Курс 1 по измерениям в метрологии. Основы определения размеров. Понятие измерения Основные понятия и определения

Описание

1. Основные понятия и определения. Виды измерений.

2. Методы измерений.

3. Понятие о точности измерений.

4. Основы обеспечения единства измерений

Качество продукции всегда является основным критерием при выборе того или иного товара. Его обеспечивают три фундаментальных направления — метрология, стандартизация и сертификация.

Основные элементы процесса измерения

Объект измерения
– это
физическая величина, которая подлежит
измерению, например частота передатчика,
напряжение выпрямителя.

Средства измерений
– это технические средства, используемые
для целей измерений и имеющие нормированную
точность. Средства измерений образуют
основу измерительной техники.

Принцип измерений
составляет совокупность физических
явлений, на которых основаны измерения.

Метод измерений
представляет собой совокупность приемов,
принципов и средств измерений,
обеспечивающую сравнение измеряемой
величины с единицей.

Условия измерений
характеризуются наличием влияющих
величин. Влияющими величинами могут
быть высокие и низкие температуры,
вибрации и ускорение, повышенное и
пониженное давление, электрические и
магнитные поля и т.д. Влияние этих величин
на средства измерений должно быть
изучено, учтено или исключено.

Человек-оператор
– лицо,
проводящее измерения (субъект измерения).

Соседние файлы в папке лекции по МСС

Основы обеспечения единства измерений

Специализация и кооперирование производства в масштабах страны, основанные на принципах взаимозаменяемости, требуют обеспечения и сохранения единства измерений.

Обеспечение единства измерений – деятельность метрологических служб, направленная на достижение и поддержание единства измерений в соответствии с правилами, требованиями и нормами, установленными государственными стандартами и другими нормативно-техническими документами в области метрологии.

В 1993 г. был принят Закон Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений», который устанавливает правовые основы обеспечения единства измерений в нашей стране. Он состоит из семи разделов: общие положения; единицы величин, средства и методики выполнения измерений; метрологические службы; государственный метрологический контроль и надзор; калибровка и сертификация средств измерений; ответственность за нарушение закона и финансирование работ по обеспечению единства измерений. В Законе дано следующее определение понятия «единство измерения»:

«Единство измерения – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью».

Обеспечение единства измерений является задачей метрологических служб.

Метрологическая служба – совокупность субъектов, деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.

Закон определяет, что Государственная метрологическая служба находится в ведении Госстандарта России и включает: государственные научные метрологические центры; органы Государственной метрологической службы регионов страны, а также городов Москва и Санкт-Петербург.

Методы измерений

Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализо­ванным принципом измерений. Можно выделить следующие методы из­мерений.

По способу получения значения измеряемых величин различают два основных метода измерений.

Метод непосредственной оценки – метод измерения, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия.

Метод сравнения с мерой – метод измерения, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

Разновидности метода сравнения:

• метод противопоставления, при котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения;
• дифференциальный метод, при котором измеряемую величину срав­нивают с известной величиной, воспроизводимой мерой;
• нулевой метод, при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля (например, измерение электрического сопротивления по схеме моста с полным его уравнове­шиванием);
• метод совпадений, при котором разность между измеряемой величи­ной и величиной, воспроизводимой мерой, определяют, используя совпа­дения отметок шкал или периодических сигналов (например, считывание размера по основной и нониусной шкалам штангенциркуля).

При измерении линейных величин независимо от рассмотренных методов различают контактный и бесконтактный методы измерений.

В зависимости от измерительных средств, используемых в процессе измерения, различают:

• инструментальный метод;
• экспертный метод, который основан на использовании данных не­скольких специалистов (например, в квалиметрии, спорте, искусстве, медицине);
• эвристические методы, которые основаны на интуиции. Широко ис­пользуется способ попарного сопоставления, когда измеряемые величины сравниваются между собой попарно, а затем производится ранжирование на основании результатов этого сравнения;
• органолептические методы оценки, которые основаны на использо­вании органов чувств человека (осязания, обоняния, зрения, слуха, вкуса). Например, оценка шероховатости поверхности по образцу зрительно или на ощупь.

