Тема 2: Основы технических измерений
Метрология, стандартизация и сертификация
Раздел 1: Метрология
Тема 1: Метрология как вид деятельности
1.Основные понятия метрологии.
2.Характеристика объектов измерения.
3.Шкалы физических величин.
1. Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства, а так же о способах достижения требуемой точности.
Различают 3 раздела метрологии:
1) теоретический – раздел, который изучает фундаментальные основы дисциплины;
2) законодательный – раздел, который изучает теоретические и юридические требования по применению единиц физических величин, эталонов и средств измерения.
Главным нормативным актом в области метрологии является закон РФ «Об обеспечении единства измерений».
3) прикладной – раздел, который освещает вопросы практического применения разработок теоретической и законодательной метрологии.
Измерение (И) – нахождение значения величины с помощью эксперимента с использованием специальных технических средств.
Погрешность измерения – это разность между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины.
Средства измерения (СИ) – технические средства, предназначенные для измерения, имеющие нормированные метрологические характеристики, воспроизводившие и хранящие единицу величины, размер которой принимается неизменной в пределах установленной погрешности в течение известного интервала времени.
Эталон единицы величины – средство измерения, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи её размера другому СИ данной величины.
Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах. Погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.
В России, как и в большинстве стран, узаконенными являются единицы международных систем измерений (СИ). Погрешность измерений для СИ указывается в паспорте.
Метрологическая служба – совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерения. На эти подразделения возложена ответственность за достоверность результатов измерения в стране. Различают государственную метрологическую службу и метрологические службы юридических лиц.
Поверка СИ – совокупность операций, которые осуществляются государственной метрологической службой для подтверждения соответствия СИ установленных техническими требованиям.
Калибровка – то же самое, за исключением того, что осуществляют её метрологические службы юридических лиц.
2. Основным объектом измерения является величина.
Величины:
· идеальные;
· реальные:
- физические:
- оцениваемые;
- измеряемые;
- нефизические.
Измеряемые величины выражаются в виде определённого числа, установленного единицей измерения.
Измеряемые величины имеют качественную и количественную характеристику.
Количественной характеристикой измеряемой величины служит её размер.
Отражением качественных различий между величинами является размерность. В международных стандартах размерность обозначается символом dim.
Размерность основных величин обозначается:
dim l = L
dim m = M
dim t = T.
Установлено 7 основных величин:
1) длина;
2) масса;
3) температура;
4) время;
5) сила электрического тока;
6) сила света;
7) количество вещества.
3. Шкала величины – это упорядоченная последовательность её значений, принятая на основании результатов точных измерений.
Шкалы делятся:
1) шкалы порядка.
Они образуются расположением в порядке «вверх» или «вниз» размеров измеряемой величины. Расстановка размеров по шкале порядка, называется ранжированием.
Некоторые точки на данной шкале фиксируются в качестве опорных. По шкале порядка измеряют твёрдость минералов, интенсивность землетрясений, чувствительность пленок.
Недостаток – неопределённость интервалов между опорными точками.
2) шкала интервалов.
По этой шкале можно судить не только о том, что один размер больше другого, но и насколько больше.
Недостаток – нельзя судить во сколько раз один размер больше другого.
3) шкала отношений.
Пример. Температурная шкала Кельвина. За начало отсчета принят абсолютный «0», температура, при которой прекращается движение молекул. Вторая точка – температура таяния льда.
Можно определить во сколько один размер больше другого.
Тема 2: Основы технических измерений
1.Понятия об измерениях.
2.Методы измерения.
3.Классификация средств измерения.
1. Целью измерения является получение значения величины в форме наиболее удобной для пользования.
Измерения классифицируют:
1) по общим приёмам получения результатов:
· прямые (искомое значение величины получают непосредственно с отчетного устройства СИ);
· косвенные (искомое значение величины получают опосредованно на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой);
2) по числу измерений в ряду измерений:
· однократные;
· многократные;
3) по характеру точности:
· равноточные (ряд измерений какой-либо величины, выполненной одинаковыми по точности средствами измерения в одних и тех же условиях);
· неравноточные (не соблюдаются одно или несколько условий);
4) по отношению к изменению измеряемой величины:
· статические (физическая величина в процессе измерения остаётся неизменной);
· динамические (измеряются изменения физических величин);
5) по выражения результата измерения:
· абсолютные (основано на прямых измерениях величин и использовании физических констант);
· относительные (отношение величины к одноименной величине, выполняющей роль единицы).
2. Метод измерения – это прием сравнения искомой физической величины с её единицей.
Методы измерения классифицируют:
1) по приёму получения результатов:
· прямые;
· косвенные;
2) по условиям измерения:
· контактные;
· бесконтактные.
Контактный основан на том, что чувствительный элемент прибора приводится в непосредственный контакт с объектом измерения.
Бесконтактный – чувствительный элемент прибора не приводится во взаимодействие с объектом измерения.
3) по способу сравнения измеряемой величины с её единицей:
· метод непосредственной оценки;
· метод сравнения с мерой.
Метод непосредственной оценки – значение величины получают по отсчетному устройству.
Метод сравнения с мерой – сравнивается с величиной воспроизводимой мерой.
3. Средства измерения классифицируют по 2-м признакам:
1) по конструктивному исполнению;
2) по метрологическим назначениям.
По 1-му признаку СИ подразделяют:
· мера физической величины – это СИ, предназначенное для воспроизведения или хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров.
Меры бывают:
а) однозначные;
б) многозначные;
в) наборомеры.
· измерительные преобразователи – это СИ, которые служат для преобразования измеряемой величины в сигнал измеряемой информации, удобной для обработки, хранения и дальнейших преобразований;
· измерительные приборы – это СИ, которые служат для получения значения измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Прибор, как правило, содержит устройство для преобразования величины и устройство для её идентификации в удобной для восприятия формы;
· измерительная установка- это совокупность мер измерительных приборов и преобразователей, предназначенная для измерения одной или нескольких величин, расположенных в одном месте;
· измерительная система – тоже что и измерительная установка, но служит для измерения одной или нескольких величин в каком-то пространстве.
По 2-му признаку СИ подразделяют на:
· рабочие;
· эталоны.
Рабочие служат для осуществления технических измерений (лабораторные, производственные, полевые).
Эталоны – высокоточные СИ, поэтому используются в качестве средств передачи информации. Размер единицы передаётся от более точной к менее точной по цепочке от первичного эталона к СИ.