Снежко А. А

Общая теория измерений

Утверждено редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Красноярск 2008

УДК 53.08

ББК 30.10

С

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор И. В. Трифанов

кандидат химических наук, доцент Е. П. Первышина

Снежко А. А.

С Общая теория измерений: учебное пособие / А. А. Снежко, Н. В. Захарова, Е. А. Жирнова; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. – Красноярск, 2008. – 78 с.

ISBN

В учебном пособии представлены лекционные материалы по дисциплине «Общая теория измерений», содержание которых соответствует ГОС ВПО. Изложены основные теоретические положения о видах, характеристиках, способах и обработке результатов измерений; видах погрешностей и способах их устранения; эталонах и поверочных схемах, шкалах и т.д. Рекомендовано студентам, обучающимся по специальностям 200503 «Стандартизация и сертификация (в машиностроении)», 220501 «Управление качеством».

УДК 53.08

ББК 30.10

ISBN ©Сибирский государственный аэрокосмический

университет имени академика М. Ф. Решетнева, 2008

© А. А. Снежко, Н. В. Захарова, Е. А. Жирнова , 2008

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие. 4

Введение. 6

Предмет и задачи общей теории измерений. 6

Исторические этапы развития метрологии. 7

Глава 1. основные представления общей теории измерений 11

1.1. Физические свойства и величины.. 11

1.1.1. Классификация величин. 11

1.1.2. Системы единиц ФВ. 14

1.1.3. Шкалы измерений. Физические шкалы и неоднозначность образов действительности. 15

1.2. Формально–логические основы измерения как процесса познания. 19

1.3. Характеристики результатов измерений. 22

1.4. Виды измерений. 28

1.5. Методы измерений. 31

1.6. Контроль и его виды.. 33

1.7. Эталоны. Обеспечение единства измерений. 35

1.8. Поверочные схемы.. 37

Контрольные вопросы.. 41

глава 2. обработка измерительной информации.. 42

2.1. Основной постулат метрологии. 42

2.2. Законы распределения вероятности и их числовые характеристики. 44

2.3. Влияющие факторы.. 49

2.4. Исключение влияющих факторов. 50

2.5. Внесение поправок. 51

2.6. Ситуационное моделирование. 53

2.7. Обнаружение и исключение ошибок. 54

Выявление и исключение грубых погрешностей (промахов) 56

2.8. Измерительная информация. 57

2.9. Обработка результатов наблюдений и оценивание погрешности измерений 62

1. Измерения с однократными наблюдениями. 62

2. Измерения с многократными наблюдениями. 65

3. Косвенные измерения. 66

Контрольные вопросы.. 69

Заключение. 70

ТЕСТ–КОНТРОЛЬ. 71

БИблиографический список.. 77

Предисловие

Научно-технический прогресс за последние десятилетия шагнул далеко вперед. Реализация многих новых открытий и технологий была бы немыслима без практических методов познания, в том числе измерения.

Еще в начальный период развития общества людям потребовалось при выяснении взаимоотношений с природой и между собой установление размеров величин и связанных с ними понятий. При этом в процессе общения возникла необходимость иметь единое представление о размерах величин, полученных в результате их сравнения с некоторой мерой. Таким образом, появилось понятие измерения, а под мерой стали понимать вещественное воспроизведение единицы измерений. В течение тысячелетий люди научились применять различные меры. В России о периоде правления Ивана Грозного современники говорили: "Нынешний великий князь достиг того, что по всей Русской Земле, по всей его державе одна вера, один вес, одна мера". Поэтому исторически была необходима наука об измерениях, которой впоследствии стала метрология.

Наука с ее точными результатами измерений, испытаний и контроля играет очень важную роль в развитии промышленности, экономике и, в конечном счете, в жизни людей, так как качественно выполненные измерения помогут вовремя избежать экстремальных ситуаций, повысить безопасность, надежность технических средств, оборудования и машин. Поэтому в последние годы требования к качеству измерений сильно возросли. Они превращаются в сложную процедуру подготовки и проведения измерительного эксперимента, обработки и интерпретации полученной информации. Поэтому от измерений следует переходить к измерительным технологиям, направленным на получение измерительной информации требуемого качества.

Данными обстоятельствами и была вызвана необходимость дифференцирования метрологии на отдельные направления: фундаментальную (теоретическую), практическую (прикладную) и законодательную метрологию.

К теоретической метрологии можно отнести изучение ее ключевых понятий: измерения, физической величины, ее воспроизведение и передачу, применение эталонов, физических шкал, погрешностей и методов их оценки, обработку результатов измерений. Прикладная метрология включает в себя основные методы и средства измерений, испытаний и контроля, физические основы измерений. А к законодательной части метрологии относится метрологический контроль и надзор, порядок их проведения и т. д.

Настоящее учебное пособие является целенаправленным важным дидактическим материалом для освоения дисциплины «Общая теория измерений» как основ теоретической метрологии студентами инженерных специальностей.

Задача авторов состояла в том, чтобы, в общем, очертить круг вопросов, относящихся к теории измерений, искусственно не ограничивая область применения ее идей, стимулировать проникновение ее методов в другие науки, обеспечить возможность дальнейшего самообразования и углубленного изучения от­дельных разделов в рамках специальных дисциплин.

Так как объем курса имеет определённые пределы, установленные учебным планом, некоторым проблемам в учебном пособии уделяется меньше внимания, чем они того заслуживают. В частности, вопросам точности, которые подробно излагаются в обширной дополнительной литературе. В то же время, для формирования цельного представления о предмете «Общая теория измерений» в пособии обозначены некоторые вопросы, не получившие еще достаточного развития.

Авторы выражают искреннюю благодарность заведующему кафедрой управления качеством и сертификации Сибирского государственного аэрокосмического университета, доктору технических наук, профессору И. В. Трифанову и кандидату химических наук, доценту кафедры управления качеством Сибирского федерального университета (институт цветных металлов и золота) Е. П. Первышиной за ценные замечания, высказанные ими при рецензировании рукописи.