehnice, n care nu se determin eroarea de

msurare, dar se ine seama de ele ntruct mijloacele de msurare

au erori limit cunoscute, corespunztor claselor lor de precizie.

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

5/26

5

5.2.2. Clasificarea metodelor de msurare dup poziia aparatuluifa de msurand

Se deosebesc:a) metode prin contact, n care sistemul de poziionare a

msurandului vine n contact mecanic cu mrimea de msurat (exemple:micrometre, ublere, comparatoare, termometre cu lichid etc.).

b) metode fr contact, n care msurarea se efectueaz fratingerea mecanic a msurandului (msurarea se face pe cale optic,

pneumatic, capacitiv, inductiv etc.).5.2.3. Clasificarea metodelor de msurare dup modul de obinere a

valorii mrimii msurate

Se deosebesc:

a) metode de msurare direct, prin care valoarea unei mrimi seobine direct, fr calcule suplimentare; se deosebesc metodele:aprecierii directe, diferenial, echilibrul coincidenei, comparrii,deviaiei. (exemple: msurarea maselor cu aparate de cntrit,

msurarea temperaturii cu termometrul etc.).

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

6/26

6

b) metode de msurare indirect, n ca ru crora nu se msoar rectmrimea nsi, ci alte mrimi, legate printr-o relaie cu mrimea care semsoar, valoarea acesteia obinndu-se prin calcule simple sau cuajutorul unor tabele sau grafice (exemplu: determinarea volumului unui

vas prin msurarea dimensiunilor acestuia).c) metode de msurare combinate,prin care determinarea mrimii demsurat se face printr-o serie de msurri directe i indirecte ale aceleiaimrimi, sau ale ctorva mrimi de acelai fel, o msurare deosebindu-sede alta prin faptul c se execut n alte condiii sau n alt combinaie amrimilor n cauz, valoarea numeric a mrimilor de msuratobinndu-se prin rezolvarea unor ecuaii.5.2.4. Clasificarea metodelor de msurare dup modul indicaieimrimii msurate

Se deosebesc:- metoda analoagsau metoda msurrii cu funcionare

continu, la care n domeniul de msurare, fiecrei valori a mrimii demsurat - ca mrime de intrare - i este subordonat (corespunde) n mod

continuu o valoare din domeniul de ieire (exemplu: micarea detranslaie transformat ntr-o tensiune electric).

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

7/267

- me o a g a sau me o a m sur r cu unc onarediscontinu, la care unui domeniu de valori ale mrimii de msuratca ntreg i corespunde o valoare de msurat care este redat subform de cifre sau spus altfel codificat.

5.2.5. Clasificarea metodelor de msurare dup origineasistemului de coordonate

Se deosebesc:

a) msurarea absolutcare se efectueaz cu mijloace demsurare ce indic valoarea mrimii msurate n raport cu originea,adic n raport cu cota zero (exemplu: msurarea lungimii cuublerul, micrometrul etc.).

b) msurarea incremental (relativ), care se efectueazcu mijloace de msurare ce indic o mrime ce nu depinde deorigine (exemplu: msurri efectuate cu ceasul comparator,ortotestul).

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

8/268

5.2.6. Clasificarea metodelor de msurare dup modul decirculaie a informaiei de msurare

Se pornete de la faptul c orice msurare este o comparaiecu o valoare de referin a mrimii care se msoar, furnizat de un

etalon. Deci etalonul este purttorul valorii de referin.Etalonul este o msur, un aparat de msurat, material de

referin sau sistem de msurare destinat a defini, realiza, conservasau reproduce o unitate sau una sau mai multe valori ale unei mrimi

pentru a servi ca referin (conf. S.R. 12351).Avnd n vedere cele artate se deosebesc dou metode demsurare:

a) metode de msurare prin comparaie simultan

La comparaia simultan, msurandul este comparatnemijlocit cu una sau mai multe valori de referin ale aceleiaimrimi, furnizate de un etalon, care particip astfel la fiecaremsurare. Exemple: o lungime este comparat cu lungimea cunoscuta unei cale plan-paralele; o mas este comparat cu masa unei greutietalon, folosind o balan cu brae egale etc.).

