Măsurări în energetică

C A P I T O L U L 1

INTRODUCERE ÎN METROLOGIE

1.1. CONCEPTUL DE MĂSURARE

1.1.1. Obiectul ştiinţei măsurării

Pentru a pătrunde în acest domeniu se vor prezenta mai întâi câteva definiţii şi concepte specifice absolut necesare.

Metrologia este definită ca domeniul de cunoştinţe referitoare la măsurări, cuprinzând toate aspectele, atât teoretice cât şi practice, ale măsurărilor, oricare ar fi nivelul lor de precizie, mărimea măsurată, modalitatea şi scopul efectuării, domeniul ştiinţei sau tehnicii în care intervin.

Obiectul metrologiei include mărimi şi unităţi de măsură, etaloane, metode şi mijloace de măsurare, erori şi incertitudini de măsurare, influenţa condiţiilor de măsurare, caracteristici ale mijloacelor de măsurare, relaţia om-aparat, etalonări, norme şi prescripţii privind asigurarea metrologică.

Activitatea de metrologie este guvernată de reglementări şi legi care prevăd: mijloacele de măsurare legale, sistemul naţional de etalonare, fabricarea şi importul mijloacelor de măsurare, transmiterea unităţilor de măsură, autorizarea laboratoarelor şi a personalului din metrologie.

1.1.2. Măsurarea

Măsurarea poate fi definită ca un proces (succesiune de operaţii) prin care se obţin informaţii cantitative despre o mărime fizică Acest proces de măsurare poate fi definit pe baza mai multor modele dintre care se descriu două mai importante.

a) Modelul matematic al măsurării.

Conform acestui model procesul de măsurare este un proces fizic experimental de comparaţie a mărimii de măsurat cu o altă mărime de aceeaşi natură cu ea, considerată unitate de măsură, rezultatul comparaţiei fiind un număr real:

(1.1) XnUm=⋅

unde: X - mărimea de măsurat;

n - valoarea numerică a mărimii de măsurat, care arată numărul de unităţi de măsură Um cuprinse în mărimea de măsurat.

Definiţia se poate generaliza considerând o mulţime de măsură X caracterizat prin m parametri : xi

(1.2) Xxxxmm=(,, )12

Operaţia de măsurare constă în aflarea unei mulţimi:

(1.3) ), ,(21mnnnY=

de numere reale, care permite ca prin intermediul unei funcţii de măsurare f să se pună în corespondenţă fiecărui element xi∈ X un anumit element nj∈Y.

Bazat pe aceste considerente, modelul matematic al măsurării este prezentat în fig.1.1.

Fig. 1.1. Modelul matematic al procesului de măsurare.

Măsurarea este descrisă de funcţia: YXf→:

Măsurarea este deci atribuirea de numere mărimilor astfel încât să poată fi descrise relaţiile cantitative dintre ele. Aceste numere se numesc valori ale mărimii măsurate.

Mijlocul tehnic necesar efectuării acestei atribuiri îl constituie mijlocul de măsurare.

Dacă măsurarea ar fi ideală am obţine ca rezultat valoarea adevărată a mărimii de măsurat. În realitate, datorită imperfecţiunilor mijlocului de măsurare, datorită influenţei unor factori perturbatori (temperatură, umiditate, semnale parazite etc.) ca şi datorită limitelor operatorului uman informaţia de măsurare este afectată de erori.

Apare necesitatea estimării intervalului de incertitudine în care se află valoarea adevărată a mărimii măsurate, (de exemplu: U=2201V). Cu cât acest interval este mai restrâns cu atât valoarea furnizată de mijlocul de măsurare este mai apropiată de valoarea adevărată, deci cu atât măsurarea este mai bună, mai exactă. ±

Exactitatea este calitatea cea mai importantă ce caracterizează o măsurare.

b) Modelul cibernetic al măsurării

Fig.1.2. Modelul cibernetic al procesului de măsurare.

Din punct de vedere cibernetic (fig.1.2), procesul de măsurare este considerat un sistem în care mărimea de intrare X, supusă unor transformări succesive, apare la ieşire sub forma unei mărimi Y, operaţia de măsurare fiind descrisă de relaţia:

Y = f(X,I) (1.4) ±fΔ

unde:

I - mărimile de influenţă ale procesului de măsurare (temperatură, presiune, umiditate, etc.)

Δf - eroarea de măsurare.

- Din definiţiile prezentate se pot distinge următoarele componente ale procesului de măsurare:

- mărimea de măsurat - care constituie obiectul măsurării,

- mijloacele de măsurare - formate din aparatele de măsură şi etaloane şi care reprezintă totalitatea mijloacelor tehnice cu ajutorul cărora se determină cantitativ mărimea de măsurat,

- metoda de măsurare - reprezintă modalitate principială de comparare a mărimii de măsurat cu unitatea de măsură.

1.2. MĂRIMI MĂSURABILE

1.2.1. Mărimile şi caracterizarea lor

Mărimea reprezintă o proprietate comună a unei clase de obiecte, fenomene, procese, care poate fi deosebită calitativ şi determinată calitativ.

Considerând (fig. 1.3) că M este mulţimea mărimilor existente în natură putem evidenţia submulţimea M1 corespunzătoare mărimilor definibile (observabile) mărimi pentru care se poate obţine o informaţie care să permită discriminarea lor calitativă