гидромеханика. 1 Динамические характеристики средств измерения. Динамические характеристики
 Скачать 1.39 Mb.
|
|
Измерительные приборы – это средства измерения, предназначенные для получения значений измеряемой величины в установленном диапазоне. Как правило, измерительный прибор содержит устройство для преобразования измеряемой величины в сигнал измерительной информации и его индикации в форме, наиболее доступной для восприятия. Информационные измерительные системы (ИИС) – это совокупность функционально объединённых измерительных, вычислительных и других вспомогательных средств для измерения информации. Информационно-вычислительные комплексы (ИВК) – особенностью ИВК по сравнению с ИИС является наличие ЭВМ, позволяющей обрабатывать результаты измерений и подавать управляющие сигналы на объекты измерений. Индикаторы - это технические средства, предназначенные для установления наличия какой-либо величины. По методу, положенному в основу измерений, приборы делятся на следующие виды: Прямого действия – измеряемая величина подвергается ряду последовательных преобразований Приборы сравнения – происходит метод сравнения с мерой. По способу отсчёта значений измеряемой величины, приборы делятся на: Показывающие – допускающие только отсчёт показаний прибора. Аналоговые – показания прибора являются непрерывной величиной. Цифровые – показания представляются в цифровой форме. Регистрирующие – допускающие регистрацию показаний, т.е. запись на какой-либо носитель информации. Если в регистрирующем прибору предусмотрена запись показаний в форме диаграммы, то он называется самопишущим. Отсчётные устройства аналоговых приборов состоят в основном из 2-х элементов: шкалы и указателя, причём один из них связан с подвижной системой прибора, а другой с неподвижной. Шкала средства измерения – это упорядоченный ряд отметок соответствующих последовательному ряду значений измеряемой величины вместе со связанной с ними нумерацией. Отметка шкалы могут наноситься как равномерно, так и не равномерно. В связи с этим шкалы называют равномерные и неравномерные. Указатель – это часть отсчётного устройства, положение которого относительно отметок шкалы определяет показания средств измерения. В цифровых приборах отсчёт осуществляется непосредственно в цифровой форме с помощью специальных отсчётных устройств. 56) Точечные оценки результатов измерения Оценку X - числовой характеристики закона распределения случайной величины X,, изображаемую точкой на числовой оси, называют точечной оценкой [9]. В отличие от числовых характеристик, оценки являются случайными величинами, значения которых зависят от числа измерений. Точечная оценка математического ожидания определяется по формуле Хср = 1/n * сумма Xi Поскольку значения в этой формуле случайны и их число конечно, величина также является случайной. К точечным оценкам предъявляется ряд требований, определяющих их пригодность для описания самих параметров. 1. Оценка называется состоятельной, если при увеличении числа наблюдений она приближается (сходится по вероятности) к значению оцениваемого параметра. 2. Оценка называется несмещенной, если ее математическое ожидание равно оцениваемому параметру. 3. Оценка называется эффективной, если ее дисперсия меньше дисперсии любой другой оценки данного параметра. 57) Основы метрологического обеспечения 5кеваыпавп Ав Пав П Ав Рав П 58) Факторы влияющие на результат измерения: субъект. Паир Апр Парп Па Апра Пра Впр 59) Шкалы. Шкалы: наименований, порядка. В практической деятельности необходимо проводить измерения различных величин, характеризующих свойства объекта. Некоторые свойства проявляются только качественно, а другие – количественно. Разнообразие проявления любого свойства образуют множество. Если упорядочить элементы этих множеств, то можно получить шкалы измерений этих свойств. Шкалы наименований (классификаций) – используются для классификации имперических объектов, свойства которых проявляются только в отношении эквивалентности. Эти свойства нельзя считать физическими величинами, поэтому шкалы такого вида не являются шкалами физической величины. Это самый простой тип шкал, основанный на приписывании качественных свойств объектов чисел, играющих роль имён. Примером шкал наименований являются широко распространённые атласы цветов. Шкалы порядка – если свойства данного имперического объекта проявляет себя в отношении эквивалентности и порядка по возрастанию или убыванию количественного проявления свойства, то для него может быть построена шкала порядка. Она является монотонно возрастающей или убывающей и позволяет установить отношение больше – меньше между величинами, характеризующими указанное свойство. В шкалах порядка существует или не существует ноль, но принципиально нельзя ввести единицы измерения, т.к. для них не установлено отношение пропорциональности и соответственно не возможности судить, во сколько раз больше или меньше конкретное проявление свойства. Широкое распространение получили шкалы порядка, с нанесёнными на них реперными точками. К таким шкалам относится шкала Мооса для определения твёрдости минералов, которая содержит реперные минералы, с различными условными числами твёрдости: Таль, Гипс,Кальций,Флюорит,Апатит,Ортоплас,Кварц,Топас,Корунд,Алмаз 60) Понятие эталонов. Свойства эталонов. Общие положения. Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых должны быть проградуированы все существующие средства измерений одной и той же физической величины. Это достигается путем точного воспроизведения и хранения в специализированных учреждениях установленных единиц физических величин и передачи их размеров применяемым средствам измерения с помощью эталонов. Эталон - средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и хранения единицы физической величины (кратных либо дольных значений единицы этой величины) с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной физической величины. Классификация, назначение и общие требования к созданию, хранению и применению эталонов устанавливает ГОСТ 8.057-80 "ГСИ. Эталоны единиц физических величин. Основные положения". Эталон должен обладать взаимосвязанными свойствами: воспроизводимостью, неизменностью и сличаемостью. Воспроизводимость - возможность воспроизведения единицы физической величины (на основе ее теоретического определения) с наименьшей погрешностью для существующего уровня развития измерительной техники. Это достигается постоянным исследованием эталона в целях определения систематических погрешностей и их исключения путем введения соответствующих поправок. Неизменность - свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы в течение длительного интервала времени, при этом все изменения, зависящие от внешних условий, должны быть строго определенными функциями величин, доступных точному измерению. Реализация этих требований привела к идее создания "естественных" эталонов различных величин, основанных на физических постоянных. Сличаемость - возможность обеспечения сличения нижестоящих по поверочной схеме, в первую очередь вторичных эталонов, с наивысшей точностью для существующего уровня развития техники измерения. Это свойство предполагает, что эталоны по своему устройству и действию не вносят каких- либо искажений в результаты сличений и сами не претерпевают изменений при проведении сличения. По своему метрологическому назначению эталоны делятся на первичные, специальные и вторичные. Первичный эталон обеспечивает воспроизведение и хранение единицы физической величины с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же величины) точностью. Первичные эталоны - это уникальные средства измерений, которые представляют собой сложнейшие измерительные комплексы, созданные с учетом новейших достижений науки и техники. Первичные эталоны составляют основу государственной системы обеспечения единства измерений. Специальный эталон обеспечивает воспроизведение единицы физической величины в особых условиях, в которых прямая передача размера единицы от первичного эталона с требуемой точностью не осуществима и для этих условий заменяет первичный эталон. Первичный или специальный эталон, официально утвержденные в качестве исходного для страны, называются государственным эталоном. Его утверждение проводит главный метрологический орган страны - Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Государственные эталоны создаются, хранятся и применяются центральными метрологическими научными институтами страны. В состав государственных эталонов включаются средства измерения, с помощью которых хранят и воспроизводят размер единицы физической величины с точностью, которая должна соответствовать уровню лучших мировых достижений и удовлетворять потребностям науки и техники, а также средства измерения с помощью которых контролируют условия измерений и неизменность воспроизводимого или хранимого размера единицы и осуществляют передачу размера единицы. Государственные эталоны России периодически сличаются с государственными эталонами других стран. Например, эталон метра и килограмма сличают один раз в 25 лет, эталон света - один раз в три года. Вторичные эталоны являются частью подчиненных средств хранения единиц и передачи их размеров, создаются и утверждаются в тех случаях, когда это необходимо для организации поверочных работ, а также для обеспечения сохранности и наименьшего износа государственного эталона. Вторичные эталоны по своему метрологическому назначению подразделяются на эталоны-копии, эталоны сравнения и эталоны-свидетели. Эталон-копия - предназначен для передачи размера единицы рабочим эталонам. Эталон-копия представляет собой копию государственного эталона только по метрологическому назначению, поэтому он всегда является его физической копией. Эталон сравнения - применяется для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличаемы друг с другом. Эталон-свидетель - предназначен для проверки сохранности и неизменности государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты. Рабочий эталон - применяется для передачи размера единицы от эталона-копии образцовым средствам измерения и в отдельных случаях - наиболее точным рабочим средствам измерений. Эталонная база России имеет около 120 государственных эталонов и более 250 вторичных эталонов единиц физических величин, размещенных в ведущих метрологических научно- исследовательских институтах страны 61)Методы измерений. Метод совпадений: сущность, достоинства и недостатки. Метод измерений — приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений. Методы измерений можно классифицировать по различным признакам. Для общеметрологического анализа важными являются традиционные классификации, основанные на следующих признаках: физический принцип, положенный в основу измерения; режим взаимодействия средства измерений с объектом; вид применяемых средств измерений; вид хранителя единицы физической величины и характер измерительных операций. По первому признаку все методы измерений делятся на электрические, магнитные, акустические, оптические и т.д. По режиму взаимодействия их можно разделить на статические и динамические, контактные и бесконтактные методы. По виду применяемых средств измерений - на аналоговые и цифровые. По последнему признаку выделяют следующие основные методы измерений : Метод непосредственной оценки — метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений. Метод сравнения с мерой — метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. o Нулевой метод измерений — метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля. o Метод измерений замещением — метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины. o Метод измерений дополнением — метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению. o Дифференциальный метод измерений — метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами. —Метод совпадений (по ГОСТ 16263 –70) – метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины оценивают, используя совпадение ее с величиной, воспроизводимой мерой (т.