Metrologija_1

7/29/2019 Metrologija_1

1/22

UVOD U

METROLOGIJU

Merenje je nastalo kao rezultat potrebe za kvantitativnimkarakterisanjem prirodnih pojava, a direktno je rezultatopaanja i potrebe za poredjenjema.

U anglosaksonskoj literaturi preovladjuje miljenje da je dokvalitativne promene na relaciji POSMATRANJE MERENJE dolo u 17. veku kada je Frensis Bekon (francuski

filozof) rekao da se bezbez mogunostimogunosti ostvarenjaostvarenjakvantitativnihkvantitativnih merenja,merenja, naukanauka neenee razvijatirazvijati.


2/22

ta je Merenje ?ta je Merenje ?

MERENJE je skup eksperimentalnihpostupaka koji imaju za cilj odredjivanjejedne veliine, ili

MERENJE je proces poredjenja

vrednosti nepoznate veliine sa veliinomkoja je uzeta za jedinicu mere.

NNauka ko a se baviauka ko a se bavi::

ta je Metrologija ?

realizacijom i odravanjem etalonarealizacijom i odravanjem etalona

metodama merenja pre svega fizikihmetodama merenja pre svega fizikihveliinveliinaa,,

obradom i analizom izmerenih rezultataobradom i analizom izmerenih rezultata..

razvojem i izradom mernih sredstavarazvojem i izradom mernih sredstava,, iiz ve na,z ve na,


3/22

Metrologiju moemo podeliti na:

1. zakonsku metrologiju (regulativu),

2. industrijsku metrologiju, i

3. naunu metrologiju.

Zakonska metrologijaZakonska metrologija

Oblast koju regulie drava zakonima ipropisima. Zakonska metrologija obezbedjuje:merno jedinstvo u zemlji, razvoj metrologije u

skladu sa tehnolokim razvojem zemlje,poveanje kvaliteta roba i usluga, zatitupotroaa u kupoprodajnim odnosima, ikontrolisanu zatitu ovekove ivotne i radnesredine.


4/22

Industrijska metrologija

Oblast koja omoguuje da se industrijski i drugiproizvodi izradjuju u skladu sa medjunarodnim iregionalnim standardima.

Industrijska metrologija standardizacija (CE,TV, ..), garantovanje kvaliteta (ISO).

Kvalitet proizvoda predstavlja skup osobina kojimse ostvaruje kvalitet rada i ivljenja ocenjivanjekvaliteta je merenje karakteristika veliina.

Nauna metrologija

Oblast koja objedinuje razvojni i naunoistraivaki rad u oblasti metrologije, i kojaukljuuje merenje najvee tanosti i

.


5/22

DEFINICIJEDEFINICIJE

Fizika veliina je osobina pojave, tela ili supstancekoja moe da se razlikuje kvalitativno i odredikvantitativno.

nezavisna od bilo koje druge veliine.

Izvedena fizika veliina se moe definisati kaofunkcija osnovnih veliina tog sistema.

DEFINICIJEDEFINICIJE

Merna jedinica je odredjena veliina, usvojenadogovorom, koja se koristi za kvantitativnoizraavanje veliina iste dimenzije.

Oznaka merne jedinice je dogovoreni simbolkojim se oznaava merna jedinica.

Vrednost veliineje veliina izraena brojnomvrednou i odgovarajuom jedinicom.


6/22

OSNOVNA VELIINA OSNOVNA MERNA JEDINICA

NAZIV OZNAKA

VREME SEKUND s

DUINA METAR m

MASA KILOGRAM kg

ELEKTRINA STRUJA AMPER A

TERMODINAMIKA KELVIN KTEMPERATURA

SVETLOSNA JAINA KANDELA Cd

KOLIINA MATERIJA MOL mol

Osnovne jedinice

Metar je duina putanje koju u vakuumu predje svetlostza vreme od 1/299792458 sekunde. (1983)

Kilogram je jednak masi medjunarodnog prototipa

kilograma. (1889)

Sekund je trajanje od 91192631770 perioda zraenja kojeodgovara prelazu izmedju dva hiperfina nivoaosnovnog stanja atoma cezijuma 133. (1967)


7/22

Osnovne jedinice

Amper je jaina stalne struje koja, kad se odrava u dvaparalelna pravolinijska provodnika neogranieneduine, zanemarljivo malog poprenog presekakoji se nalaze u vakuumu na medjudobnomrastojanju od 1 metar, proizvodi silu koja jejednaka 2.10-7 njutna po metru duine. (1948)

Kelvin je 1/273.16 termodinamike temperature trojnetake vode. (1967)

Osnovne jedinice

Kandela je svetlosna jaina izvora koji u odredjenompravcu, emituje monohromatsko zraenjefrekvencije 0.540 mikrometara ija jeenergetska jaina u tom pravcu 1/683 vata po

s era anu.