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

9/26

9

n fig. 5.1. este prezentat modul n care circul informaia de msurare lamsurare cu comparaie simultan.

b) metode de msurare cu,comparaie succesivn cazul comparaiei succesive, mrimea de referin furnizat

de etalon nu particip la fiecare msurare: ea este folosit pentruetalonarea iniial (gradarea) i - dac este necesar - reetalonarea

periodic a unui aparat de msurare, care stocheaz n memoria sainformaia de etalonare. Aceast informaie, primit o singur dat de laun etalon este apoi transmis de ctre mijlocul de msurare la fiecaremsurare efectuat ulterior. Exemple: msurare presiunii cu un

manometru, msurarea temperaturii cu un termometru cu lichid etc.

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

10/26

10

n fig. 5.2. se arat modul de circulaie a informaiei de msurare n cazulmetodei de msurare cu comparaie succesiv.

Fig. 5.2 Transmiterea informaiei de msurare la msurarea cucomparaie succesiv

Rezult c la comparaia simultan informaia demsurare este transmis n acelai timp de la etalon i de laobiectul supus msurrii, prin aparatul de comparaie,operatorului uman (sau altui receptor al rezultatelor msurrii), pecnd la comparaia succesiv aceast informaie circul n douetape, o dat de la etalon la aparatul de msurare i apoi de laobiectul supus msurrii la aparatul de msurare i n final laoperatorul uman, la fiecare msurare executat.

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

11/26

11

5.3. Metode de msurare prin comparaie simultan

n cazul acestei medode msurandul este comparat cu

un etalon de valoare apropiat sau egal sau cu un etalon devaloare diferit, de unde rezult i cele dou metode princomparaie simultan:

- metoda de msurare prin comparaie 1:1;

- metoda de msurare prin comparaie 1:n.5.3.1. Metode de msurare prin comparaie 1:1

Metoda de msurare prin comparaie 1:1 poate fidirectsituaie n care msurandul este comparat nemijlocitcu o mrime de referin furnizat de un etalon fie indirect,cnd comparaia se realizeaz prin utilizarea unui aparat decomparaie (comparator) intermediar.

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

12/26

12

5.3.1.1. Metoda de msurare prin comparaie 1:1 directAceasta se poate aplica numai mrimilor fizice care pot

fi pozitive i negative (lungime, presiune, for, tensiune electric

etc.). De exemplu, lungimea poate fi msurat suprapunndobiectul de lungime necunoscut peste o rigl cu dimensiunicunoscute; msurarea putnd fi interpretat ca o nsumare alungimii pozitive + l de msurat cu lungimea negativ - l a riglei,

coincidena nsemnnd anularea sumei celor dou lungimi.Similar unei fore necunoscute i se poate opune o for cunoscut,de sens contrar, obinndu-se echilibrul lor.Comparaia 1:1 directpoate fi fcut prin metoda

diferenialsau prin metoda de zero.a) Metoda diferenial directconst n msurarea

nemijlocit a diferenei dintre msurand i o mrime furnizat deetalon , de valoare apropiat de cea a msurandului:

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

13/26

13

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

14/26

14

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

15/26

15

Alte exemple de msurri prin metoda diferenial: msurareatensiunii electrice cu un voltmetru diferenial, msurarea turaiei prinmetode stroboscopice.

a) Metoda de zeroeste un caz particular al metodei difereniale,n care diferena dintre msurand i mrimea furnizat de etalon este

adus la zero . Se observ n acest fel c aparatul de msurat nu maimsoar propriuzis, el fiind folosit doar ca indicator de nul. Ca urmareinfluena asupra incertitudinii de msurare va fi i mai mic.