Что такое метрология

Метрология присутствует во всех сферах жизни. Рождаясь, человек сразу сталкивается с измерениями — в роддоме отмечаются длина, масса и температура. В повседневной жизни от количественных оценок (температура воздуха, время суток) зависит деятельность, поведение человека. Метрология является базой для многих технических отраслей. Она вырабатывает показатели, на которые ориентируются при проведении технологических экспериментов, на производстве. Метрологическая отрасль выступает регулятором социально-экономических отношений в обществе.

Метрология (от греч. «метро» — мера и «логос» — учение) — наука, изучающая комплекс измерений, методику и способы обеспечения их точности.

Главным критерием результатов измерений является их единство. Под этим термином понимают установленные единицы величин измерений и заданные допустимые погрешности. Благодаря этому есть возможность сопоставлять результаты замеров, производимых в разных местах, в разное время и различными способами.

Предметом метрологии выступают:

• теоретические исследования;
• системы единиц физических величин;
• средства и методы измерений;
• способы установления точности замеров;
• единство измерений;
• образцовые показатели физических величин;
• способы передачи размеров единиц величин от стандартов к рабочим средствам замеров.

Единство измерений регулируется законом РФ «Об обеспечении единства измерений». Он определяет метрологические службы, разграничивает сферы государственного контроля, указывает меру ответственности за нарушение метрологических требований.

Терминология в метрологии устанавливается правовым актом РМГ 29-2013.

Одним из основных в метрологической науке является понятие физической величины. Это свойство, общее для многих объектов в качественном отношении, но индивидуальное для каждого объекта по количественным показателям.

Размер физической величины — количественный показатель свойства физической величины.

Средство измерений — техническое средство, которое имеет соответствующие нормам характеристики и применяется для снятия замеров.

Результат измерения — количественное значение физической величины, полученное в результате практических опытов.

Точность средства измерения — качественная характеристика, которая отражает близость погрешности измерения по отношению к нулю.

Измерением
называется нахождение значения физической
величины опытным путем с помощью
специальных технических средств –
средств измерений.

При измерении
физическая величина сравнивается с
некоторым ее значением, принятым за
единицу. Результат измерения (значение
физической величины) представляет
собой, как правило, именованное число:
числовое значение измеряемой величины
и наименование единицы. Например, U=1,5
В, Р=0,27 кВт, F=528 Гц.

С
1980 г. введена в качестве обязательной
Международная система единиц (СИ). В
настоящее время все основные единицы
и многие производные воспроизводятся
с помощью эталонов с высокой точностью.

Погрешностью
измерения физической величины называется
отклонение результата измерения Qизм
от истинного значения Qист измеряемой
величины

Истинным значением
физической величины называется значение
физической величины, которое идеальным
образом отражало бы в качественном и
количественном отношениях соответствующее
свойство объекта. Поскольку истинное
значение недостижимо, вместо него
используют действительное значение.

Действительным
значением
физической величины Qд называется ее
значение, найденное экспериментальным
путем и настолько приближающееся к
истинному значению, что для данной цели
может быть использовано вместо него.
Таким образом, в теории измерений,
приняты два постулата:

первый – о
существовании истинного значения,

второй – о
неизбежности погрешностей.

Результат измерения
обязательно должен сопровождаться
данными о погрешности измерения ΔQ.
Поскольку погрешность измерения имеет
всегда вероятностный смысл, должна быть
оценена и вероятность ее появления Р.
Поэтому результат измерения должен
содержать:

Например, U=1,15 В,
ΔU=±0,05 В, Р=0,95. Погрешностью характеризуется
точность измерений: чем меньше погрешность,
тем выше точность.

Наука об измерениях
называется метрологией.
К проблемам метрологии относятся: общая
теория измерений, методы и средства
измерений, методы определения точности,
единицы измерения, эталоны, обеспечение
единства измерений.

Виды и методы измерений

Цель измерения состоит в извлечении значения в той форме, которая наиболее удобна для использования.

Виды измерений классифицируют по различным признакам:

1. По показателю точности:

• равноточные — измерения выполнены в одинаковых условиях, равными по точности СИ;
• неравноточные;
• технические;
• метрологические.

2. По численности замеров:

• однократные;
• многократные.

