12
Цветан Гавровски: ОСНОВИ НА МЕРНАТА ТЕХНИКА ВОВЕД 1. ОСНОВНИ ПОИМИ И ДЕФИНИЦИИ ВО МЕРНАТА ТЕХНИКА Мерната техника е заедничка врска на сите научни гранки. Како наука, таа го завзема значајното место меѓу природните и техничките науки. Науката за мерење - метрологија (грчки: μετρον − мерка, λογοσ − наука) е наука која опфаќа: општа теорија на мерења единици за физичките големини методи за определување точност на мерење методи за мерење физички големини реализација и одржување еталони развој и изработка на мерни уреди обработка и анализа на резултати од мерења осигурување единство на мерењата Мерната техника е дел од метрологијата која ги опфаќа проблемите од применлива гледна точка: конкретни методи и мерни уреди за различни научни и технички области и оценка на точноста на извршените мерења. Електричните мерења се дел од метрологијата кој се бави со општо теоретски прашања на метрологијата, нивната практична примена за мерење електрични големини, како и практична примена при мерење разни неелектрични физички големини со електрични методи и уреди. Развојот на електричните мерења како за електрични, така и за неелектрични големини се должи на значајните особености на електричните сигнали: лесно пренесување на растојанија преобразување по големина и вид запишување и меморирање развиена математичка обработка лесно воведување во системите за автоматско управување Со електричните мерења се овозможува електричните и магнетните големини кои не можат да се примат преку природните сетила на човекот, објективно да се откриваат и оценуваат. Мерење и контрола Мерењето е множество експериментални постапки чија цел е да се одреди вредноста на одредена физичка големина. Основните карактеристики на една големина се нејзината природа (квалитет) и нејзината количина (квантитет). Затоа резултатот од мерeњето на една големина се изразува со бројна вредност (ни ја дава количината) и со ознака за соодветната мерна единица (што ни ја покажува нејзината природа): A aA = (1.1) Во изразот 1.1: А - е мерена големина; а - е бројна вредност на мерената големина; A - е мерна единица. Практички со мерењето се определува соодносот меѓу вредностите на мерената големина и усвоената единица мерка. Мерната единица е одредена големина, усвоена со договор, за квантитативно изразување на еднородни големини. Не постои апсолутно точно репродуцирана мерна единица. Од овие причини бројната вредност во резултатот од мерењето се разликува од поимот број во математиката. Бројот во математиката претставува точно определена вредност, додека бројната вредност во резултатот од мерењето треба да се сфати како бројка во одреден интервал. Ова е од причина што не постои апсолутно точно мерење, односно секое мерење содржи неизбежни грешки. Значи, при мерењето добиваме резултат кој се наоѓа во некој интервал. Токму во тој ПОГЛАВЈЕ 1 1

1 ОСНОВНИ ПОИМИ И ДЕФИНИЦИИ ВО МЕРНАТА ТЕХНИКАtempus-19010.feit.ukim.edu.mk/html/materials/glava1.pdf · Дискретен сигнал се

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 1 ОСНОВНИ ПОИМИ И ДЕФИНИЦИИ ВО МЕРНАТА ТЕХНИКАtempus-19010.feit.ukim.edu.mk/html/materials/glava1.pdf · Дискретен сигнал се