Mol je koliina materija sistema koji sadri onolikoelementarnih jediniki koliko ima atoma u 0.012kilograma ugljenika C12. (1971)


8/22

Vaan element merenja je PLANIRANJE:

1. Koje fizike veliine treba da budu izmerene?

2. U kojim opsezima je potrebno meriti fizike veliine od interesa?3. U koliko mernih taaka je potrebno meriti pojedine fizike

veliine, posmatrajui svaki merni opseg i svaku mernu takuposebno?

4. Da li se potrebna merna oprema moe komercijalno nabaviti, ili jepotrebno da neki deo opreme ili pribora bude posebno izradjen zaovaj zadatak?

5. Koje su bezbednosne mere neophodne, ako je prisutna opasnost utoku merenja?

6. Da li su predvidjena merna sredstva kalibrisana od strane ovlaenemetroloke laboratorije?

7. Koji su finansijski izvori na raspologanju, i da li se trokovnikuklapa u budet?

MERNA

SREDSTVA


9/22

Merno sredstvo je aparat sa normiranim

karakteristikama koje reprodukuju ili memoriu(uvaju) jednu ili vie mernih jedinica.

Merna sredstva se dele na:

materijalizovanematerijalizovane mere,mere,

,,

mernemerne pretvaraepretvarae.

Materijalizovane mere su sredstva koja se koriste zareprodukovanje mernih jedinica etaloni

Primeri: etalonski otpronik od R = 1 , Vestonovnaponski element od U = 1.018 V, dekada otpora, islino.

Karakteristike materijalizovanih mera su: robustnostkontrukcije, jednostavnost manipulacije i stabilnost u

radu.Za materijalizovane mere treba znati: nazivnuvrednost, stabilnost mere i referentne uslove merenja.


10/22

Merni instrumenti su aparati koji samostalnoili u sklopu sa drugim aparatima slue zamerenje.

Merni instrumenti mogu biti pokazni (npr.ampermetar, vatmetar, termometar), iliregistrujui ("grafije", memorije). Instrumentmoe da prikazuje trenutnu vredost, kumultivnu

,"pika"), itd.

Prikazivanje ili memorisanje moe biti analognoili digitalno.

Merni pretvarai su aparati koji pretvarajujedne fizike veliine u druge, a namenjeni sumerenju.


11/22

UPOTREBNEKARAKTERISTIKE

INSTRUMENATA

Normalni uslovi odredjuju granice mereneveliine unutar kojih se moe primeniti merni

.

Granini uslovi su granine vrednostinormalnih uslova, tj. vrednosti mereneveliine za koje je jo uvek mogue merenje

.Referentni uslovi su tano zadati uslovi ukojima se mora obaviti merenje - badarenje.


12/22

MERNI OPSEG I RASPON

Merni opseg je skup vrednosti merne

dozvoljenih granica (npr. voltmetar koji

meri od 0 do 100 V, ampermetar koji meriod 0 do 10 mA).

STATIKE KARAKTERISTIKE

1. TANOST

2. PRECIZNOST

3. REZOLUCIJA

6. POKRETLJIVOST

7. STABILNOST

8. PONOVLJIVOST

4. LINEARNOST

5. OSETLJIVOST

.

10.ULAZNA I IZLAZNAIMPEDANSA


13/22

1) Tanost je stepen slaganja pokazivanja mernoginstrumenta sa stvarnom vrednou merene veliine.

Odreuje se testiranjem instrumenta sa etalonima, pritano definisanim uslovima, velik broj puta. Tanoste e n sana na ve om os varenom gre om.

2) Preciznost - ponovljivost je sposobnost da aparatpokazuje vrednosti koje su medjusobno bliske ili iste.Nain koji na najbolji nain pokazuje preciznost jestandardna devijacija. Standardna devijacija jestatistika mera ponovljivosti merenja i definie sekao

)x-x(n

1=

2

i

N

=1i

Vano je razlikovati preciznost od tanosti:

TANO iPRECIZNO

NETANO iPRECIZNO

TANO iNEPRECIZNO

NETANO iNEPRECIZNO


14/22

3) Razlaganje - rezolucija mernog sredstva jesposobnost razlikovanja bliskih vrednosti. Ako se radi

o uredjaju sa analognom indikacijom onda je najmanjipodeok mo razlaganja, a ako se radi o digialnomoitavanju, tada je jedinica poslednje cifrekarakteristika razlaganja.

Potrebno je uvek definisati razlaganje u odnosu naopseg merenja, npr. 1 V u odnosu na U=1.35 V.esto se ta odnos definie kao odnos na man e mere iopsega instrumenta, odnosno skretanja pune skale u

procentima. Kada se radi o digitalnom instrumentutada je od interesa jedinica poslednje cifre u odnosuna broj cifara.

