Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


ВНЕСЕНИЕ ПОПРАВОК




Если измерения не удается организовать так, чтобы исключить или скомпенсировать влияющие факторы, то в показания средств измерений вносятся поправки. Рассмотрим несколько примеров, иллюстрирующих характер поправок, обусловленных особенностями измерений.

Рис.12. Изменение направления распространения света при прохождении его луча вблизи Солнца
Пример 5. Согласно общей теории относительности свет, проходя вблизи тел большой массы, отклоняется под влиянием их гравитаци­онного поля от своего первоначального направления. В результате в угловые координаты некоторых звезд, полученные посредством изме­рений, приходится вносить так называемые релятивистские поправки. Их значения определяются расчетным путем. Правильность расчетов можно проверить экспериментально. Для этого измеряют, например, отклонение луча света Солнцем. На фоне Солнца звезды не видны, поэтому измерения проводят во время полного солнечного затмения. Схема наблюдений показана на рис. 12. Так как свет от звезды 1 отклоняется Солнцем, она видна в точке 1', смещенной в направлении звезды 2. Впервые это явление наблюдал Эддингтон 29 мая 1919 г. во вре­мя полного солнечного затмения. Угловое смещение 1,75" , измеренное Эддингтоном, совпало с расчетным значением релятивистской поп­равки, взятой с обратным знаком.

Пример 6. Координаты северного магнитного полюса, расположенного в Северо- Американском архипелаге (примерно 74,8° северной широты и 99,6° западной долготы), и южного магнитного полюса в Антарктиде (примерно 67,5° южной широты и 140° восточной долготы) не совпадают с географическими полюсами Земли. Поэтому не совпадают между собой истинные (географические) и магнитные меридианы. Угол d в плоскости горизонта между истинным и магнитным меридианами называется магнитным склонением. Он может иметь значение от 0 до p радиан и отсчитывается, как показано на рис. 13, от северной части ис­тинного меридиана в восточном направлении со знаком плюс, или в западном — со знаком минус. Если курс корабля определяется по магнитному компасу, то к углу между линией курса и направлением на северный магнитный полюс добавляется поправка, равная магнитному склонению, взятому со своим знаком.

Рис. 13. Определение курса корабля по магнитному компасу
Магнитные полюса перемещаются вокруг географических, вызывая так называемые вековые изменения магнитного поля Земли и, соответственно, магнитного склонения. Период вековых изменении магнитного склонения достигает нескольких сотен лет, а амплиту­да доходит до 1/6 рад. На морских навигационных картах приводится магнитное склонение на определенный год и его последующее еже­годное увеличение или уменьшение по абсолютной величине. По этим данным и рассчитывается поправка, закономерно изменяющаяся с течением времени.

Пример 7. Мощность подземных ядерных взры­вов находится по магнитудам прямых и поверх­ностных сейсмических волн (см. рис. 14). Магнитудой называется отношение логарифма ампли­туды сейсмической волны к расстоянию до места ее возбуждения. Сама по себе магнитуда не опреде­ляет мощности взрыва. Откалибровать ее как характеристику мощности ядерного заряда можно только по экспериментальным данным. На рис. 15 приведены калибровочные линии, построенные по точкам, соответст­вующим подземным взрывам известной мощ­ности, проводившимся в СССР, США и Алжире. Поглощение и затухание прямых волн сильнее, чем поверхностных, 'и зависит от температуры на глубине от 26 до 150 км под полигоном. При нанесении соответствующих то­чек на рис. 15 учтено, что испытательный полигон в Неваде расположен в районе, где за последние несколько миллионов лет, произошли геологичес­кие изменения, сопровождающиеся деформацией и нагреванием пород. Поэтому прямые сейсмические волны сжатия от подземных взрывов в штате Невада затухают сильнее, а магнитуды их меньше, чем у прямых сейсмических волн от взрывов в местах, не подвергавшихся геологически недавнему подогреву. Если непосредственно использовать соотношение между магнитудой и мощностью взрыва в штате Невада для оценки мощности ядерных взрывов на территории Советского Союза или в других регионах с малым затуханием, то результаты измерений окажутся завышенными в 2 ... 4 раза. До 1986 г. при определении экспертами правительства

 
 

США мощности советских ядерных взрывов эта поправка не учитывалась. Так создавался и поддерживался миф о военном превосходстве СССР в области стратегических ядерных вооружений.

 

Пример 8. При измерении ЭДС вольтметром внутреннее сопротивление источника питания Ri, обычно не учитывается. Между тем, показание вольтметра U связано с измеряемой ЭДС Е соотношением

где R — внутреннее сопротивление вольтметра. Таким образом, даже при простейшем измерении вольтметром ЭДС его показание должно умножаться на поправочный множитель , определяемый расчетным путем.

 

 

Пример. 9. По измеренным значениям электрического тока, протека­ющего через сопротивление, и падению напряжения на нем требуется рас­считать значение этого сопротивления.

На рис. 16 показаны два возможных варианта включения измери­тельных приборов. В первом случае из показания амперметра нужно вычесть ток, протекающий через вольтметр (см. рис. 16, в). При боль­шом значении сопротивления R, соизмеримом с внутренним сопротив­лением вольтметра или даже превышающем его, эта поправка значи­тельна.