Цветан Гавровски: ОСНОВИ НА МЕРНАТА ТЕХНИКА

ВОВЕД 1. ОСНОВНИ ПОИМИ И ДЕФИНИЦИИ ВО МЕРНАТА ТЕХНИКА Мерната техника е заедничка врска на сите научни гранки. Како наука, таа го завзема значајното место меѓу природните и техничките науки. Науката за мерење - метрологија (грчки: μετρον − мерка, λογοσ − наука) е наука која опфаќа: • општа теорија на мерења • единици за физичките големини • методи за определување точност на мерење • методи за мерење физички големини • реализација и одржување еталони • развој и изработка на мерни уреди • обработка и анализа на резултати од мерења • осигурување единство на мерењата Мерната техника е дел од метрологијата која ги опфаќа проблемите од применлива гледна точка: конкретни методи и мерни уреди за различни научни и технички области и оценка на точноста на извршените мерења. Електричните мерења се дел од метрологијата кој се бави со општо теоретски прашања на метрологијата, нивната практична примена за мерење електрични големини, како и практична примена при мерење разни неелектрични физички големини со електрични методи и уреди. Развојот на електричните мерења како за електрични, така и за неелектрични големини се должи на значајните особености на електричните сигнали: • лесно пренесување на растојанија • преобразување по големина и вид • запишување и меморирање • развиена математичка обработка • лесно воведување во системите за автоматско управување Со електричните мерења се овозможува електричните и магнетните големини кои не можат да се примат преку природните сетила на човекот, објективно да се откриваат и оценуваат. Мерење и контрола Мерењето е множество експериментални постапки чија цел е да се одреди вредноста на одредена физичка големина. Основните карактеристики на една големина се нејзината природа (квалитет) и нејзината количина (квантитет). Затоа резултатот од мерeњето на една големина се изразува со бројна вредност (ни ја дава количината) и со ознака за соодветната мерна единица (што ни ја покажува нејзината природа): A a A= (1.1) Во изразот 1.1: А - е мерена големина; а - е бројна вредност на мерената големина; A - е мерна единица.

Практички со мерењето се определува соодносот меѓу вредностите на мерената големина и усвоената единица мерка. Мерната единица е одредена големина, усвоена со договор, за квантитативно изразување на еднородни големини. Не постои апсолутно точно репродуцирана мерна единица. Од овие причини бројната вредност во резултатот од мерењето се разликува од поимот број во математиката. Бројот во математиката претставува точно определена вредност, додека бројната вредност во резултатот од мерењето треба да се сфати како бројка во одреден интервал. Ова е од причина што не постои апсолутно точно мерење, односно секое мерење содржи неизбежни грешки. Значи, при мерењето добиваме резултат кој се наоѓа во некој интервал. Токму во тој

ПОГЛАВЈЕ 1 1

Page 2: 1 ОСНОВНИ ПОИМИ И ДЕФИНИЦИИ ВО МЕРНАТА ТЕХНИКАtempus-19010.feit.ukim.edu.mk/html/materials/glava1.pdf · Дискретен сигнал се

Цветан Гавровски: ОСНОВИ НА МЕРНАТА ТЕХНИКА

интервал се наоѓа вистинската или точната вредност, а резултатот е поточен доколку тој интервал е потесен. Интервалот во кој се наоѓа точната вредност е познат како интервал на неодреденост. Резултатот од мерењето треба да ја содржи измерената вредност и интервалот на неодреденост. Границите кои го одредуваат интервалот на неодреденост зависи од повеќе фактори, меѓу кои секако и квалитетот на уредот со кој е извршено мерењето. Тоа значи дека при било кое мерење резултатот од мерењето е одредена бројна вредност која припаѓа на некој интервал. Доколку тој интервал е потесен, мерењето е поточно. Значи, мерењето е процес на примање и трансформирање информации за мерената големина со цел да се стесни нејзиниот интервалот на неодреденост. Резултатот од мерењето секогаш се состои од интервалот во кој се наоѓа точната вредност. Контролата е познат процес при кој експериментално се потврдува дали бројната вредност на контролираната големина соодветствува на претходно зададено множество можни вредности. Од ова произлегува дека резултатите од мерењето може да се користат за контрола, но, обратното не е можно. Имено, не е најдена конкретна точна вредност на големината. 1.1 МЕРНА ИНФОРМАЦИЈА И МЕРНИ СИГНАЛИ Мерна информација (латински: informatio) се податоци за вредноста на некоја физичка големина. Мерењето е информациски процес, а информацијата е севкупност од податоци кои ја намалуваат почетната неопределеност на нашите познавања за даден објект. За еден обсервиран објект од особен интерес се неговите квантитативни карактеристики. Тие се добиваат со мерења. Материјален носител на информацијата е сигналот. Сигнал (латински: signum) претставува големина или физички процес кој зависи од време, просторни координати или пак од некоја друга независна променлива. Најчесто сигналите се континуална (непрекината) функција од време - континуални. Доколку амплитудата на ваквиот сигнал може да поприми било која вредност од некое дозволено подрачје, континуалниот сигнал е аналоген. Информацијата која се пренесува е непрекината големина, а амплитудата на сигналот во одреден момент е информациски параметар. Сигналот може да биде дефиниран во дискретни временски моменти. Таквиот сигнал е дискретен. Дискретен сигнал се претставува со низа од броеви кои ја претставуваат амплитудата на сигналот во моменти кога тој е дефиниран. Амплитудата на дискретните сигнали е континуална големина во некое дозволено подрачје. Доколку амплитудата на дискретниот сигнал се дискретизира (квантизира), сигналот е дигитален. Информацијата која се пренесува се содржи во бројка или пак во местоположба на елементите на сигналот во време или простор. Сигналот покрај информациски, може да има и неинформациски параметри. На сл. 1.1а, прикажан е аналоген мерен сигнал, напон во функција од температура, uT=f(T). Ваквиот сигнал, на пример, може да се добие на излезот од еден термопреобразувач - термодвојка. Во зависност од температурниот амбиент во кој е сместена термодвојката, на нејзиниот излез се добива термоелектромоторна сила. Со мерење на uT во секој момент имаме информација за температурата T. Значи, измерената вредност uT е аналоген информациски параметар. На сл. 1.1б, прикажан е мерен сигнал, температура во функција од фреквенција T=f(f). Сигналот се состои од импулси со константна амплитуда, а фреквенцијата на овие импулси зависат од температурата. Во овој случај информациски параметар е фреквенцијата. Амплитудата на импулсите е неинформациски параметар.

