Generalitati Privind Măsurarea Mărimilor Fizice

Descrierea din punct de vedere cantitativ a fenomenelor, a caracteristicilor si proprietatilor corpurilor din lumea inconjuratoare se face cu ajutorul unor marimi. Pentru cunoasterea valorilor acestor marimi se apeleaza la masuratori.

Domeniul care se ocupa de masurarea marimilor se numeste metrologie.

Operatia de masurare consta in compararea cantitativa a marimii de masurat (necunoscuta) cu o marime cunoscuta, de aceeasi natura.

Cantitatea supusa operatiei de masurare se numeste masurand, iar rezultatul masurarii se numeste valoare masurata.

Ansamblul operatiilor efectuate pentru realizarea unei masuratori reprezinta metoda de masurare.

Instrumentul care realizeaza masuratoarea (conversia masurandului intr-o valoare masurata, perceptibila operatorului) se numeste aparat de masura.

Ansamblul aparatelor de masura, a componentelor de prelucrare, indicare, stocare si transmisie a marimilor catre alte sisteme formeaza sistemul de masura.

Metode de masurare

Clasificarea metodelor de masurare dupa modalitatea de comparare a masurandului cu etalonul:

- Metoda comparatiei simple: masurandul se compara direct cu etalonul, prin intermediul unui dispozitiv de comparare

- Metoda compararii prin permutare (Gauss): compararea se face prin doua masuratori succesive, la care masurandul si etalonul se permuta intre ele

- Metoda compararii prin substitutie (Borda): compararea se face in doua etape, prin introducerea unei marimi suplimentare cunoscute (denumita tara). Marimea suplimentara se compara pe rând cu masurandul si cu etalonul

- Metoda diferentiala: se determina diferenta dintre masurand si un etalon fix, prin compararea directa a celor doua marimi

- Metoda de zero (caz particular al metodei diferentiale): se ajusteaza un etalon variabil pâna când diferenta fata de masurand este nula

- Metoda de aditionare: compararea se face cu mai multe etaloane (egale sau diferite) a caror valoare se insumeaza astfel incât sa rezulte masurandul

- Metoda de raport: compararea se face cu ajutorul unui dispozitiv de raport.

Clasificarea metodelor de masurare dupa marimea sesizata:

- Metode directe: se masoara direct marimea dorita

- Metode indirecte: marimea masurata se obtine indirect, prin masurarea altei marimi (intermediare) de care aceasta depinde.

Clasificarea metodelor de masurare dupa legatura cu masurandul:

- Metode cu contact: aparatul de masura intra in contact direct cu masurandul

- Metode fara contact: aparatul nu intra in contact direct cu masurandul.

Metoda comparatiei simple

Metoda comparatiei prin permutare

Metoda comparatiei prin substitutie

Metoda diferentiala

Metoda de zero

Metoda de aditionare

Metoda de raport

Lanţul de măsură

Senzorul reprezinta elementul care sesizeaza marimea fizica.

- continuu: pentru masurarea continua a marimii

- punctual: pentru masurarea punctuala a marimii (verificarea atingerii de limite)

- discontinuu (in trepte): prin utilizarea mai multor senzori punctuali se obtin valori discontinue (in trepte) din intervalul de masura.

a) continuu (b) punctual (c) discontinuu

Variante de sesizare a masurandului

Traductorul converteste semnalul preluat de la senzor intr-un alt semnal analogic sau intr-un semnal digital. Relatia de legatura dintre valoarea semnalului de intrare si de iesire este data de functia de transfer a traductorului. Semnalul de iesire are valori standardizate.

- electrice (in curent: 4 … 20 mA; in tensiune: 0…5 V; 0…10 V; -10…+10 V)

- pneumatice (20 … 100 kPa), mecanice, hidraulice etc.

Sistemul de achizitie preia semnalele provenite de la mai multe traductoare si le pregateste pentru a putea fi transmise la distanta. Principalele componente ale sistemului de achizitie sunt:

- Multiplexorul: permite utilizarea unei singure linii fizice pentru transmiterea mai multor mesaje - prin esantionare in timp (semnalele sunt intrerupte si trimise succesiv pe acelasi canal) sau prin esantionare in spatiu (semnalele sunt continui in timp, dar sunt modulate si frecventele sunt distribuite in mai multe canale)

- Convertorul analog - digital: converteste semnalele analogice in semnale digitale, daca este cazul;

- Codorul: modifica (codifica) semnalul pentru a-l proteja la erori datorate transmisiei. Fiecarui mesaj codificat i se asociaza un identificator (o cheie de codare), care este transmis odata cu acesta.

Sistemul de transmisie asigura transmisia informatiilor (multiplexate si codate) la distanta. Acesta cuprinde:

- Emitatorul - preia semnalul si asigura propagarea la distanta;

- Canalul de transmisie - prin cablu, fibre optice, unde radio etc.;

- Receptorul - asigura captarea semnalului si extragerea informatiilor utile.

Sistemul de decodare realizeaza operatia inversa fata de sistemul de achizitie:

- Decodorul: decodifica semnalul si recalculeaza cheia de codare. In cazul in care cheia recalculata nu corespunde cu cheia transmisa, inseamna ca a aparut o eroare la transmiterea semnalului. In functie de tipul decodorului, eroarea de transmisie poate fi atenuata sau corectata

- Convertorul digital/analog: converteste semnalele digitale in semnale analogice, daca este cazul

- Demultiplexorul: permite separarea mesajele transmise.

Sistemul de prelucrare a datelor realizeaza o serie de operatii suplimentare: autocalibrare, autocorectie (la modificarea conditiilor de lucru), diagnoza continua a senzorului, comunicarea la distanta,etc.