3. В зависимости от изменений величины, которая измеряется:

• статические — физическая величина остается неизменной (размеры земельного участка);
• динамические — изменяется размер физической величины (замер расстояния от снижающегося самолета до полосы посадки).

4. В зависимости от выражения результата измерений:

• абсолютные — за основу берется значение измеряемой физической величины и неизменной константы;
• относительные — выражают отношение величины к такой же величине, которая принимается за единицу.

5. В зависимости от способов получения замеров:

Метод измерений — комплекс сравнительных приемов измеряемой величины с ее единицей соответственно с используемым принципом измерения.

Классификация методов зависит от признаков:

1. По приемам достижения результата замеров:

• прямой;
• косвенный.

2. По условиям:

• контактный;
• бесконтактный.

3. По способу сопоставления измеряемой величины с её единицей:

• метод непосредственной оценки — значение определяется по показаниям (шкале) прибора;
• метод сравнения с мерой — измеряемая величина сравнивается с величиной меры.

Метод сравнения с мерой, в свою очередь, делится на виды:

• при методе противопоставления выясняется соотношение измеряемой и воспроизводимой величин (замер массы на весах при помощи гирь);
• дифференциальный метод выражается в воздействии на прибор разности между измеряемой и известной величинами;
• при нулевом методе результат воздействия на прибор обеих величин сводят к нулю и фиксируют при помощи высокочувствительного прибора (ноль-индикатора);
• при методе замещения обе величины замеряются по отдельности, далее по результатам замеров определяют значение измеряемой величины и путем подбора известного показателя делают равными оба значения;
• при методе совпадения измеряется разность между двумя величинами с использованием совпадений отметок на шкале.

Основные
термины, применяемые в метрологии.

Метрология
– наука об измерениях, методах и средствах
обеспечения их единства и способах
достижения требуемой точности.

К
основным направлениям метрологии
относятся:

-единицы
физических величин и их системы;

-методы
и средства измерений;

–
методы определения точности измерений;

–
основы обеспечения единства измерений
и единообразия средств измерений;

–
эталоны и образцовые средства измерений;

-методы
передачи размеров единиц от эталонов
и образцовых средств измерений рабочим
средствам измерений.

Физическая
величина – свойство, присущее в
качественном отношении многим физическим
объектам, но в количественном отношении
индивидуальное для каждого объекта.

Измерение
–
это нахождение значения физической
величины опытным путем с помощью
имеющихся технических средств, т.е.
процесс экспериментального сравнения
данной физической величины с одноименной
физической величиной, значение которой
принято за единицу.

Единица
физической величины
–
это физическая величина, которой по
определению присвоено числовое значение,
равное единице.

Единство
измерений
–
это состояние измерений, при которых
их результаты выражены в узаконенных
единицах, и погрешности измерений
известны с заданной вероятностью.

Средства
измерений
–
это технические средства, используемые
при измерении и имеющие нормированные
метрологические свойства. Средства
измерений
делятся
на
меры, измерительные приборы, измерительные
преобразователи, измерительные установки
и вспомогательные средства измерений.

Мера
–
это средство измерений, предназначенное
для воспроизведения физических величин
заданного размера.

Измерительный
прибор –
это средство измерений, предназначенное
для выработки сигнала измерительной
информации в форме доступной для
непосредственного восприятия наблюдателем.
Измерительные приборы могут быть:
аналоговыми, цифровыми, показывающими
и регистрирующими.

Измерительный
преобразователь –
это средство измерения, предназначенное
для выработки сигнала измерительной
информации, удобной для передачи,
дальнейшего преобразования, обработки
и хранения, но не поддающейся
непосредственному восприятию наблюдателем.
Существуют различные типы преобразователей:

–
первичный – первый в измерительной
цепи, к нему непосредственно подводится
измеряемая величина;

–
передающий – служит для дистанционной
передачи сигнала измерительной
информации;

-масштабный
– служит для изменения измеряемой
величины в заданное число раз.

Вспомогательные
средства измерения –
это средства измерения величин, влияющее
на метрологические свойства другого
средства измерения при его применении.

Измерительная
установка –
это совокупность функционально
объединенных средств измерений и
вспомогательных устройств, предназначенная
для выработки сигналов измерительной
информации в форме, удобной для
непосредственного восприятия наблюдателем,
и расположенная в одном месте.

