Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

MÉRÉSTECHNIKA Alapfogalmak ©Farkas György : Méréstechnika.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "MÉRÉSTECHNIKA Alapfogalmak ©Farkas György : Méréstechnika."— Előadás másolata:

1

2 MÉRÉSTECHNIKA Alapfogalmak ©Farkas György : Méréstechnika

3 A mér nök alapvető feladata a mérés akár tervező akár gyártó akár beruházó akár üzemeltető © Farkas György : Méréstechnika engineer = mérnök, de gépész is, mozdonyvezető is… Megjegyzés

4 MÉRÉS Mit jelent a Technika ? Mit jelent a Mérés? © Farkas György : Méréstechnika TECHNIKA

5 TECHNIKA: –eljárások összessége –tevékenységhez szükséges tudás MÉRÉS: mennyiség nagyságának meghatározása számokban A mérés eredménye = mérőszám + mértékegység + pontosság © Farkas György : Méréstechnika

6 MAXWELL: „ az egzakt tudomány a természet jelenségeit mennyiségek meghatározására redukálja, és a problémákat számokon végzett műveletekkel oldja meg” © Farkas György : Méréstechnika

7 A fizikai mennyiségnek van dimenziója és mértékegysége © Farkas György : Méréstechnika Például mennyiség: távolság dimenziója : hossz mértékegységei: [km],[yard],[fényév],[brit tengeri könyök] mennyiség: frekvencia dimenziója : 1/idő mértékegységei: [Hz], [rad/sec]

8 MENNYISÉG –DIMENZIÓ – MÉRTÉKEGYSÉG Az alkalmazandó képleten múlik, milyen mértékegységben kell a kérdéses mennyiséget behelyettesíteni. Például f =1 MHz   = 2  Mrad /s Az u.n. „körfrekvencia” nem önálló mennyiség, csak adott képletekbe nem Hz-ben kell behelyettesíteni, hanem radián/sec-ben. Szokásos de nem kötelező jelölése a frekvenciának: f, ha Hz és , ha rad/s a mértékegység. © Farkas György : Méréstechnika

9 Mennyiségek logaritmikus skálán Csak dimenzió nélküli mennyiségnek lehet logaritmusát képezni (pl. két feszültség hányadosa). A logaritmusszám is dimenzió nélküli Logaritmikus mértékegység sem valódi Logaritmikus skála viszont gyakran nagyon praktikus, kényelmes: pl. sok-nagyságrendű értéktartomány esetén pl. érzékszervekkel kapcsolatos mennyiség esetén pl. csillapítás, erősítés számításokban stb. © Farkas György : Méréstechnika

10 Logaritmikus skálák X = log X 2 /X 1  log 10 = lg vagy log e = ln dim[X 1 ] = dim[X 2 ] Tízes alapú log pseudo dimenzió: bell = B illetve annak tízszerese: dB Mivel P = U 2 / R 10 lg(P 2 /P 1 ) = 20 lg(U 2 /U 1 ) + 10 lg(R 1 /R 2 ) Természetes log esetén: néper = Np ln (U 2 /U 1 ) (szerencsére kiment a divatból) © Farkas György : Méréstechnika

11 Logaritmikus skálák Ha dB  V, akkor U 1 = 1  V Ha dBmW, akkor P 1 = 1 mW, R = 600 , U 1 = 0,775 V Ha X 2 /X 1 = 1+ , ahol   << 1, akkor ln(1+  )   [Np]  8,7  [dB], mivel 1Np = 8,686 dB Ha a =  a  exp (j  ) ln a = ln  a  + j  [Np] lg a = lg  a  · 10 0,434 j  = lg  a  + j 0,434  Készítsen segédeszköz nélkül dB táblázatot hozzávetőleges értékekkel 1, 2, 3, … 20-szoros feszültségviszonyra annak ismeretében, hogy a 2-szeres viszony 6 dB, a 10-szeres 20 dB, a 20-szoros 26 dB, stb. © Farkas György : Méréstechnika

12 A mérés eredménye: mérőszám + mértékegység +pontosság © Farkas György : Méréstechnika Például: 15 mV ± 1mV

13 Példák a pontosságról A rádió adóval vezérelt digitális órákra 1 sec / 1millió év eltérést engednek meg év 8760 óra/év 3600 sec/óra = 31, a relatív hiba  Ez cézium atomórával és rádió adó-vevő kapcsolattal oldható meg. Az adás Frankfurt/Main-tól 1500 km-en belül biztonsággal fogható.  Az áram mérésénél sokszor még 10% körüli hibával is el kell fogadnunk egy eredményt…. © Farkas György : Méréstechnika

14 Fontos megjegyzés a pontosságról !!! © Farkas György : Méréstechnika A pontosságra (megengedhető hibára) vonatkozó ismeret nélkül a mérés eredménye nem teljes. Nincs abszolút pontosság, nincs hibamentesség Egy elméleti kutató törekedhet az elérhető maximális pontosságra de egy mérnök esetében ez rendszerint gazdaságtalan, tehát durva hiba !!! A mérnök célszerű pontossági igényt támaszt, megengedhető pontatlansággal számol.