Ea este dat de incertitudinea mrimii furnizat de etalon. npractic se ntmpl frecvent ca indicaia de zero s nu poat fi obinutcu exactitate; n astfel de cazuri, se caut s se obin dou deviaii aleindicatorului de nul, de o parte i de alta a reperului zero, i se face apoi

o interpolare.Metoda diferenial i metoda de zero sunt n general cele maiprecise metode de msurare. Ele au ns dezavantajul c necesit unetalon de valoare apropiat de valoarea msurandului, sau un etalonde valoare variabil.

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

16/26

5.3.1.2. Metoda de msurare prin comparaie 1:1 indirect

Metoda se aplic mai ales n cazul mrimilor fizice

pozitive (mas, rezisten electric, capacitate electric) dar poatefi utilizat n general pentru compararea oricror categorii demrimi. Exemple: compararea maselor folosind o balan cu braeegale, compararea impedanelor electrice de aceeai natur

(rezistene electrice ntre ele, capaciti ntre ele, inductane ntreele) cu ajutorul unei puni de msurare cu brae egale.

Principalele variante ale acestei metode sunt:- metoda indirect simpl;

- metoda substituiei;- metoda permutrii.a) Metoda comparaiei 1:1 indirecte simpleconst n

compararea celor dou mrimi msurandul i etalonul cu ajutorul

unui aparat de comparaie 1:1 (vezi fig. 5.4.). 16

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

17/26

17

Exemple de aparate care msoar prin metoda diferenial

indirect: balana semiautomat cu cadran i greuti, puntetensometric neechilibrat.Exemple de aparate care msoar prin metoda de zero

indirect: balan cu brae egale, echilibrat, punte cu transformator,cu raport 1:1.

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

18/26

18

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

19/26

Metoda, prin faptul c elimin erorile sistematice ale balanei, se aplicn msurrile de mare exactitate. Incertitudinea msurrii va depinde, n

principal, de sensibilitatea balanei i de erorile aleatoare.c) Metoda permutrii (metoda Gauss)conduce i ea la

eliminarea erorii sistematice a comparatorului n cazul unei comparaii1:1. Caracteristic pentru aceast metod este schimbarea ntre ele amrimilor comparate, la cele dou msurri succesive care se efectueaz,ceea ce face ca erorile sistematice ale comparatorului s afecteze, pe

rnd, n egal msur cele dou mrimi comparate (fig. 5.6.).

19

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

20/26

5.3.2. Metoda de msurare prin comparaie 1:nComparaia 1:n este o comparaie simultan n care

msurandul este comparat cu o mrime de referin (etalon) de

valoare sensibil diferit. Etalonul i msurandul au valori nraportul 1:n. Exist dou metode de comparaie 1:n:a) metoda de adiionare (nsumare);b) metoda de multiplicare (de raport).

a) Metode de adiionaresunt metode relativ complexe carefolosesc etaloane, mrimi auxiliare i un numr convenabil decomparaii 1:1, astfel nct comparaia 1:n s se realizeze printr-unanumit numr de comparaii 1:1.Metodele de adiionare se

folosesc pentru compararea etaloanelor de mas, de lungime, derezisten electric, de capacitate electric etc.

b) Metode de multiplicare numite i metode de raport, folosesc undispozitiv de raport care permite compararea a dou mrimi de

valori diferite (fig. 5.8). 20

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

21/26

21

De cele mai multe ori metodele de multiplicare sunt similaremetodelor de zero, n care una din mrimi este o comparat cu unmultiplu sau o fraciune din cealalt mrime. Raportul demultiplicare sau de divizare este un numr adimensional, i este dat dedispozitivul de raport.

Cel mai cunoscut exemplu de metod de multiplicare estecompararea a dou mase cu ajutorul unei balane cu brae neegale.