Измерительная
система –
это совокупность средств измерений и
вспомогательных устройств, соединенных
между собой каналами связи, предназначенная
для выработки сигналов измерительной
информации удобной для непосредственной
автоматической обработки, передачи и
использования в автоматических системах
управления.

1)Мера
—
это средство измерения для воспроизведение
физической величены заданного размера.

Меры:
эталоны образцовые и рабочие.

Основные
единицы системы Си:

2)
Измерительный
преобразователь —
это средство измерения предназначенное
для преобразования одной физической
величины в другую, которая используется
для дальнейшего преобразования или
передачи без непосредственного восприятия
наблюдателя.

Виды:
электромеханические ,термоэлектрические
,оптические выпрямительные , электромагнитные
и др.

3)
Измерительный
прибор —
это устройство предназначенное для
преобразования одной физической величены
в другую в форме удобной для
непосредственного восприятия наблюдателя.

4)
Измерительные
установки —
это совокупность мер собранных в одном
месте или расположенных на одной панели
.

5)Измерительно-информационные
системы —
это совокупность средств измерений и
вспомогательных устройств ,соединенных
между собой каналами связи.

Измерянное
значение
—
это значение физической величины,
полученное непосредственно из эксперимента
по показанию прибора.

Результат
измерения
—
это значение физической величины,
полученное путём математической
обработки измерянных значений физической
величины по известным функциональным
зависимостям.

Принцип
измерения
—
это совокупность физических явлений,
положенных в основу измерения физической
величины.

Метод
измерения
—
это совокупность способов использования
принципов и средств измерений.

Основные понятия и определения. Виды измерений

Измерение — совокупность операций по применению системы измерений для получения значения измеряемой физической величины.

Измерения могут быть классифицированы по метрологическому назначению на три категории:

Ненормированные – измерения при ненормированных метрологических характеристиках.

Технические – измерения при помощи рабочих средств измерений.

Метрологические – измерения при помощи эталонов и образцовых средств измерений.

Ненормированные измерения наиболее простые. В них не нормируются точность и достоверность результата. Поэтому область их применения ограничена. Они не могут быть применены в области, на которую распространяется требование единства измерений. Каждый из нас выполнял ненормированные измерения длины, массы, времени, температуры не задумываясь о точности и достоверности результата. Как правило, результаты ненормированных измерений применяются индивидуально, т.е. используются субъектом в собственных целях.

Технические измерения удовлетворяют требованиям единства измерений, т.е. результат бывает получен с известной погрешностью и вероятностью, записывается в установленных единицах физических величин, с определённым количеством значащих цифр. Выполняются при помощи средств измерений с назначенным классом точности, прошедших поверку или калибровку в метрологической службе. В зависимости от того, предназначены измерения для внутрипроизводственных целей или их результаты будут доступны для всеобщего применения, необходимо выполнение калибровки или поверки средств измерений. Средство измерений, прошедшее калибровку или поверку, называют рабочим средством измерений. Примером технических измерений является большинство производственных измерений, измерение квартирными счётчиками потреблённой электроэнергии, измерения при взвешивании в торговых центрах, финансовые измерения в банковских терминалах. Средство измерений, применяемое для калибровки других средств измерений, называют образцовым средством измерений. Образцовое средство измерений имеет повышенный класс точности и хранится отдельно, для технических измерений не применяется.

Метрологические измерения не просто удовлетворяют требованиям единства измерений, а являются одним из средств обеспечения единства измерений. Выполняются с целью воспроизведения единиц физических величин для передачи их размера образцовым и рабочим средствам измерений. Метрологические измерения выполняет метрологическая служба в стандартных условиях, сертифицированным персоналом.

В дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» рассматриваются технические измерения.

Можно выделить следующие виды измерений.

1)                 По характеру зависимости измеряемой величины от времени методы измерений подразделяются на:

• статические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени;
• динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени.

2)                По способу получения результатов измерений (виду уравнений измерений) методы измерений разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

При прямом измерении искомое значение величины находят непо­средственно из опытных данных (например, измерение диаметра штан­генциркулем).