ПОГЛАВЈЕ 1 2

Page 3: 1 ОСНОВНИ ПОИМИ И ДЕФИНИЦИИ ВО МЕРНАТА ТЕХНИКАtempus-19010.feit.ukim.edu.mk/html/materials/glava1.pdf · Дискретен сигнал се

Цветан Гавровски: ОСНОВИ НА МЕРНАТА ТЕХНИКА

UT

T UT

T

Сл.1.1 Параметри на мерен сигнал

Мерење е изнаоѓање на вредноста на физичка големина по експериментален пат со помош на специјални технички уреди. Најчесто, мерењето е повеќеоперациска постапка составена од: • мерна преобразба - операција при која влезниот сигнал се пробразува во излезен, а

информацискиот параметар на излезниот сигнал е функционално поврзан со информацискиот параметар на влезниот сигнал. Во оваа операција имаме преобразба на еден вид енергија во друг. Техничките уреди со кои се остварува оваа операција се познати како мерни преобразувачи.

• Споредба на две еднородни големини - операција при која се определува дали споредбените големини се еднакви. Техничките уреди со кои се остварува оваа операција се познати како компаратори.

• Добивање големина со зададена вредност - операција при која се добива излезна големина со претходно зададена вредност. Техничките уреди со кои се остварува оваа операција се познати како еталони.

1.2 МЕРЕЊА И ОСНОВНИ МЕРНИ ПОСТАПКИ Мерењето претставува одредена постапка - процес. Исходот во една мерна постапка е квантитативна оценка за одреден мерен објект. Резултатот од мерењето се изразува во вид на именуван број. Мерниот систем чини целина која има за цел да ја одреди мерената големина од објектот на мерење. Тоа се остварува со споредба на мерената големина со истородна референтна големина, а резултатот од мерењето, како мерна информација, се соопштува на корисникот. По начинот на добивање на резултатот за мерената големина и за грешките на мерењето разликуваме две основни мерни постапки: директни и индиректни. Мал е бројот на мерливите големини кои може директно да се измерат. Од големиот број електрични големини се покажува дека само: струјата, напонот и моќноста може директно да се детектираат, односно мерат. Освен за наведените електрични големини тоа важи и за мерење на временски интервали. Со мерењето на овие четири големини се остварува мерење и на сите други електрични големини. Од повеќе практични причини, мерењето на многу неелектрични големини се остварува по електричен пат. За оваа цел, неелектричните големини со соодветни преобразувачи се преобразуваат во електрични, а потоа со мерење на електричниот сигнал на излез од преобразувачот се добива резултат пропорционален на мерената големина. Правилното одвивање на еден мерен процес е преку соодветен мерен систем. На сл. 1.2 дадена е блок - структура на општ мерен процес.

ПОГЛАВЈЕ 1 3

Page 4: 1 ОСНОВНИ ПОИМИ И ДЕФИНИЦИИ ВО МЕРНАТА ТЕХНИКАtempus-19010.feit.ukim.edu.mk/html/materials/glava1.pdf · Дискретен сигнал се

Цветан Гавровски: ОСНОВИ НА МЕРНАТА ТЕХНИКА

МЕРНАМЕРЕН ОБЈЕКТ

МЕРЕН УРЕД

ИНФОРМАЦИЈА

Сл.1.2 Блок-структура на општ отворен мерен процес

Блок-структурата на сл.1.2 е позната како отворен мерен процес. При ваквата постапка, преку соодветен мерен уред се добива мерна информација за објектот на мерење. Зависно од целта која треба да се оствари со мерниот систем, мерниот процес може да биде и затворен. Тоа е процес кој содржи систем за управување и контрола. Неговата задача е да оствари одредени постапки во мерниот процес. Ваквите системи може да бидат рачни, полуавтоматски или автоматски. На сл. 1.3 дадена е општа блок - структура на затворен мерен процес.

МЕРЕН ОБЈЕКТ

МЕРЕН УРЕД

КОНТРОЛА И УПРАВУВАЊЕ

МЕРНА

ИНФОРМАЦИЈА

Сл.1.3 Општа блок - структура на затворен мерен процесс

За остварување на одредено мерење потребно е да се примени соодветна мерна постапка - метода. Постојат непосредни и посредни методи. Непосредните се остваруваат во отворени мерни процеси, во кои резултатот од мерењето се добива директно со помош на соодветен мерен уред. Посредните методи се остваруваат со затворени мерни процеси, а се засновани врз споредување на мерената големина со друга позната еднородна големина - мерка. Овие методи може да бидат диференцијални или нулти. При диференцијалната постапка (сл. 1.4а), мерената големина (x) се споредува со друга еднородна големина со позната константна вредност (xc). Споредбата се остварува со мерно коло за споредба - компаратор. На излезот од колото за споредба се добива разликата од мерената и споредбената вредност ( Δ x). Резултатот од мерењето е збир од вредноста на споредбената големина и измерената разлика ( Δ x).

Xi XC=const

ΔX=Xi-XC

Xi XC=reg.

ΔX=0

КОЛО ЗА СПОРЕДБА КОЛО ЗА СПОРЕДБА

а) диференцијална метода б) нулта метода

Сл.1.4 Затворен мерен процес-посредна мерна метода

ПОГЛАВЈЕ 1 4

Page 5: 1 ОСНОВНИ ПОИМИ И ДЕФИНИЦИИ ВО МЕРНАТА ТЕХНИКАtempus-19010.feit.ukim.edu.mk/html/materials/glava1.pdf · Дискретен сигнал се

Цветан Гавровски: ОСНОВИ НА МЕРНАТА ТЕХНИКА

Во нултата метода, на споредбената еднородна големина ( xc) може да и се менува вредноста. Резултатот од мерењето се добива кога ќе се изедначат мерената и споредбената големина. Тогаш на излезот од мерното коло за споредба се добива вредност нула и при тоа мерената големина е еднаква со споредбената. Во зависност од состојбата на мерената големина и процесот на мерењата разликуваме: • статички мерења (вредностите не се менуваат во процесот на мерењето) • динамички мерења (вредностите се менуваат во процесот на мерењето) Често пати, за разлика од еднократните мерења во мерната практика се наложува да се прават повеќекратни - повторливи мерења на една иста мерена големина. Ваквите мерења се познати како повторливи или статистички. Мерењата се одвиваат со исти мерни постапки и во исти услови. Со статистичка обработка на резултатите од повторливите мерења може да се дојде до важни податоци за елиминирање на одредени грешки во мерната постапка. 1.3 МЕРНИ УРЕДИ Мерните уреди се технички направи со кои се остварува еден мерен процес. Тие треба да имаат нормирани метролошки карактеристики. Зависно од намената може да бидат елементарни или сложени. Елементарните се наменети за извршување на одделна мерна операција. Овде спаѓаат: мерните преобразувачи, уредите за споредување и еталоните. Сложените мерни уреди служат за покривање целосни мерни постапки. Овде спаѓаат: мерни инструменти и мерни системи. Мерни преобразувачи. Тоа се мерни направи кои со нормирана точност вршат преобразба на една физичка големина во друга. Мерните преобразувачи ниту ја чуваат ниту пак ја репродуцираат мерната единица. Тие не се употребуваат автономно. Мерните преобразувачи се мерни елементи кои на нивниот излез даваат излезна големина во даден сооднос со влезната големина. Според физичката суштина на влезната и излезната големина разликуваме преобразувачи кои преобразуваат: • електрична во електрична големина • магнетна во електрична • електрична во магнетна • неелектрична во електрична и • електрична во неелектрична големина. Според карактерот на преобразбата, постојат: • аналогно-аналогни (A/A) • аналогно-дигитални (A/D) • дигитално-аналогни (D/A) На сл. 1.5 даден е блок-приказ на симболи на некои видови мерни преобразувачи.