е. с фиксированной отметкой на шкале физической величины). —Для оценки совпадения можно использовать прибор сравнения или органолептику, фиксируя появление определенного физического эффекта (стробоскопический эффект, совпадение резонансных частот, плавление или застывание индикаторного вещества при достижении определенной температуры и другие физические эффекты). —В зависимости от одновременности или неодновременности воздействия на прибор сравнения измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой, различаютметод измерений замещением и метод противопоставления. 62)Метрологические характеристики средств измерений. Характеристики погрешностей. Характеристики свойств средств измерений, оказывающих влияние на результаты измерений и их точность называются метрологическими. Их можно разбить на группы: 1) Характеристики, предназначенные для определения показаний средств измерений. К ним относятся: а) функция преобразования измерительного прибора с неименованной шкалой или со шкалой, градуированной в единицах, отличных от единиц входной величины б) значения однозначной или многозначной меры; в) цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры; г) вид выходного кода, число разрядов кода. 2) Характеристики качества показаний- точности и правильности. Точность показания определяется его средним квадратическим отклонением. Правильность обеспечивается внесением поправки, устанавливаемой при метрологической аттестации средства измерения. 3) Характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам. К ним относятся функции влияния и учет изменений метрологических характеристик свойств измерений, вызванных изменениями влияющих величин в установленных пределах. 4) Динамические характеристики средств измерений, учитывающие их инерционные свойства. 5) Характеристики взаимодействия с объектами или устройствами на входе и выходе средств измерений. Характеристики погрешности. По способу выражения числового значения погрешности делят на: Абсолютную: Дельта Х=Хп-Х Относительную: Дельта= (дельтаХ \ Х )*100%. Приведённую: Гамма = (дельтаХ \ Хн)*100%. При равномерной шкале определяется следующим образом: Если нулевое значение находится на краю шкалы, или вне диапазона измерений, то Хн = верхнему пределу измерений. Если нулевое значение находится внутри предела измерений, то Хн= большему из модулей пределов измерений. Для электроизмерительных приборов Хн = сумме модулей пределов измерений. Для условного нуля Хн = модулю разности пределов. Если для средств измерения нормируется номинальное значение измеряемой величины, то Хн = самому номинальному значению. В случае неравномерных шкал Хн устанавливают равным всей длине шкалы, или её части, соответствующей диапазону измерений. В этом случае абсолютные погрешности выражают в единицах длины. По условиям окружающей среды различают: Основную погрешность – это погрешность средств измерения при нормальных условиях. Дополнительную погрешность – это погрешность средств измерения, возникающая при отклонении условий от нормальных. В зависимости от режима работы средства измерения различают: Статическая погрешность – это погрешность средств измерения, при измерении установившегося во времени значения измеряемой величины. Динамическая погрешность – это разность между погрешностью средства измерения в динамическом режиме и его статической погрешностью в соответствующем значении измеряемой величины в данный момент времени. 63)Государственный метрологический контроль: виды, сферы распространения. Государственный метрологический надзор (ГМН)осуществляется федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по государственному метрологическому надзору, а также другими федеральными органами исполнительной власти, уполномоченными Президентом Российской Федерации или Правительством Российской Федерации на осуществление данного вида надзора в установленной сфере деятельности. Порядок осуществления государственного метрологического надзора, взаимодействия федеральных органов исполнительной власти, осуществляющих государственный метрологический надзор, а также распределение полномочий между ними устанавливается Президентом Российской Федерации или Правительством Российской Федерации в пределах их компетенции. При распределении полномочий между федеральными органами исполнительной власти, осуществляющими государственный метрологический надзор, не допускается одновременное возложение полномочий по проверке соблюдения одних и тех же требований у одного субъекта проверки на два и более федеральных органа исполнительной власти. В соответствии с Законом РФ "Об обеспечении единства измерений" от 26.06.2008 N 102-ФЗ ст. 3 сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений распространяется на измерения, к которым в целях, предусмотренных частью 1 настоящей статьи, установлены обязательные требования и которые выполняются при: 1) осуществлении деятельности в области здравоохранения; 2) осуществлении ветеринарной деятельности; 3) осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды; 4) осуществлении деятельности по обеспечению безопасности при чрезвычайных ситуациях; 5) выполнении работ по обеспечению безопасных условий и охраны труда; 6) осуществлении производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта; 7) осуществлении торговли и товарообменных операций, выполнении работ по расфасовке товаров; 8) выполнении государственных учетных операций; 9) оказании услуг почтовой связи и учете объема оказанных услуг электросвязи операторами связи; 10) осуществлении деятельности в области обороны и безопасности государства; 11) осуществлении геодезической и картографической деятельности; 12) осуществлении деятельности в области гидрометеорологии; 13) проведении банковских, налоговых и таможенных операций; 14) выполнении работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям; 15) проведении официальных спортивных соревнований, обеспечении подготовки спортсменов высокого класса; 16) выполнении поручений суда, органов прокуратуры, государственных органов исполнительной власти; 17) осуществлении мероприятий государственного контроля (надзора). |