Măsurări Electrice și Achiziții de Date

I. NOŢIUNI GENERALE DE METROLOGIE

1.1. Obiectul metrologiei, conceptul de măsurare

Metrologia ca ştiinţă a măsurătorilor are ca obiect determinarea valorică a

mărimilor fizice. Metrologia se aplică întregului ansamblu de fenomene care

formează obiectul fizicii şi al ştiinţelor exacte, cu observaţia că punctul de vedere

din care le cercetează îi este propriu: măsurarea, compararea de mărimi.

Măsurătoarea se defineşte ca operaţie experimentală prin care se determină

cu ajutorul mijloacelor de măsurat, valoarea numerică a unei mărimi în raport cu

o unitate de măsură dată. O altă definiţie a măsurătorii este: operaţie prin care se

stabileşte pe cale experimentală raportul numeric între mărimea de măsurat şi o

valoare oarecare a acesteia, luată ca unitate de măsură.

Prin mărime se înţelege o proprietate comună unei clase de obiecte,

fenomene sau procese. Nu toate mărimile existente în natură se pot măsura,

mulţimea mărimilor măsurabile fiind doar o submulţime a lor. În natură se pot

distinge:

- mulţimea mărimilor observabile (Mo), care reprezintă mărimile pentru

care se pot obţine informaţii ce permit cel puţin o discriminare de ordin

calitativ;

- mulţimea mărimilor reperabile (Mr), acestea fiind mărimile pentru care

se poate construi o scară de măsură;

- mulţimea mărimilor măsurabile(Mm), acestea fiind mărimile pentru

care se poate construi şi un mijloc de măsurare.

Între mulţimea mărimilor din natură (Mn) şi celelalte mulţimi prezentate există

relaţia:

Mm ⊂ Mr ⊂ Mo ⊂ Mn )

Pentru ca o mărime să fie măsurabilă este necesar ca aceasta să se bucure de

următoarele proprietăţi:

- observabilitatea;

- posibilitatea construirii unei scări de măsură;

- posibilitatea conceperii mijloacelor de măsurare.

Prin alegerea unei unităţi de măsură şi prin procedeul experimental de

măsurare, fiecărei cantităţi dintr-o mărime fizică măsurabilă i se asociază o valoare

numerică. Mărimea fizică X se exprimă prin produsul dintre unitatea de măsură

adoptată um şi valoarea numerică obţinută în urma măsurătorii Xm:

I. NOTIUNI GENERALE DE METROLOGIE

10

m

m m m u

X = X u ⇒ X = X (1.1)

Dacă se alege o altă unitate de măsură u’m, va rezulta evident o valoare X’m

diferită de Xm. Mărimea fizică fiind însă independentă de sistemul de unităţi de

măsură adoptat rezultă:

m

m m m u

X X u X X'

= ' ' ⇒ ' = (1.2)

Rezultatul măsurătorii (valoarea numerică a mărimii măsurate) Xm este un număr

adimensional şi variază invers proporţional cu mărimea unităţii de măsură adoptată.

Pentru efectuarea unei măsurători, în conformitate cu definiţiile prezentate,

este necesar ca unitate de măsură să poată fi realizată în mod concret. Realizarea

concretă a unităţii de măsură constituie ’’măsura’’; evident, numai pentru anumite

unităţi este posibilă concretizarea sub formă de măsuri.

1.1.1. Sisteme de unităţi de măsură

Deoarece valoarea mărimii fizice este dependentă de unitatea de măsură, s-a

impus ideea elaborării de unităţi coerente pentru diferite domenii de activitate.

Aceasta implică pe de o parte limitarea numărului de unităţi de măsură alese

arbitrar, iar pe de altă parte, realizarea unor relaţii condiţionale (relaţii între diferite

unităţi de măsură) cât mai simple. Unităţile alese în mod convenţional se numesc

unităţi fundamentale (mărimile fizice măsurate cu acestea se numesc mărimi

fundamentale), iar unităţile care se definesc pe baza acestora se numesc unităţi

derivate (mărimile fizice numindu-se de asemenea derivate).

Totalitatea unităţilor fundamentale şi derivate care formează un ansamblu

coerent pentru un anumit domeniu de măsurare constituie un sisteme de unităţi de

măsură.

Dacă notăm cu l numărul legilor care descriu un anumit domeniu de măsură

şi cu m numărul mărimilor ce intervin în acel domeniu, atunci numărul de mărimi

fundamentale (n) este:

n = m − l

Dacă adoptând un număr minim de unităţi fundamentale rezultă relaţii condiţionale

complicate se poate mări numărul unităţilor fundamentale. După ce s-a stabilit

numărul de unităţi fundamentale este necesar ca acestea să fie nominalizate. Acest

lucru se realizează ţinându-se seama de anumite criterii care urmăresc simplificarea

şi comoditatea în operaţiile de măsurare şi de definire a unităţilor derivate. Aceste

criterii sunt formulate astfel:

- mărimile şi unităţile fundamentale trebuie asociate unor fenomene

reprezentative pentru domeniul respectiv, care să aibă proprietăţi de

invarianţă în timp şi spaţiu;

MĂSURĂRI ELECTRICE ŞI ACHIZIŢII DE DATE

11

- unităţile fundamentale trebuie să poată fi realizate şi reproduse în

condiţii avantajoase sub formă de etaloane;

- între unităţile fundamentale şi cele derivate trebuie să existe relaţii

simple pe baza cărora să poată fi realizate uşor unităţi derivate:

- valorile efective ale unităţilor fundamentale se adoptă ţinând seama de

considerente practice privind utilizarea lor şi a unităţilor derivate,

precum şi de posibilitatea realizării unor multipli şi submultipli

corespunzători cerinţelor de folosire curentă.