ПОГЛАВЈЕ 1 5

Page 6: 1 ОСНОВНИ ПОИМИ И ДЕФИНИЦИИ ВО МЕРНАТА ТЕХНИКАtempus-19010.feit.ukim.edu.mk/html/materials/glava1.pdf · Дискретен сигнал се

Цветан Гавровски: ОСНОВИ НА МЕРНАТА ТЕХНИКА

X Y

AC

DC

I U

U f

Општ мерен преобразувач

Преобразувач од наизмени- чен во еднонасочен напон

Преобразувач од струја во напон

Преобразувач отпор-напон

Преобразувач напон-фреквенција

Преобразувач од аналогна во дигитална големина

Преобразувач-струен мерен трансформатор

Преобразувач-напонски мерен трансформатор

R

U

A

D

Сл.1.5 Блок-приказ на симболи на различни преобразувачи

ПОГЛАВЈЕ 1 6

Page 7: 1 ОСНОВНИ ПОИМИ И ДЕФИНИЦИИ ВО МЕРНАТА ТЕХНИКАtempus-19010.feit.ukim.edu.mk/html/materials/glava1.pdf · Дискретен сигнал се

Цветан Гавровски: ОСНОВИ НА МЕРНАТА ТЕХНИКА

ПОГЛАВЈЕ 1 7

На сл. 1.6 даден е шематски приказ на програмабилен мерен преобразувач, од типот A/A; A/D наменет за мерње напон, струја, активна и реактивна моќност, фреквенција, и фактор на моќност. Преобразувачот има три напонски и три струјни влезови, три аналогни и еден дигитален излез, како и сериски интерфејс за комуницирање со компјутер.

AC

RS 232 RS 485 ~

DIGU~

IL1

IL2

IL3

UL1

UL2

UL3

N

D1

A1

A2

A3

Сл.1.6 Блок приказ на преобразувач за електрични големини

во енергетски системи (SIMEAS T-SIEMENS) Ваквиот преобразувач има три електрички изолирани аналогни излези, дигитален излез и сериски интерфејс. Секој од аналогните излези може да се употреби за поединечно мерење (струја, напон, активна моќност, реактивна моќност). Аналогните излезни сигнали се за стуи од 0-10mA, а за напон од 0-10V, но може програмски да се менуваат со други вредности. Дигиталниот излез е за компјутерска обработка на резултатите. Влезните струи и напони се за максимум 10A односно 600V во фреквентно подрачје од 45 до 65Hz. Врската на преобразувачот со персонален компјутер (PC) е со кабел, а производителот има изготвен соодветен Windows софтвер, со кој може едноставно да се вршат наведените мерења и параметрите да се пренесуваат преку сериски интерфејс. Уреди за споредување. Тоа се активни мерни склопови. Зависно од видот на влезните сигнали може да бидат аналогни или дигитални. Познати се уште и како детектори на нееднаквост. Кога нееднаквоста е разлика меѓу две еднородни големини (напон или струја), детекторот го нарекуваме компаратор. Како резултат на споредувањето на влезната големина X со споредбената Xk на излезот од компараторот се добива активен сигнал Y. На сл. 1.7 прикажана е општа блок структура на компаратор. Зависно од начинот на реагирање на компараторот на соодносот меѓу влезните големини, разликуваме еднополарни и двополарни. Кај еднополарните компаратори на излезот се формираат две различни нива и тоа: ниво кое соодветствува кога за влезните големини важи Xk<X и второ ниво кога Xk>X. Двополарните компаратори формираат три различни нива зависно од тоа дали: Xk<X; Xk=X или Xk>X.