4) Linearnost je mera odstupanja statike karakteristikemernog sredstva od idealne prave.

Statika karakteristika je kriva koja prikazuje vezuizmeu merene veliine i pokazivanja instrumenta uustaljenom stanju.


15/22

Kvalitetni uredjaji moraju da budu linearni, i kod njih ne sme dazavisi izlazni signal od opsega u kome se meri.

Greka linearnosti se odredjuje maksimalnim odstupanjem od.

100*y

|)b+xa(-y|=G

iii

max

max

-i i

,ymax najvea vrednost izlaza koja moe da se izmeri uredjajem, aa i b nagib i odseak optimalne prave.

Optimalna prava (linearna regresija) se dobijaizraunavanjem parametara (nagib a i odseak b)koristei metod najmanje kvadratne greke (least square

-

])b+xa(-y[2

ii

N

=1i

i

N

=1i

= minmin


16/22

5. Osetljivost mernog sistema

Osetljivost mernog sistema ili uredjaja se dobija iz:

Osetljivost moe da bude konstantna (linearni sistem) ili dazavisi od veliine merne veliine. U drugom sluaju osetljivost

x

y=K

s stema e promen va esn agram . pr., a o s stem maprenosne "kvadratne" karakteristike, onda je oseljivost krivalinearno promenljiva, tj. kriva prvog reda.

6) Pokretljivost mernog sistema. Pokretljivostmernog sistema je odredjena pragom, odnosnoveliinom promene ulaznog signala koja e

.se definie najmanji merni opseg i razlaganje.Za digitalni uredjaj, naprimer, koji meri naponsa etiri cifre imamo

mVmV 01.010000/1100 =


17/22

7) Stabilnost. Stabilnost mernog uredjaja se definieu odnosu na razne promene, ali se pre svega odnosi

na promene u vremenu., .

2x10-8 godinje, a i kratkotrajnim grekama, npr,1x10-10 na 10 sekundi.

8) Histerezis

Histerezies je pojava koja dovodi do neponovljivogpokazivanja instrumenta u zavisnosti od naina

.je da pri poveanju ulazne veliine imamo veapokazivanja u odnosu na pokazivaja koja dobijamokada se smanjuje ulazna veliina, kao to je to

prikazano na slici. Mera histerezisa je maksimalna

razlika izlaznih vrednosti koje se dobijaju za istuulaznu vrednost.

100*y

y-y=G

dg

H

max


18/22

100*y

y-y=G

dg

H

max

9) Ulazna impedansa

Pri merenjima u kojima posmatramorosto eriodine si nale a i ri dru im meren ima

u kome je ulazni signal promenljiv definie sepojam ulazne i izlazne impedanse mernog uredjaja.Od interesa je ulazna impedansa uredjaja zamerenje, i izlazna impedansa materijalizovanemere. Najjednostavniji nain za razumevanje je

posmatranje jednostavnog rednog elektrinog kola,u kome se merena struja i mereni napon funkcijaunutranje impedanse izvora, prikljueneimpedanse i efektivne vrednosti signala.


19/22

Z+Z

ZE=U

unul

ul

Z+Z

E=I

unul

DINAMIKE KARAKTERISTIKE MERNIH UREDJAJA

Model instrumenta, tj. matematiki izraz koji povezuje ulaz iizlaz se moe aproksimirati linearnom kombnacijom izvodaulaznog signala:

in xbo=dti

ai1=i

Red n odredjuje red funkcije prenosa merenja.


20/22

Za n = 0 dobijamo nulti red tj.

i koeficijent b0/a0 se naziva statika osetljivost.

xa

=y0

0

y je izlaz, tj. prikazana veliina, a x je ulaz, tj. merena veliina

Ako je red n=1, dobijamo funkciju prenosa prvogreda, i ona daje

xa

b=y+

dt

dy

a

a

0

0

0

1

s a e na na se mo e nap sa u o u

ooo aaabK /,/ 1==

xK=y+y

h(t)X=xza),e-(1(t)hXK=y-t/

y je izlaz, tj. prikazana veliina, a x je ulaz, tj. merena veliina


21/22

h(t)X=xza),e-(1(t)hXK=y-t/

Za vrednost n=2, posmatramo sistem drugogreda (vrlo est sluaj pri merenjima), i imamo(sistem drugog reda se moe modelirati kaoelektrino kolo prikazano na slici).

y je izlaz, tj.prikazana veliina, ax je ulaz, tj. merena

veliina

xb=ya+dt

dya+

dt

yda 0012

2

2


22/22

2122 2/,/ aaaaa oon ==

xb=ya+dt

ya+

dt

yda 00122

xK=y+y2+y2

n

2

nn

Frekvencijska karakteristika sistema

Documents

Metrologija_1