15 A mérés költségeit meghatározza: © Farkas György : Méréstechnika Az alkalmazott mérőeszközök ára A pontosabb műszerek általában drágábbak A mérési környezetre vonatkozó igény A mérés időtartama (Drága a tesztautomata minden másodperce) A mérő képzettségére vonatkozó igény (Jobb helyen a mérnök többet keres mint a..)

16 A mérés minősége a pontosság Nem létezik maximális pontosság, mivel a hibák teljesen nem kerülhetők el. Legyen a mérés annyira pontos, amennyire szükséges. Ne annyira pontos legyen a mérés, amennyire csak lehet, mert a költség és az idő meghatározó. Reális mérnöki cél: a megengedettnél nem nagyobb hiba. És legyen a mérés „megbízható, korrekt”, objektív ! … de hát mit értsünk objektivitáson? © Farkas György : Méréstechnika

17 Mit jelent a mérés objektivitása ? Objektív, ha az eredmény regisztrálható, Objektív akkor is, ha az eredmény nem reprodukálható (pl. földrengés, villámlás) Objektív, ha nem szubjektív, azaz ”független” ? …. de mitől kellene függetlennek lennie ??? © Farkas György : Méréstechnika

18 Nem létezik teljes függetlenség A mérés eredménye függhet a módszertől függhet az eszköztől függhet a környezettől függhet a mérő embertől © Farkas György : Méréstechnika

19 A mérés nem abszolút objektív de azért törekszünk … © Farkas György : Méréstechnika

20 HEISENBERG: „ A kísérlet hatást gyakorol a jelenségre, amit megfigyelünk, ezzel befolyásolja azt, de a mérés gondos kivitelezésével rendszerint tetszőlegesen kicsivé tehető ez a befolyás.”

21 A MÉRÉSI HIBÁRÓL A mérés pontosságát a hibák megengedett értékével adjuk meg. A mérési hiba konkrét értéke általában nem álladó, nem is ismert. (Egyes esetekben elvileg sem ismerhető meg). Hibákra vonatkozóan ezért valószínűségi jellemzőket kell értelmezni, és a mérés eredménye intervallum formájában adható meg. © Farkas György : Méréstechnika …most csak ennyit a mérési hibáról…

22

23 A mérés elvégezhetőségének feltétele, hogy a mérendőről legyenek előzetes ismereteink A mérendő számunkra fontos tulajdonságaihoz egy egyszerűsítő modellt kell rendelnünk a már meglévő tudásunkra alapozva. © Farkas György : Méréstechnika

24 Méréskor előre értelmezett fogalmak szerinti mennyiségekre állítunk elő számértéket, így a mérés eredménye egy előre rögzített modellre vonatkozik, és már ezért sem lehet abszolút objektív. © Farkas György : Méréstechnika

25 HEISENBERG: … a természettörvények nem a természetre, hanem csak az arra vonatkozó ismereteinkre érvényesek...

26 A modellalkotás gyakran rendkívül egyszerű Tudom „előre”, ez a kétpólusú alkatrész egy „ellenállás”, amit egy egyenáramú áramkörben fogok alkalmazni, a rajta eső feszültség és az átfolyó áram kapcsolata egy állandó paraméterrel modellezhető, ez a paraméter a két mennyiség viszonya amit rezisztenciának, vagy ellenállásnak nevezek és az értéke állandó: azaz független a feszültségtől, az áramtól és a frekvenciától, az érték meghatározható egy voltmérő és egy ampermérő alkalmazásával (már csak osztani kell tudni hozzá…)

27 A modellalkotás nem mindig egyszerű tudom, hogy ez is egy ellenállást de nagyfrekvenciás áramkörben használom majd, tudom, hogy a vezetékeknek az ohmos ellenálláson kívül induktivitása is van, a feszültség és az áram viszonya nem állandó a frekvencia megváltozásakor általában a feszültség és az áram időfüggvénye is eltérő lesz színusos áram esetén a feszültség fáziskülönbséget mutat. Modellezzük ezt a kétpólust egy sorosan kapcsolódó ideális ellenállás és ideális induktivitás segítségével. (Reméljük ez a kezelhető modell jól írja majd le a tényleges viszonyokat, nagyobb frekvenciák esetén már nem biztos…)

28 A MODELL A valóságot helyettesíti, de idealizált. Hasonló válaszokat ad a kérdéseinkre mint a valóságos objektum, (elfogadható eltéréssel). Az objektum valamennyi lényeges elemét, tartalmazza, tulajdonságát tükrözi, a lényegteleneket viszont figyelmen kívül hagyja. Jól kezelhető (kellően egyszerű). A mérés kivitelezése szempontjából gazdaságos. Nincs tökéletes modell csak az adott célra optimális. © Farkas György : Méréstechnika

29 Modell a legegyszerűbb gyakorlati esetekben is szükséges Pl. ceruzaelem mérésekor is alkotunk modellt : © Farkas György : Méréstechnika a terhelésfüggés nonlinearitását az időfüggést a hőmérséklet függést Most nem vesszük figyelembe: Persze ezek a hatások adott esetben lehetnek lényegtelenek

