Понятие методики измерений. Основные разделы методики измерений.

Найдите значение электрической энергии и среднее квадратическое отклонение по результатам косвенных измерений – измерений силы тока, сопротивления и времени, учитывая, что W=I²R*t R=(11,68±0,01) Ом; I=(10,230±0,015) A; t=(405,2±0,1) c.

Методика выполнения измерения - установленная совокупность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с гарантированной точностью в соответствии с принятым методом, а в примечании сказано, что обычно методика измерений регламентируется каким-либо нормативно-техническим документом.

Любая методика измерений реализуется на основе того или иного метода измерений при помощи средства измерений определенного принципа действия.

Метод (методика) выполнения измерений — совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными показателями точности.

В соответствии с Федеральным Законом N 102 «Об обеспечении единства измерений» п.5.1 измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, должны проводиться по методикам, аттестованным в установленном порядке. Исключением являются методы (методики) измерений, предназначенные для выполнения прямых измерений, с применением средств измерений утвержденного типа, прошедших поверку. Результаты измерений должны быть выражены в единицах величин, допущенных к применению в Российской Федерации.

По общим приемам получения результатов измерений методы различают на:

прямой метод измерений - измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Прямые измерения не требуют методики проведения измерений и проводятся по эксплуатационной документации на применяемое средство измерений;

косвенный метод измерений - измерение, результат которого определяют на основании прямых измерений величин, связанных с измеряемой величиной известной зависимостью. Косвенные измерения применяются в случаях, когда невозможно выполнить прямые измерения, например при определении плотности твердого тела, вычисляемой по результатам измерений объема и массы.

По условиям измерения:

контактный метод измерений - основан на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения (измерение температуры тела термометром);

бесконтактный метод измерений - основан на том, что чувствительный элемент прибора не приводится в контакт с объектом измерения (измерение расстояния до объекта радиолокатором, измерение температуры в доменной печи пирометром).

Исходя из способа сравнения измеряемой величины с ее единицей, различают:

1) непосредственной оценки – метод, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству показывающего СИ (термометр, вольтметр и пр.). Мера, отражающая единицу измерения, в измерении не участвует. Ее роль играет в СИ шкала, проградуированная при его производстве с помощью достаточно точных СИ.

2) метод сравнения с мерой – метод, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями). Существует три разновидности этого метода:

- нулевой метод - метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля, например, измерения электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием;

- метод замещения - основан на сравнении с мерой, при котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой, сохраняя все условия неизменными, например взвешивание c поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов;

- метод совпадений - метод сравнения с мерой, в котором разность между значениями искомой и воспроизводимой мерой величин измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов, например при измерении с использованием штангенциркуля с нониусом наблюдают совпадение меток на шкалах штангенциркуля и нониуса.

Поскольку погрешность определяется не только метрологическими характеристиками средств измерений, но и погрешностью отбора и приготовления проб, условиями проведения измерений, ошибкой оператора и другими причинами, это определение означает, что методики выполнения измерений могут разрабатываться и быть аттестованными только применительно к конкретным условиям проведения измерения с использованием конкретных средств.

Данное утверждение не означает, что для каждой измерительной или испытательной лаборатории должны разрабатываться собственные методики. Но если лаборатория использует тип средства измерения, приведенный в аттестованной методике, влияющие факторы (температура и влажность окружающего воздуха и измеряемой среды, напряжение и частота электрической сети, вибрация, внешнее магнитное поле и др.) находятся в определенном данной методикой диапазоне, а оператор соответствует установленной в ней квалификации, то физические величины будут измеряться в этой лаборатории с известной погрешностью.

Методики выполнения измерений содержат следующие структурные элементы и разделы:

- наименование;

- область применения;

- нормативные ссылки;

- определения;

- обозначения и сокращения;

- требования к погрешности измерений или приписанные характеристики погрешности измерений;

- средства измерения и вспомогательные устройства;

- методы измерений;

- требования безопасности, охраны окружающей среды;

- требования к квалификации операторов;

- условия измерений;

- подготовка к выполнению измерений;

- выполнение измерений;

- обработка результатов измерений;

- контроль точности результатов измерений;

- приложения.

Порядок разработки и аттестации методик выполнения измерений определяет Ростехрегулирование (Госстандарт). Аттестацию методик в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора осуществляют ГНМЦ, территориальные органы Государственной метрологической службы и другие организации, аккредитованные на право проведения аттестации. Аттестацию методик, применяемых вне сфер распространения государственного метрологического контроля и надзора, предприятия проводят в установленном ими порядке.

Задача: Найдите значение электрической энергии и среднее квадратическое отклонение по результатам косвенных измерений – измерений сопротивления, силы тока и времени учитывая, что W=I²R*t, R=(11,68±0,01) Ом; I=(10,230±0,015) A; t=(405,2±0,1) c

Найдем сначала вероятную погрешность значения W – (R₀) или среднее квадратическое отклонение результата косвенного измерения энергии (σ_W/W):

W=(10,230²∙11,68∙405,2)(1±0,003)=495300±(495300∙0,003)=

=(495300±1485)Дж ≈ (495,3±1,5)кДж.