Page 8: 1 ОСНОВНИ ПОИМИ И ДЕФИНИЦИИ ВО МЕРНАТА ТЕХНИКАtempus-19010.feit.ukim.edu.mk/html/materials/glava1.pdf · Дискретен сигнал се

Цветан Гавровски: ОСНОВИ НА МЕРНАТА ТЕХНИКА

ПОГЛАВЈЕ 1 8

x y

Δx=x-xk КОМПАРАТОР

xk

Сл.1.7 Блок структура на компаратор Компараторите се електронски склопови изведени со дискретни компоненти или во интегрирана техника. Составени се од засилувачи и тригер коло кое скоковито ја менува излезната состојба. Најчесто се градат за еднонасочни напони, а многу поретко за еднонасочни струи. За мерни цели, компараторите треба да се одликуваат со метролошки каректеристики, односно со голема точност и брзина на работа. Еталони. Тоа се мерни средства наменети за верифицирање на мерните единици. За да се измери некоја големина потребно е да се направи нејзина споредба со усвоена мерна единица за таа големина. Јасно дека мерењата ќе бидат поточни доколку со поголема точност е утврдена односно дефинирана мерната единица. Единиците мора да бидат што е можно попрецизно утврдени и во текот на времето да бидат непроменливи. Особено внимание се посветува на репродуцирањето на точно дефинираните мерни единици. Врз основа на дефинициите на мерните единици, истите се материјализираат. Основната карактеристика на еден еталон е да може да ја повторува единицата на дадената големина, да има можност да се пренесува на други мерни инструменти кои се карактеризираат како секундарни, работни еталони. Значи, еталонот е материјализирана мерна единица, мерен инструмент или мерен систем наменет да остварува, чува и повторува мерна единица. Еталоните со законски документи, на ниво на една држава се верифицирани како национални, примарни или државни. Тие во рамките на една држава служат како основа за потврдување на вредноста на сите други еталони за дадена големина. Еталоните признати со меѓународен договор како меѓународна основа за утврдување на вредноста на сите други еталони за дадена големина се меѓународни. Примарните еталони служат за репродуцирање на одредена мерна единица со највисоки метролошки особини во дадена научна област. Тие не се употребуваат за директно мерење, туку за споредување со секундарните еталони. Секундарните еталони се споредуваат (еталонираат) со примарните, а потоа служат за проверка (споредба или калибрирање) на работните еталони. Секундарни еталони со кои се споредуваат еталоните од понизок ред на точност се познати како референтни еталони. Работните еталони се наменети за оверка на мерните инструменти. Тие претходно се еталонираат со референтните. Мерни инструменти, се технички направи наменети за вообличување на сигналот - носител на мерната информација во форма достапна за директно примање од страна на корисникот. Мерните инструменти чии покажувања се непрекината функција на мерената големина се аналогни. Тоа се мерни инструменти кај кои показниот дел е со придвижен механизам, пример мерен механизам со стрелка. Инструментите кои работат со преобразба на аналогната големина во дискретен сигнал, а резултатот на мерење се покажува на екран во вид на број се дигитални. Карактеристично за нив е дека немаат подвижни делови и дека даваат мерна информација која може директно да се обработува со компјутер.

Page 9: 1 ОСНОВНИ ПОИМИ И ДЕФИНИЦИИ ВО МЕРНАТА ТЕХНИКАtempus-19010.feit.ukim.edu.mk/html/materials/glava1.pdf · Дискретен сигнал се

Цветан Гавровски: ОСНОВИ НА МЕРНАТА ТЕХНИКА

ПОГЛАВЈЕ 1 9

Мерни системи се функционални целини од мерни уреди за повеќе физички големини. Најчесто содржат и склопови за математичка обработка на информацијата со цел да се добие прикладен сигнал за контрола и управување на истражуваниот објект. 1.4 МЕРНИ ЕДИНИЦИ Со цел да се постигнат единствени критериуми како во научноистражувач ата работа така и во производството, резултатите од мерењата неопходно е да се изразуваат со единствени мерни единици. Важечки мерен систем во светот, кој со соодветен закон е на сила и во нашата држава е меѓународниот систем SI (Sisteme International). Meѓунaродниот мерен систем единици (SI) се состои од: • основни мерни единици • изведени мерни единици Употребата на овие мерни единици е задолжителна. Употребата на други мерни единици е исклучок и тоа доколку е регулирано со законот за мерни единици и мерила. Во табелата 1.1 даден е преглед на основните мерни единици

Табела 1.1 Основни мерни единици

ОСНОВНА ГОЛЕМИНА ОСНОВНА МЕРНА ЕДИНИЦА ___________________________________ име ознака

должина метар m маса килограм kg време секунда s електрична струја Ампер A термодинамичка температура Келвин K јачина на светлина кандела cd количина на материја мол mol

Основните единици се определени на следниов начин: • Метар (m) е должина на патеката што го минува светлината во вакуум за време од 1/299 792 458-

ми дел од секундата. • Килограм (kg) е маса еднаква со масата на меѓународниот прототип - еталон на килограмот. • Секунда (s) е време кое е еднакво на 9 192 631 770 периоди на зрачењето кое соодветствува на

преодот меѓу две хиперфини нива на основната состојба на атомот на цезиум 133 (133Cs). • Ампер (A) е јачина на постојана електрична струја која, кога се одржува во два ранмни паралелни

проводници, со неограничена должина и занемарливо мал кружен попречен пресек, а се наоѓаат во вакуум на меѓусебно растојание од еден метар, произведува сила меѓу тие проводници од

Њутни по метар од нивната должина (N/m). 7102 −⋅• Келвин (K) е термодинамичка температура која е еднаква на 1/273,16 од термодинамичката

температура на тројната точка на водата. • Мол (mol) е количина материја на систем кој содржи толку елементарни единки, колку што има

атоми во 0,012 килограми (kg) на јагленород 12 (12C). • Кандела (cd) е светлосна јачина на извор кој во одреден правец емитира монохромно зрачење со

фреквенција од херци (Hz) и чија енергетска јачина во тој правец е 1/683 вати по стерадијан (W/sr).

540 1012⋅

Дополнителните единици во меѓународниот систем единици се: единицата за агол во рамнина - радијан (rad) и единицата за просторен агол - стерадијан (sr).

Page 10: 1 ОСНОВНИ ПОИМИ И ДЕФИНИЦИИ ВО МЕРНАТА ТЕХНИКАtempus-19010.feit.ukim.edu.mk/html/materials/glava1.pdf · Дискретен сигнал се

Цветан Гавровски: ОСНОВИ НА МЕРНАТА ТЕХНИКА

ПОГЛАВЈЕ 1 10

Со основните единици се формираат изведените. За електромагнетните големини потребни се основните единици: m, kg, s, A; за топлотните големини: m, kg, s, K; за светлосните големини: m, kg, s, cd и за големините во физичката хемија и молекуларната физика: m, kg, s, mol. Во табелата 1.2 даден е приказ на некои изведени мерни единици кои имаат посебно име и симбол.

Табела 1.2 Изведени мерни единици

Големина име на единицата ознака Фреквенција Херц Hz Сила Њутн N Притисок Паскал Pa Енергија, работа и количина топлиина Џул J Моќност, енергетски флукс и термички флукс Ват W Количество електричество Кулон C Електричен напон, електромоторна сила и електричен потенцијал

Волт V

Електрична капацитивност Фарад F Електрична отпорност Ом Ω Електрична проводност Сименс S Магнетен флукс Вебер Wb Магнетна индукција Тесла T Индуктивност Хенри H Светлосен флукс Лумен lm Осветленост Лукс lx Радиоактивност Бекерел Bq Доза на јонизирачко зрачење Греј Gy

Дел од метрологијата кој се однесува на мерните единици, методите на мерење и мерните инструменти, во поглед на техничките барања и правните прописи е познат како законска метрологија. Законската метрологија има за цел да обезбеди јавна гаранција во смисла на сигурност и соодветна точност на мерењата. Во секоја модерна држава со законската метрологија управува државен орган - национална служба за законска метрологија. Со цел да се оствари компатибилност во производството, науката, трговијата, стопанството, и тоа како на национално така и на светско ниво, неопходно е да постои единство на мерењата. Во областа на законската метрологија, на меѓународен план, од особено значење се: меѓународната организација за тегови и мерки и меѓународната организација за законска метрологија, преку кои се остварува единството во мерната техника. Меѓународната организација за тегови и мерки своите задачи ги реализира преку: Генералната конференција за тегови и мерки (Conference Generale des Poids et Mesures-CGPM), Меѓународниот комитет за тегови и мерки (Comite’ International des Poids et Mesures-CIPM) и Меѓународното биро за тегови и мерки (Bureau International des Poids et Mesures-BIPM). Република Македонија од октомври 1994 година е членка на меѓународната организација за законска метрологија (Organisation Internationale de Metrologie Legale - OIML).