Во втором случае из показания вольтметра нужно вычесть падение напряжения на амперметре (см. рис. 16, б). Эта поправка значитель­на при небольших значениях R, меньших внутреннего сопротивления амперметра или соизмеримых с ним.

На практике схемы, показанные на рис. 16, а и 16, б, применяют со ответственно при небольших и при больших значениях R, когда указанными поправками можно пренебречь.

 

Из рассмотренных примеров видно, что поправки могут быть аддитивными и мультипликативными (так называемые поправочные множители), постоянными и закономерно изме­няющимися с течением времени, существенными и несущественными, которыми можно пренебречь. Они могут опреде­ляться теоретически и экспериментально, представлять собой отдельные числа или функции, задаваемые в виде таблиц, графически или с помощью аналитических выражений.

Влияние средства измерений на измеряемую величину во многих случаях проявляется как возмущающий фактор. Включение электроизмерительных приборов приво­дит к перераспределению токов и напряжений в электричес­ких цепях и тем самым оказывает влияние на измеряемые ве­личины. Ртутный термометр, опущенный в пробирку с охлаж­денной жидкостью, подогревает ее и показывает не первона­чальную температуру жидкости, а температуру, при которой устанавливается термодинамическое равновесие. Магнитная стрелка возмущает магнитное поле и т.д. Если возмущающим действием средства измерений пренебречь нельзя, учет его нередко превращается в сложную самостоятельную задачу.

Другим влияющим фактором, который нужно учитывать, является инерционность средств измерений. При измерении быстропеременных процессов многие из них не успевают реагировать на изменение входного сигнала, в результате чего выходной сигнал оказывается искаженным по сравне­нию с входным. Подробно этот вопрос рассматривается в гл. 4.

Некоторые средства измерений дают постоянно завышен­ные или постоянно заниженные показания. Это может быть следствием дефекта при их изготовлении, некоторой нели­нейности преобразования, которое считается линейным, и многих других причин. Такие особенности средств изме­рений выявляются при их аттестации — всестороннем метро­логическом исследовании, в процессе которого их показания при измерении одной и той же физической величины сравнива­ются с показаниями более высокоточного средства измерений. 11о итогам аттестации устанавливается поправка, которую нужно вносить в показания средства измерений. Эта по­правка также может быть аддитивной и мультипликатив­ной, числом или функцией, задаваться графиком, таблицей или формулой.

К числу влияющих факторов относятся также усло­вия измерений. Сюда входят температура окружаю­щей среды, влажность, атмосферное давление, электрические и магнитные поля, напряжение в сети питания, тряска, вибра­ция и многое другое. О том, какую роль могут играть усло­вия измерений, говорит следующий случай.

Пример 10. При выполнении тренировочного полета 27 марта 1968 г. самолет УТИ МИГ-15, пилотируемый Героями Советского Союза Ю.А. Гагариным и B.C. Серегиным, попал в вихревой след другого ре­активного самолета и перешел в штопор. В плотной облачности (8 . ..10 баллов) с нижней границей на высоте 400 . . . 600 м летчики ориен­тировались только по приборам, показания которых в таких условиях носят неустойчивый характер. Кроме того, работа приемника воздуш­ного давления на нерасчетных режимах, запаздывание сигналов в про­водке к баровысотомеру и т. д. привели к завышению в показаниях высо­ты на 200 . . . 300 м. Полагая запас высоты достаточным, летчики выво­дили самолет из пикирования, не прибегая к катапультированию, пока это было еще возможно. После выхода из облачности при угле пики­рования 70 ... 90° запаса времени для катапультирования оказалось уже недостаточно. Для спасения не хватило примерно 2 с, 250 . . . 300 м высоты.

Влияние внешних факторов, к которым относятся условия измерений, учитывается теми же способами, которые были рассмотрены выше.

Пример 11. В магнитном поле Земли корабельная сталь намагничи­вается, и вокруг корабля создается собственное магнитное поле. Под его влиянием магнитный компас указывает направление, отличающееся от направления на северный магнитный полюс. Угол 5 в плоскости гори­зонта между магнитным и компасным меридианами называется девиа­цией магнитного компаса. Девиация, как показано на рис. 13, отсчиты­вается от северной части магнитного меридиана в восточном направлении со знаком плюс, а в западном — со знаком минус и может принимать значение от 0 до p радиан. Периодически ее уничтожают с помощью специальных магнитов — компенсаторов и железа, но так как девиация зависит от курса корабля и географической широты его места, то пол­ностью уничтожить ее для всех условий невозможно. Остаточную девиа­цию на разных курсах определяют экспериментально, сравнивая ком­пасные направления с известными. Таблица девиации входит в "Справоч­ные таблицы штурмана". По ней находят поправку, которая при опреде­лении курса корабля по магнитному компасу алгебраически суммирует­ся с магнитным склонением.


Поделиться:

Дата добавления: 2015-02-10; просмотров: 106; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.005 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты