Aparatul de masurat

Aparatul de masurat

Tehnica de masurare, cu ajutorul careia se efectueaza orice proces de masurare, contine pe lânga metoda de masurare si o a doua componenta : mijlocul de masurare - ca element "fizic" cu ajutorul caruia se aplica o metoda de masurare în scopul realizarii expe 13213s1813n rimentului ce conduce la determinarea valorii masurandului analizat.

Mijlocul de masurare, pe care - indiferent de complexitatea lui - îl vom denumi la modul generic aparat de masurat, este "plasat" între obiectul sau procesul analizat si operatorul care executa masurarea, figura 1.5,a. Ca urmare, sub forma sa cea mai simpla, un aparat de masurat poate fi considerat ca un diport caruia la intrare i se aplica un semnal X (v. fig. 1.5,b) prelevat de la obiectul analizat si care reprezinta masurandul, iar la iesire furnizeaza un semnal Y (un raspuns) sub o forma ce poate fi perceputa de operator ca rezultat al masurarii.

Fig. 1.5

În general, sau mai bine zis în cazurile reale, raspunsul Y nu depinde numai de marimea de intrare (semnalul X ), asa cum arata (1.5), ci si de alte marimi care influenteaza aparatul, fara a fi "utile" (adica supuse masurarii). Aceste marimi "perturbatoare" sunt denumite marimi de influenta ; asa sunt marimile ce reprezinta influenta mediului asupra aparatului de masurat (ca: temperatura, presiunea, umiditatea, vibratiile s.a.), marimi perturbatoare electromagnetice (determinate de: câmpurile electrice, câmpurile magnetice, undele electromagnetice, semnalele transmise prin reteaua comuna de alimentare cu energie electrica etc.). În afara marimilor de influenta, raspunsul (marimea de iesire a aparatului mai depinde si de comenzile care au fost date aparatului de masurat, prin elementele de comanda cu care marea majoritate a aparatelor sunt dotate.

De aceea, o reprezentare mai completa a aparatelor de masurat este data de schema din figura 1.6.

În cazul unui aparat de masurat cu m marimi de iesire (v. fig. 1.6) si m marimi de masurare (X₁, X₂, ...X_m), supus unor p marimi de influenta (s₁, s₂, ...,s_p) si prevazut cu q comenzi (c₁, c₂, ...,c_q) diferite, pentru fiecare marime de iesire se poate scrie o expresie de forma:

, unde i = 1, 2, ...,m;

Pentru anumite comenzi c_i , variatia marimii de iesire ΔY_i poate fi exprimata în functie de variatiile ΔX_i si Δs_i ; astfel, daca aceste variatii sunt suficient de mici în urma dezvoltarii în serie Taylor a functiei obtinem:

Aici derivatele partiale , reprezinta sensibilitatile utile ale aparatului de masurat, iar sunt asa numitele sensibilitati parazite ale aparatului. Sensibilitatile utile este bine sa fie cât mai mari, sa aiba valori precise si sa fie cât mai stabile în timp, deoarece ele determina în principal precizia aparatului si capacitatea lui de a masura fara alte influente valorile semnalelor de la intrare. Determinarea exacta a sensibilitatilor parazite nu este necesara, însa trebuie sa fie mici (sub anumite limite admise de clasa aparatului),pentru ca rezultatul ΔY sa depinda practic numai de ΔX , fara a fi alterat de variatiile Ds ale marimilor de influenta.

- intervalul de masurare (domeniul de masurare) care se exprima prin limitele, minima si maxima, ale valorilor ce pot fi masurate cu un aparat dat. Domeniul de masurare se împarte în mai multe subdomenii, numite game (scari) de masurare

- rezolutia reprezinta cea mai mica variatie a rezultatului masurarii care poate fi observata de operator pe dispozitivul de afisare de la iesirea aparatului de masurat si se exprima ca diferenta dintre doua numere consecutive ce pot fi percepute la afisaj.

- sensibilitatea (S) este raportul dintre variatia DY a marimii de iesire si variatia corespunzatoare D X a marimii de intrare.

-sensibilitatea relativa (Sr) se defineste numai pentru aparatele cu marimi de iesire electrica sau la convertoarele (traductoarele) utilizate la masurari:

constanta aparatului (K) se defineste numai pentru aparatele de masurat la care sensibilitatea nu depinde de marimea de intrare X

prag de sensibilitate dS prin care se întelege cea mai mica variatie a masurandului ce poate fi pusa în evidenta cu ajutorul aparatului de masurat, în conditii reale de functionare a lui. Acest parametru determina: precizia maxima pe care o poate avea un aparat de masurat si valoarea minima masurabila a masurandului. El depinde, în principal, de: rezolutia aparatului de masurat, de perturbatiile (proprii si exterioare aparatului) si de sensibilitatea indicatorului de nul (la aparatele care folosesc la masurare metodele de zero);

precizia instrumentala este calitatea aparatului de a da rezultate cât mai apropiate de valoarea adevarata a masurandului si ea se exprima printr-un numar numit clasa de precizie a aparatului (sau, pe scurt, clasa aparatului) care se determina în functie de eroare maxim tolerata.

- supraîncarcabilitatea reprezinta capacitatea aparatului de a suporta o valoare de intrare mai mare decât valoarea maxima de regim permanent, pe o anumita durata ("scurta" sau "lunga" ce se precizeaza), fara ca parametrii de functionare ai instrumentului sa se modifice;

- fiabilitatea metrologica este data de catre durata de timp (pe termen lung) în care aparatul functioneaza stabil (adica încadrat în limitele parametrilor de performanta, în special clasa de precizie).