При косвенном измерении искомое значение величины определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

Совместными называют измерения двух или нескольких не одноимённых величин, производимые одновременно с целью нахождения функциональной зависимости между величинами (например, зависимости длины тела от температуры).

Совокупные – это такие измерения, в которых значения измеряемых величин находят по данным повторных измерений одной или нескольких одноименных величин (при различных сочетаниях мер или этих величин) путем решения системы уравнений.

3)     По условиям, определяющим точность результата измерения, мето­ды делятся на три класса.

Измерении максимально возможной точности (например, эталонные измерения), достижимой при существующем уровне техники.

Контрольно-поверочные измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторое заданное значение.

Технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерения.

4)     По способу выражения результатов измерений различают абсолютные и относительные измерения.

Абсолютное измерение основано на прямых измерениях величины и (или) использования значений физических констант.

При относительных измерениях величину сравнивают с одноименной, играющей роль единицы или принятой за исходную (например, измерение диаметра вращающейся детали по числу оборотов соприкасающегося с ней аттестованного ролика).

5)     В зависимости от совокупности измеряемых параметров изделия различают поэлементный и комплексный методы измерения.

Поэлементный метод характеризуется измерением каждого параметра изделия в отдельности (например, эксцентриситета, овальности, огранки цилиндрического вала).

Комплексный метод характеризуется измерением суммарного пока­зателя качества (а не физической величины), на который оказывают влияние отдельные его составляющие (например, измерение радиального биения цилиндрической детали, на которое влияют эксцентриситет, овальность и др.).

1Общие сведения. Виды и методы измерений. Методы прямых измерений

Метрологией
называют
науку об измерениях, методах и средствах

обеспечения
их единства и способах достижения
требуемой точности.

Единство
измерений предполагает представление
результатов измерений в

узаконенных
единицах, при этом погрешности измерений
известны с

Для
поддержания заданного режима
технологического процесса,

оценки
качества продукции необходимо иметь
точную количественную

информацию.
Получить ее можно только с помощью
измерений.

В
строительстве необходимо измерять
самые разнообразные

величины:
линейно-угловые, механические,
физико-химические, тепловые,

акустические,
оптические и т.п. Для измерения этих
величин строительная

индустрия
должна быть оснащена стандартизованными
методами и

Обеспечение
единства измерений в стране, создание
эталонов и

новых
методов измерений возложено на
Государственную метрологическую

службу,
находящуюся в ведении Госстандарта.
Метрология имеет большое

значение
для стандартизации и унификации
технологических процессов и

В
метрологии употребляется ряд специальных
терминов.

Измерение
–
нахождение значений физической величины
опытным

путем
с помощью специальных технических
средств. Основное уравнение

Q
= qU ,

где
Q – значение физической величины;

q
– числовое значение величины в принятых
единицах;

U
– единица физической величины.

Виды
и методы измерений

В
зависимости от способа получения
измеряемой величины

измерения
делят на 4 вида: прямые, косвенные,
совместные и совокупные.

Прямые
измерения
заключаются
в экспериментальном сравнении

измеряемой
величины с мерой этой величины или в
отсчете показаний

измерительного
прибора, непосредственно дающего
значение измеряемой

Результат
косвенных измерений получают на основании
прямых

измерений
величин, связанных с измеряемой величиной
известной

зависимостью.
Например, определение объема
тел правильной

геометрической
формы по результатам прямых измерений
его линейных

размеров
и соответствующего математического
расчета. То же относится и к определению
плотности материалов, предела прочности
при сжатии.

При
косвенных
измерениях искомое значение величины
находят вычислением по известной
зависимости между этой величиной и
величинами, подвергаемыми прямым
измерениям, например измерение
среднего диаметра резьбы методом трех
проволочек.

Совместными
называют производимые одновременно
измерения

двух
или нескольких неодноименных величин
для нахождения зависимости

между
ними. При этом значения измеряемых
величин находят по данным

повторных
прямых или косвенных измерений
неодноименных величин.

Повторные
измерения проводят при различных
сочетаниях мер либо при

изменяющихся
условиях, что дает возможность составить
систему

уравнений,
решив которую, находят искомое значение
измеряемой

величины.
Такой метод, например, используют при
определении модуля

Совокупными
называют производимые одновременно
измерения

нескольких
одноименных величин, при которых искомые
значения находят

решением
системы уравнений, получаемых при прямых
измерениях

различных
сочетаний этих величин.