30 Modellre egy tekercs mérésekor már feltétlenül szükség van © Farkas György : Méréstechnika …de sokszor nem lehet koncentrált elemekkel modellezni! tekercs vasmag Ideális induktivitás: Veszteséges induktivitás: Ha a szórt kapacitás sem hanyagolható el

31

32 MÉRÉS LÉNYEGE AZ ÖSSZEHASOLÍTÁS © Farkas György : Méréstechnika

33 A mérendőt általánosan elfogadott, állandó mennyiséget szolgáltató mértékkel hasonlítjuk össze.  Az összehasonlítás lehet közvetlen. Ekkor azonos dimenziójú mértéket és mérendőt hasonlítunk össze. Például hosszmérés (skálázott vonalzó melléhelyezése) Például időtartammérés (fix időközű órajelek + számlálás)  Az összehasonlítás lehet közvetett. Ekkor az összehasonlítás „áttételesen” valósul meg. Például távolságmérés lokátorral, (e.m. hullám terjedési sebessége + időtartam mérés) Például árammérés forgótekercses (Deprez) kéziműszerrel, (áram mágneses tere, forgató nyomaték + rugóerő) Például feszültségmérés digitális műszerrel (időállandó + időtartam) © Farkas György : Méréstechnika

34 A MÉRÉS ELEMEI MÉRÉSI ELV MÉRÉSI ELRENDEZÉS MÉRÉSI ELJÁRÁS © Farkas György : Méréstechnika

35 MÉRÉSI ELV A vonatkozó fizikai törvény és az ahhoz tartozó összefüggések Pl. R meghatározása ohm törvénnyel R=U/I Pl. a frekvencia meghatározása a periódusidő mérésével f = 1 / T © Farkas György : Méréstechnika

36 MÉRÉSI ELRENDEZÉS Kapcsolási rajz Mérőeszközök Segédeszközök © Farkas György : Méréstechnika Pl. Az ohm-törvény alapján végzett ellenállás mérésénél: voltmérő ampermérő telep

37 MÉRÉSI ELJÁRÁS Képletek alkalmazása Korrekciók végrehajtása Pl. ha műszer csúcsértéket mér, de szinuszra érvényes effektívet mutat U csúcs  1,41 U mutatott Pl. ha az ellenállás ohm-törvény alapján végzett mérésénél a voltmérő a mérendővel párhuzamosan kapcsolódik I tényleges = I mutatott - I voltmérő © Farkas György : Méréstechnika

38 MÉRENDŐ: © Farkas György : Méréstechnika D evice U nder T est MÉRŐESZKÖZ: M „DUT”

39 MÉRÉSI MÓDSZEREK LEOLVASÁS KIEGYENLÍTÉS HELYETTESÍTÉS © Farkas György : Méréstechnika

40 V = M M  V (pl. a mérőeszköz terhelése és/vagy a műszer hibája miatt ) DUT M © Farkas György : Méréstechnika LEOLVASÁS ??? V a „valódi” érték

41 © Farkas György : Méréstechnika PÉLDA LEOLVASÁSRA

42 © Farkas György : Méréstechnika DUT Norm I = V-N Ind. + -  Különbség képző KIEGYENLÍTÉS V N I

43 © Farkas György : Méréstechnika DUT Norm Ind. + -  KIEGYENLÍTÉS V N I ha I = 0 V = N

44 © Farkas György : Méréstechnika DUT Norm Ind. + -  KIEGYENLÍTÉS V N I de, ha I  0 V  N

45 © Farkas György : Méréstechnika PÉLDA KIEGYENLÍTÉSRE DUT ATT V GEN Feszültség erősítő Csillapító

46 © Farkas György : Méréstechnika PÉLDA KIEGYENLÍTÉSRE DUT GEN ATT V

47 © Farkas György : Méréstechnika PÉLDA KIEGYENLÍTÉSRE DUT GEN ATT V

48 DUT Norm. I = V Ind. © Farkas György : Méréstechnika HELYETTESÍTÉS V

49 © Farkas György : Méréstechnika DUT N = I I V=N Norm. ??? HELYETTESÍTÉS N

50 © Farkas György : Méréstechnika PÉLDA HELYETTESÍTÉSRE Mérendő egy készülék (DUT) jelkibocsátásának szintje DUT MV Az indikátor egy mérővevő GEN

51 © Farkas György : Méréstechnika PÉLDA HELYETTESÍTÉSRE Mérendő egy készülék (DUT) jelkibocsátásának szintje DUT GEN MV

52 DUT M LEOLVASÁS DUT N I HELYETTESÍTÉS © Farkas György : Méréstechnika DUT N I KIEGYENLÍTÉS MÉRÉSI MÓDSZEREK (ismétlés)

53 DUT M LEOLVASÁS DUT N I HELYETTESÍTÉS © Farkas György : Méréstechnika DUT N I KIEGYENLÍTÉS MÉRÉSI MÓDSZEREK …melyik a mérőeszköz…


Letölteni ppt "MÉRÉSTECHNIKA Alapfogalmak ©Farkas György : Méréstechnika."

Hasonló előadás


Google Hirdetések