Page 11: 1 ОСНОВНИ ПОИМИ И ДЕФИНИЦИИ ВО МЕРНАТА ТЕХНИКАtempus-19010.feit.ukim.edu.mk/html/materials/glava1.pdf · Дискретен сигнал се

Цветан Гавровски: ОСНОВИ НА МЕРНАТА ТЕХНИКА

ПОГЛАВЈЕ 1 11

Во нашата земја важи Македонскиот Стандард - МКС, со кој се наложуваат следниве барања: • резултатите од мерењата да бидат изразени со одредена точност во важечки мерни единици од SI

системот, • средствата за мерење произведени кај нас или увезени се подложни на проверки, • стандардизирани постапки при одредени испитувања. Со овие барања се обезбедува национална и меѓународна усогласеност на мерните резултати на било која големина (се остварува мерно единство). За таа цел Државниот Завод за Стандардизација и Метрологија потврдува овластени метролошки лаборатории кои се оспособени да вршат проверки на средствата за мерење кои се употребуваат во земјата. Тие се опремени со национални-примарни еталони. По пат на споредба и контрола со примарните еталони се проверуваат секундарните, односно работните еталони кои се употребуваат во практиката. Значи, мерните инструменти со кои се извршуваат одредени мерења се споредуваат (еталонираат) со националните еталони и со тоа се обезбедува единство на мерењата во земјата, а со споредување на националните еталони со меѓународно признатите еталони се обезбедува единство на мерењата во светски размери. На сл.1.8 е прикажана метролошката лабораторија на Факултетот за електротехника и информациски технологии во Скопје, овластена лабораторија за електрични големини.

Сл.1.8 Метролошка лабораторија за електрични големини (Факултет за електротехника и информациски технологии ‡ Скопје)

На сл. 1.9 е прикажан еталон на еднонасочен напон. Тоа е прецизен уред кој овозможува добивање три константни напони со стандардни вредности од: 10 В и мерна неодреденост од ±3·10–6 за една година, значи (10 ±3·10–6 ) V, (1,018 ±12·10–6) V годишно и репродукција на (1±12·10–6) V за една година. За да се запазат декларираните вредности, овој уред треба еднаш годишно да се споредува (баждари, калибрира или еталонира) со меѓународен еталон.

Page 12: 1 ОСНОВНИ ПОИМИ И ДЕФИНИЦИИ ВО МЕРНАТА ТЕХНИКАtempus-19010.feit.ukim.edu.mk/html/materials/glava1.pdf · Дискретен сигнал се

Цветан Гавровски: ОСНОВИ НА МЕРНАТА ТЕХНИКА

ПОГЛАВЈЕ 1 12

Сл.1.9 Еталон за еднонасочен напон (FLUKE) (Факултет за електротехника и информациски технологии ‡ Скопје)

Еталон за проверка (калибрирање) на инструментите за мерење електрични големини е прикажан на сл. 1.10 Со него може да се врши проверка на мерните инструменти за следниве електрични големини: еднонасочен напон (VDC), наизменичен напон (VAC), еднонасочна струја (ADC), наизменична струја (ACA), моќност (POWER), отпор (RESISTANCE), капацитет (CAPACITANCE), фреквенција (FREQUENCY).

Сл.1.10 Еталон-калибратор за мерните инструменти (FLUKE) (Факултет за електротехника и информациски технологии ‡ Скопје)

Со помош на овој еталон-калибратор се врши калибрирање на мерните инструменти, а секој проверен инструмент што ги задоволува бараните критериуми според важечките стандарди добива жиг-маркичка со кој се гарантира неговата точност. Изгледот на овој жиг е прикажан на сл. 1.11. Секако дека и овој еталон-калибратор е подложен на периодично калибрирање со меѓународен еталон.

MK2006

Сл. 1.11 Изглед на жиг-маркичката за проверен мерен инструмент