–
метод непосредственной оценки;

Метод
непосредственной оценки позволяет
получить значение

величины
непосредственно, без каких-либо
дополнительных действий и без

вычислений
(исключение – умножение показаний на
постоянную прибора

или
на цену деления). Такие измерения
производят на манометрах,

динамометрах,
жидкостных термометрах, взвешивание
на циферблатных

весах,
измерение длины линейкой).

Дифференциальный
(разностный) метод заключается в измерении

разности
между измеряемой величиной и величиной,
значение которой

Метод
непосредственной оценки позволяет
получить значение величины непосредственно,
без каких-либо дополнительных действий
и без вычислений. Исключением является
умножение показаний на постоянную
прибора или на цену деления. Чаще всего
измерение с помощью этого метода
осуществляется на показывающих приборах
(манометры, динамометры, термометры).

Дифференциальный
(разностный) метод заключается
в измерении разности между измеряемой
величиной и величиной, значение которой
известно.

1
– измеряемое изделие;

2
– мера длины.

Использование
этого метода дает возможность получать
результаты с высокой точностью даже
при применении сравнительно грубых
приборов.

Нулевой
метод заключается
в сравнении измеряемой величины с
величиной,
значение которой заранее известно. Обе
величины выбирают равными по размеру,
таким образом разность между ними будет
равняться нулю.

Нулевой
метод применяют при взвешивании на
любых рычажных весах, когда масса гирь
подбирается равной измеряемой массе.
Высокие температуры измеряются с помощью
оптического пирометра, принцип действия
которого состоит в сравнении яркости
нити накаливания электролампы с яркостью
измеряемого фона (пламени, плавки).

Метод
совпадения заключается
в измерении по совпадающим отметкам
или сигналам. Метод используется в
конструкции нониуса штангенциркуля.

По
условиям, определяющим точность
результата, измерения делятся на три
класса:

• Измерения
  максимально возможной точности,
  достижимой при существующем уровне
  техники. К ним относятся эталонные
  измерения, связанные с максимально
  возможной точностью воспроизведения
  установленных единиц физических величин
  и измерения физических констант.
• Контрольно-поверочные
  измерения,
  погрешность которых не должна превышать
  некоторое заданное значение. К ним
  относятся измерения, выполняемые
  лабораториями государственного надзора
  за внедрением и соблюдением стандартов
  и заводскими измерительными лабораториями
  и осуществляемые средствами измерений,
  которые гарантируют погрешность
  результата, не превышающую заранее
  заданного значения.
• Технические
  измерения,
  в которых погрешность результата
  определяется характеристиками средств
  измерений. К ним относятся измерения,
  выполняемые в процессе производства
  на предприятиях, на щитах электрических
  станций и пр.

По
способу выражения результатов измерений
различают абсолютные
и относительные
измерения.

Абсолютными
называются измерения, которые основаны
на прямых измерениях одной или нескольких
основных величин или на использовании
значений физических констант. Пример
– определение длины в метрах, силы тока
в амперах, ускорения свободного падения
– в м/сек2.

Относительными
называются измерения отношения величины
к одноименной величине, играющей роль
единицы, или измерения величины по
отношению к оноименной величине,
принимаемой за исходную. Пример –
измерение относительной влажности
воздуха, определяемой как отношение
количества водяных паров в 1 м3
воздуха к количеству водяных паров,
которое насыщает 1 м3
воздуха при данной температуре.

Эталоном
единицы измерения
называют
меру или измерительный

прибор,
предназначенные для воспроизведения
физической величины в

общегосударственном
или международном масштабе.
Существуют эталоны

килограмма,
ампера, секунды и т.п. (более ста первичных
и специальных

Рабочее
средство измерений
– мера
или измерительный прибор,

предназначенные
для проведения технических измерений

Стандартный
образец
– это мера для воспроизведения единиц

величин,
характеризующих свойства или состав
вещества и материалов.

Стандартный
образец представляет собой средство
измерения в виде

вещества
(материала), состав или свойство которого
достоверно установлены

при
аттестации. Их используют для градуировки,
аттестации и поверки

средств
измерений, контроля правильности
результатов измерений.

