аог65го56. Методичка по ВИК 2021. Методическое пособие для сдачи общего экзамена Разработал Специалист iii уровня
 Скачать 3.66 Mb.
|
|
Часть2. Основы технических измерений Метрология. Проблема обеспечения высокого качества продукции находится в прямой зависимости от степени метрологического обслуживания и обеспечения производства. Проблема заключается в умении правильно измерять и контролировать параметры материалов, изделий и других видов продукции. Историческая справка Потребность в измерениях возникла с незапамятных времен. Для этого в первую очередь использовались подручные средства. Из глубины веков дошли до нас единица массы драгоценных камней – карат, что в переводе с языков древнего юго-востока означает «семя боба» (горошина), а также единица аптекарской массы – гран, что в переводе с латинского означает «зерно». В Киевской Руси применялись меры «вершок» – длина фаланги указательного пальца, «локоть» – расстояние от локтя до конца среднего пальца, «сажень» – три локтя, «верста» и др. Древние вавилоняне до н.э. установили меры времени: год, месяц, час, минута. Метрической реформой Петра I к обращению в России были допущены английские меры: футы, дюймы, приравнена сажень семи английским футам с делением ее на три аршина. В 1736 г. по решению сената в России был организован единый метрологический центр – Комиссия весов и мер. В 1795 г. была создана комиссия, которая разработала метрическую систему. В Комиссию входили Лагранж, Лаплас, Кулон, Даламбер, Лавуазье. Эта система была утверждена в 1799 г. Согласно ей единица длины – одна сорокамиллионная часть земного меридиана (метр), единица площади – м 2 , единица объема – м 3 . За единицу массы 1 кг взят дм 3 чистой воды при 4 °С. Были созданы платиновые эталоны метра и килограмма Как обязательная эта система была введена во Франции в 1840 г. В 1842 г. В России открывается первое централизованное метрологическое и поверочное учреждение – Депо образцовых мер и весов. Международная метрическая система была введена в России только в 1918 г. В 1954 г. был создан Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министерств СССР, который возглавил всю работу в стране по метрологии, стандартизации и измерительной технике. В настоящее время, как мы видим, реформы в сфере стандартизации, метрологии продолжаются. Центры, занимающиеся поверкой, калибровкой (Центры стандартизации и метрологии) с этого года должны пройти обязательную аккредитацию в Федеральной службе по аккредитации (Росаккредитации). В 1956 г. создана Международная организация законодательной метрологии. (МОЗМ), объединяющая более 80 государств. Задачами МОЗМ стали: разработка общих вопросов законодательной метрологии, в том числе установление классов точности средств измерений; обеспечение единообразия определенных типов, образцов и систем измерительных приборов; рекомендации по их испытаниям для унификации метрологических характеристик; порядок поверки и калибровки средств измерений; гармонизация поверочной аппаратуры, методов сличения, поверок и аттестации эталонных, образцовых и рабочих измерительных приборов; выработка оптимальных форм организации метрологических служб и обеспечение единства государственных предписаний по их ведению; оказание научно-технического содействия развивающимся странам в создании и организации работ метрологических служб и их оснащение надлежащим оборудованием; установление единых принципов подготовки кадров в области метрологии; установление взаимного доверия к результатам измерений технических характеристик сырья, материалов и продукции, проводимых в каждой из стран-участниц конвенции, определение общих принципов законодательной метрологии; 41 установление необходимых и достаточных характеристик и требований, которым должны отвечать средства измерений; сертификация средств измерений, начатая с 1995 г. Вопросами стандартизации на международном уровне для целей метрологии занимаются ИСО (Международная организация по стандартизации) и МЭК (Международная электротехническая комиссия). Главная проблема метрологии – это обеспечение единства измерений, что требует создания системы метрологического обеспечения. Единство измерений – это состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности известны с заданной вероятностью. Техническими основами метрологического обеспечения являются: система государственных эталонов единиц физических величин, обеспечивающих воспроизведение единиц с наивысшей точностью; система передачи размеров единиц физических величин от эталонов всем средствам измерений с помощью образцовых средств измерений и других средств поверки; система разработки, поставки на производство и выпуска в обращение рабочих средств измерений; система государственных испытаний и метрологической аттестации средств измерений; система государственной и ведомственной поверки средств измерений; система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов; система стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов. К измерительной информации предъявляются следующие требования: результаты измерений должны быть выражены в указанных единицах; погрешность выполняемых измерений должна быть достаточно точно известна; погрешность измерений не должна превышать допустимых значений. Далее приводятся определения по РМГ 29-2013 2.1 метрология: Наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. 3 Величины и единицы 3.1 величина: Свойство материального объекта или явления, общее в качественном отношении для многих объектов или явлений, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Примечание - Определение, включает также способ количественного выражения размера величины как числа и основы для сравнения. В качестве основы для сравнения может выступать единица измерения, методика измерения, стандартный образец или их комбинации. 