Determinarea caracteristicilor de precizie ale aparatelor de masura

Aparatele de masura se pot clasifica in doua mari categorii: de laborator si de tablou. Aparatele de masura de laborator sunt instrumente care folosesc in scopul determinarii cat mai exacte a unor parametrii. In caracterizarea aparatelor de masura, din punctul de vedere al preciziei, trebuie precizate cateva elemente semnificative.

Domeniul de masurare – este definit prin diferenta dintre limita superioara de masurare si cea inferioara, adica valorile limita ale parametrului masurat pentru care rezultatele masuratorilor pot fi afectate de o eroare superioara erorii tolerate.

Justetea – caracteristica metrologica a unui aparat de masura ce indica o valoare cat mai reala a marimilor masurate.

Fidelitatea – se refera la variatia indicatiilor (diferenta maxima dintre toate indicatiile obtinute si este conditionata de starea aparatului ( jocuri, frecare etc.)

Sensibilitatea unui aparat caracterizeaza posibilitatea acestuia de a percepe cele mai mici variatii ale parametrului masurat si se exprima prin raportul dintre deplasarea indicelui si variatia corespunzatoare parametrului masurat. Gradul de sensibilitate este dat de cea mai mica variatie a marimii de masurat care produce o deplasare sensibila a indicelui.

Mobilitatea – caracteristica a aoaratului legata de ubertia sa de raspuns si se exprima prin raportul dintre variatia parametrului masurat si timpul de raspuns necesar a aparatului pentru a da indicatia respectiva.

Precizia – unui aparat este cu atat mai mare cu cat acesta este mai sensibil, mai just si mai fidel. Precizia aparatelor se caracterizieaza prin clase de precizie. Aparatele de masura utilizate in laborator au clase de precizii: 1; 1.5; 2; 2.5; pentru etalonarea lor fiind folosite aparate de precizie intre 0.2 si 0.6.

Notiuni de baza. Clasificari.Elementele componente ale aparatelor de masurat sunt:

- dispozitivul de masurat : ansamblul partilor constructive care produce miscarea sistemului mobil, a carui deplasare depinde de marimea de masurat;

- elemente de prelucrare a semnalelor : accesorii sau componente care produc modificarea semnalelor (ca marime, forma, faza) sau realizeaza diferite operatii matematice asupra semnalelor (adunare, scadere, inmultire, impartire, logaritmare, derivare, integrare) in scopul adaptarii lor la dispozitivele de masurat utilizate.

- traductor : element de intrare in lantul de masurare, care transforma marimea de masurat intr-o marime electrica,adecvata schemei functionale sau instalatiei de masurat respective.

- elemente de referinta : parti constructive care furnizeaza marimi cu parametri caracteristici de valoare cunoscuta cu precizie (tensiune, curent, rezistenta, inductivitate, capacitate, durata) utilizate in aparate bazate pe metode de compensatie sau punte;

- elemente auxiliare : parti constructive care participa la realizarea si corecta functionare a aparatului: surse de alimentare, elemente de protejare impotriva factorilor perturbatori ( temperatura, campuri electromagnetice, vibratii, umiditate), elemente de fixare si consolidare a partilor constructivedistincte, elemente de conectare, etc.Elementele mentionate pot fi interioare sau exterioare (caz in care se numesc accesorii).

Clasificarea aparatelor de masura se poate face dupa:- marimea electrica masurata: galvanometre, ampermetre, voltmetre, ohmmetre, wattmetre,

frecventmetre, contoare, punti (de rezistente, de capacitati, de inductivitati) etc.;- dupa constructie si principiu de functionare:

Dupa constructie exista dispozitive:- pentru obtinerea unei singure interactiuni (simple)- pentru producerea a doua interactiuni (cupluri) de sensuri contrare (logometre).

Dupa principiul de functionare:- dispozitive magnetoelectrice;- feromagnetice;- electrodinamice;- de inductie;- termice;- electrostatice;- cu vibratii;- magnetoelectrice cu redresoare;- magnetoelectrice cu termoelemente, etc.

Metode de masurare combinate constau in determinarea valorilor unui anumit numar de marimi de masurat pe baza rezultatelor masurarii directe sau indirecte a diferitelor combinatii ale acestor valori si a rezolvarii ecuatiilor in care sunt incluse rezultatele masurarii.Exemple: masurarea mesei fiecarei greutati in parte, cand masa uneia din ele este cunoscuta si sunt cunoscute rezultatele compararii intre ele a diferitelor combinatii de greutati.Metodele de masurare directe sunt cele mai numeroase, constituind baza masurari tuturor marimilor fizice.

Aparatele de masura digitale la care rezultatul poate avea numai anumite valori din domeniul de masurare, fiind deci o marime discontinua. Prin operatia de cuantificare, domeniul este impartit intr-un numar de subdomenii egale (cuante sau unitati de cuantificare), iar procesul de masurare consta in numararea cuantelor corespunzatoare masurandului, codificarea rezultatului intr-un sistem de numeratie si afisarea lui pe un dispozitiv specializat, sub forma unui numar.

Masurarea difitala are urmatoarele avantaje:- se elimina erorile subiective de citire;- aparatele digitale au in general o precizie superioare celor analogice;- exista posibilitatea prelucrarii, transmiterii la distanta si inregistrarii informatiilor

rezultate in procesul de masurare, prin mijloacele tehnicii de calcul.Dezavantajele masurarii digitale sunt:- sunt fragmente care nu pot fi vazute;- plaja de valori este mai mica;- precizia nu este foarte buna;

Dupa caracterul masurarii in timp:Metode de masurare statice, care se efectueaza asupra unor marimi de regim permanent, de valoare constanta in intervalul de timp.Metode de masurare dinamice, efectuate asupra unor marimi variabile rapid in timp si necesita aparate cu un timp de raspuns mic, care dispun de elemente de memorare sub forma continua sau discreta a valorilor determinate;Metode de masurare statistice, care se efectueaza asupra unor marimi cu caracter aleatoriu, cu variatie imprevizibila in timp, neputand fi descrise de relatii matematice care sa stabileasca o lege de reproducere a anumitor valori, in anumite conditii experimentale.

Dupa modul de obtinere a rezultatelor masurarii:Metodele de masurare directe sunt metodele prin care valoare unei marimi se obtine direct, fara efectuarea de calcule suplimentare si sunt bazate pe compararea directa cu unitatea de masura sau cu ajutorul unui aparat gradat in unitatile respective.In acest tip de masurare se determina o singura marime.Exemple: masurarea temperaturii cu termometrul; masurarea presiunii cu manometrul, etc.Metode de masurare indirecta sunt metode prin care valoare unei marimi se obtine prin masurarea directa a altor marimi, de care marimea de masurat este legata printr-o relatie cunoscuta. Aceste masurari sunt mai complexe si au o precizie mai scazuta, dar in multe cazuri nu pot fi evitate.Exemple: masurarea rezistentelor electrice prin metoda ampermetrului si voltmetrului folosind legea lui Ohm R=U/I; masurarea unui corp prin masurarea masei sale M si a volumului V – ρ=M/V.