Различают
стандартные образцы состава и стандартные
образцы

свойств,
причем последние выполняют роль мер.
Так для поверки

дилатометров
(приборы, замеряющие температурные
деформации

материалов)
используют стандартные образцы свойств
в виде образцовых

мер
из сверхчистой меди (для температур от
-100 до +100 0С), кварца

кристаллического
(t=20-500 0С), корунда (температуры ниже 900
0С).

Точностью
измерения называют степень приближения
результатов

измерений
к истинному значению измеряемой величины.
(Исходя из этого

определения,
выражение “точность измерения длины
равна 0,5 % ” –

неверно;
правильно сказать – “погрешность
измерения не превышает 0,5 % ”).

Классификация средств измерений

Средства измерения (СИ) классифицируются в зависимости от:

• Способов конструктивной реализации.
• Метрологического назначения.

По способам конструктивной реализации СИ разделяют на:

• меры величины;
• измерительные преобразователи;
• измерительные установки;
• измерительные приборы;
• измерительные системы.

Меры величины — это фиксированные СИ, которые неоднократно используются. Они делятся на:

• Однозначные — стандартные образцы (СО).
• Многозначные.

К СО относятся:

• Стандартный образец состава обладает фиксированным значением величины, которое отражает количество содержащихся в нем частей.
• Стандартный образец свойств вещества обладает фиксированным значением величины, которое выражает свойства материала.

До начала использования каждый стандартный образец проходит метрологическую аттестацию. В зависимости от уровня использования выделяют государственные, отраслевые, межгосударственные СО и СО предприятий.

Среди измерительных преобразователей выделяют:

• аналоговые;
• цифроаналоговые;
• аналого-цифровые.

Измерительные приборы являются СИ с фиксированным диапазоном. Различают:

• приборы прямого действия — результат получают непосредственно с прибора;
• приборы сравнения — результат получают путем сравнения с известной соответствующей величиной.

Понятие о точности измерений

Точность результата измерения – характеристика качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности его результата.

Эти погрешности являются следствием многих причин: несовершенства средств измерений, метода измерений, опыта оператора; недостаточной тщательности проведения измерения; воздействия внешних условий и т.д. Для оценки степени приближения результатов измерения к истинному значению измеряемой величины используются методы теории вероятности и математической статистики, что позволяет с определенной достоверностью оценить границы погрешностей, за пределы которых они не выходят. Это дает возможность для каждого конкретного случая выбрать средства и методы измерения, обеспечивающие измерение результата, погрешности которого не превышают заданных границ с требуемой степенью доверия к результатам измерений (достоверностью).

Класс точности – обобщённая метрологическая характеристика средства измерения.

Класс точности определяется и обозначается по-разному. Наибольшее распространение получили три варианта, каждый представляет собой выраженное в процентах значение относительной погрешности:

– относительно измеренного значения (относительная погрешность),

– относительно максимального значения шкалы (приведённая погрешность),

– относительно участка шкалы (приведённая к участку шкалы погрешность).

Рассмотрим эти три варианта.

Вариант 1. Относительная погрешность.

Чтобы по классу точности определить значение абсолютной погрешности, результат измерения умножают на класс точности и делят на сто, чтобы избавиться от процентов. Например, вольтметром класса точности 0,1 получено значение 10,000 В.

Абсолютная погрешность составит: (10,000 В ∙ 0,1 %) / 100 % = 0,010 В. Запись результата: (10,000 ± 0,010) В, с вероятностью 95 % (эта вероятность по умолчанию назначается для технических измерений, исходя из этой вероятности определяется и класс точности). При нормировании по относительной погрешности, значение класса точности заключают в кружок. Как правило, обозначение класса точности размещают в правом нижнем углу на шкале средства измерений.

Вариант 2. Приведённая погрешность.

Чтобы по классу точности определить значение абсолютной погрешности, максимальное значение шкалы умножают на класс точности и делят на сто, чтобы избавиться от процентов. Например, вольтметром класса точности 0,1 получено значение 10,000 В. Максимальное значение шкалы составляет 20,000 В.