5.4. Metode de msurare prin comparaie succesivMetodele de comparaie succesiv au avantajul simplificrii

operaiei de msurare. Pe de alt parte comparaia succesiv seimpune ca metod de msurare a mrimilor fizice pentru care esteimposibil, dificil sau incomod de realizat un etalon care s serveasc

la comparare.

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

22/26

n fig. 5.9 este prezentat principiul metodei de comparaie succesiv.

22

Aparatelor care msoar prin comparaie succesiv li se aplic lafabricaie o mrime de valori cunoscute (furnizate de etaloane), care

servete la gradarea aparatului, iar ulterior - cu prilejul verificrilormetrologice -prin acelai procedeu se execut etalonri periodice.Informaia transmis astfel aparatului este stocat n memoria sa, acrei stabilitate n timp determin capacitatea aparatului de a-i menineconstante caracteristicile metrologice. Aceast memorie a aparatului

este constituit din elemente mecanice, electrice sau de alt natur.

5 5 Alte metode de msurare

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

23/26

5.5. Alte metode de msurare

Pe lng metodele de msurare cu caracter general prezentatemai exist i alte metode - unele tot generale, altele cu aplicabilitate

mai restrns.5.5.1. Metode de msurare prin coinciden, prin interpolare iprin extrapolare

a) Metoda de msurare prin coincideneste o metod ncare egalitatea dintre msurand i valoarea unei mrimi de referineste determinat prin observarea coincidenei unor repere sau semnale.Exemple: msurarea lungimii cu ajutorul unui ubler, micrometru;msurarea timpului cu orologii cu ace indicatoare. b) Metoda de

msurare prin interpolareeste o metod n care rezultatul msurriise obine folosind o relaie cunoscut ntre msurand i o mrime dereferin, precum i mai multe valori particulare cunoscute alemsurandului, valoarea de msurat aflndu-se n intervalul dintre

aceste valori particulare. 23

c) Metoda de msurare prin extrapolare este o metod de msurare n

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

24/26

c) Metoda de msurare prin extrapolareeste o metod de msurare ncare rezultatul msurrii se obine folosind o relaie cunoscut ntremsurand i o mrime de referin, precum i mai multe valori

particulare cunoscute ale msurandului, valoarea de msurat aflndu-se

n afara intervalului acestor valori particulare.

5.5.2. Metode de msurare obiective i subiective

a) Metodele de msurare obiectivesunt caracterizate prin aceeac informaia de msurare este obinut cu ajutorul unor mijloace demsurare, influena organelor de sim ale operatorului fiind minim (ncazul afirii analogice a rezultatului) sau nule (n cazul afirii digitale arezultatului).

b) Metodele de msurare subiectivesunt caracterizate prinobinerea informaiei de msurare parial sau integral cu ajutorulorganelor de sim ale operatorului uman. Msurrile prin metodesubiective sunt influenate de ndemnarea, gradul de pregtire i

particularitile psihocomportamentale ale operatorului. 24

5 5 3 Metoda de msurare prin eantionare

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

25/26

5.5.3. Metoda de msurare prin eantionare

Metoda de msurare prin eantionareeste o metod bazat peprelucrarea rezultatelor msurrii valorilor instantanee, la anumite

momente, ale unei mrimi variabile n timp. Prin aceast metod seurmrete fie determinarea modului de variaie n timp a msurandului(curba a mrimii funcie de timpul ) fie determinarea anumitor

parametri globali, ca de exemplu valoarea efectiv a msurandului.

5.5.4. Metode de msurare absolute

Metoda de msurare absolut(sau fundamental) este ometod indirect bazat pe msurarea mrimilor fundamentale care

intervin n definiia msurandului. Exemple: msurarea presiunii cuajutorul manometrului cu piston i greuti; msurarea forei cu ajutorulmainii de ncrcare direct; msurarea intensitii curentului cu ajutorul

balanei de curent.

25

7/23/2019 CURS NR 5 (1)

26/26

VA MULTUMESC PENTRU ATENTIE!!!

26