Абсолютная погрешность составит: (20,000 В ∙ 0,1 %) / 100 % = 0,020 В. Запись результата: (10,000 ± 0,020) В, с вероятностью 95 %. При нормировании по приведённой погрешности, значение класса точности не сопровождают никакими знаками.

Вариант 3. Приведённая к участку шкалы погрешность.

Чтобы по классу точности определить значение абсолютной погрешности, размер участка шкалы умножают на класс точности и делят на сто, чтобы избавиться от процентов. Рассмотрим два примера, для случая, когда вся шкала поделена на два участка.

Пример 1. Участок шкалы от 0,000 В до 12,000 В, отмечен галочкой. Вольтметром класса точности 0,1 получено значение 10,000 В.

Абсолютная погрешность составит: (12,000 В ∙ 0,1 %) / 100 % = 0,012 В. Запись результата: (10,000 ± 0,012) В, с вероятностью 95 %.

Пример 2. Участок шкалы от 12,000 В до 20,000 В, также отмечен галочкой. Вольтметром класса точности 0,1 получено значение 15,000 В.

Абсолютная погрешность составит: (8,000 В ∙ 0,1 %) / 100 % = 0,008 В. Запись результата: (15,000 ± 0,008) В, с вероятностью 95 %. При нормировании по приведённой к участку шкалы погрешности, значение класса точности помещают над галочкой. Участки шкалы, относительно которых нормируется погрешность, обозначают галочками.

Варианты классов точности обусловлены отличием конструктивных, системных и схемотехнических решений средств измерений.

Корректная запись результатов

Запись результатов измерений производится по следующим правилам.

1) Погрешность указывается двумя значащими цифрами, если первая равна 1 или 2. Погрешность указывается одной значащей цифрой, если первая равна 3 или более. Все остальные цифры должны быть не значащими.

Значащей цифрой называется любая цифра числа, записанного в виде десятичной дроби, начиная слева с первой отличной от нуля цифры, независимо от того, где она находится – до запятой или после запятой.

2) Результат измерения округляется в соответствии с его погрешностью, т.е. записывается с той же точностью, что и погрешность.

Рассмотрим пример. Результат измерения: 10,645701, погрешность 0,012908.

1) Рассматриваем погрешность. Первая значащая цифра 1, поэтому оставляем две значащие цифры, округляя, записываем: 0,013.

2) Рассматриваем результат измерения. Погрешность записана с точностью до третьего знака после запятой, поэтому в результате также оставим три знака. Округляя, записываем: 10,646.

Корректная запись: 10,646 ± 0,013.

Корректная запись обеспечивает адекватность и сопоставимость результатов различных измерений и является одним из элементов единства измерений. Как правило, отбрасывание избыточных цифр не приводит к дополнительной погрешности, поскольку избыточные цифры обусловлены точностью вычислений, а не точностью измерений.

Классификация погрешностей

Погрешность измерения — несоответствие результата измерения Х истинному значению Хи:

Классификация погрешностей формируется на основе:

1. Способа выражения:

• абсолютные;
• относительные.

2. Источника выражения:

• инструментальные — зависят от точности СИ, последствия устраняются при помощи поправок;
• методические погрешности вызваны несовершенством методов измерения;
• причиной субъективных погрешностей становится оператор.

3. Закономерностей возникновения или проявления:

• систематические — появляются постоянно или зависят от изменений конкретной величины;
• случайные погрешности могут возникать из-за неточностей приборов, вибраций, шумов, нестабильной работы оборудования, колебаний магнитных полей;
• грубые — значительно превышают предполагаемую погрешность. Их могут вызывать метрологический сбой прибора, операторская ошибка, нарушение каких-либо внешних факторов.

Согласно соотношению положительных отзывов, специалисты сервиса Феникс.Хелп не допускают погрешностей в выполнении курсовых и контрольных работ для студентов.

Разделы метрологии

Структура метрологии состоит из трех разделов:

• Теоретическая (фундаментальная). Разрабатывает теоретические основы науки, изучает проблемы и методики замеров физических величин.
• Прикладная (практическая). Занимается внедрением разработок теоретического раздела метрологии в использование на практике. Отвечает за метрологическое обеспечение производственных предприятий.
• Законодательная. Определяет требования к техническим и юридическим нормам измерений.