3.2 размер величины: Количественная определенность величины, присущая конкретному материальному объекту или явлению. 3.4 значение величины: Выражение размера величины в виде некоторого числа принятых единиц, или чисел, баллов по соответствующей шкале измерений. Примечание - значение величины определено как число и основа для сравнения, совместно выражающие размер величины. В зависимости от основы для сравнения значение величины может быть выражено: числом и единицей измерения, числом и указанием методики измерений, числом и указанием стандартного образца. 3.10 Международная система величин: Система величин, основанная на подмножестве семи основных величин: длины, массы, времени, электрического тока, термодинамической температуры, количества вещества и силы света. 3.11 размерность (величины): Выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов основных величин в различных степенях и отражающее связь данной величины с величинами, принятыми в данной системе величин за основные с коэффициентом пропорциональности, равным 1. Примечания 1 Степени символов основных величин, входящих в одночлен, в зависимости от связи рассматриваемой величины с основными, могут быть целыми, дробными, положительными и 42 отрицательными. Понятие размерности распространяется и на основные величины. Размерность основной величины в отношении самой себя равна единице, т.е. формула размерности основной величины совпадает с ее символом. 2 Символы, представляющие размерности основных величин в Международной системе величин, приведены в таблице 2.1. Таблица 2.1. Основная величина Символ для размерности длина масса время электрический ток термодинамическая температура количество вещества сила света 3.14 единица (измерения) (величины): Величина фиксированного размера, которой присвоено числовое значение, равное 1, определяемая и принимаемая по соглашению для количественного выражения однородных с ней величин. Примечание - На практике широко применяется понятие узаконенные единицы, которое раскрывается как "система единиц и (или) отдельные единицы, установленные для применения в стране в соответствии с законодательными актами". 3.16 Международная система единиц; СИ: Система единиц, основанная на Международной системе величин, вместе с наименованиями и обозначениями, а также набором приставок и их наименованиями и обозначениями вместе с правилами их применения, принятая Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ). 4 Измерения 4.1 измерение (величины): Процесс экспериментального получения одного или более значений величины, которые могут быть обоснованно приписаны величине (п.4.1.) Примечания 1 Измерение подразумевает сравнение величин или включает счет объектов. 2 Измерение предусматривает описание величины в соответствии с предполагаемым использованием результата измерения, методику измерений и средство измерений, функционирующее в соответствии с регламентированной методикой измерений и с учетом условий измерений. 4.2 измеряемая величина: Величина, подлежащая измерению. 4.17 абсолютное измерение: Измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант. 4.18 относительное измерение: Измерение отношения одноименных величин или функций этого отношения. 4.19 прямое измерение: Измерение, при котором искомое значение величины получают непосредственно от средства измерений. Примечания 1 Термин прямое измерение возник как противоположный термину косвенное измерение. Строго говоря, измерение всегда прямое и рассматривается как сравнение величины с ее единицей или шкалой. В этом случае лучше применять термин прямой метод измерений. 2 В основу разделения измерений на прямые, косвенные, совместные и совокупные может быть положен вид модели измерений. В этом случае граница между косвенными и прямыми измерениями 43 размыта, поскольку большинство измерений в метрологии относится к косвенным, поскольку подразумевает учет влияющих факторов, введение поправок и т.д. Примеры 1 Измерение длины детали микрометром. 2 Измерение силы тока амперметром. 3 Измерение массы на весах. 4.20 косвенное измерение: Измерение, при котором искомое значение величины определяют на основании результатов прямых измерений других величин, функционально связанных с искомой величиной. 5 Результаты измерений 5.1 результат (измерения величины): Множество значений величины, приписываемых измеряемой величине вместе с любой другой доступной и существенной информацией. Примечания 1 Определение понятия результата измерения претерпело существенное изменение по сравнению с определением РМГ 29-99 и вобрало в себя выражение точности измерения. Информация, приводимая в результате измерения, определяется особенностями конкретного измерения и соответствует требованиям, предъявляемым к этому измерению. В большинстве случаев информация относится к точности измерения и выражается показателями точности, в обоснованных случаях содержит указание методики измерений и др. 2 Результат измерения может быть представлен измеренным значением величины с указанием соответствующего показателя точности. К показателям точности относятся, например, среднее квадратическое отклонение, доверительные границы погрешности, стандартная неопределенность измерений, суммарная стандартная и расширенная неопределенности. 3 Если значение показателя точности измерений можно считать пренебрежимо малым для заданной цели измерения, то результат измерения может выражаться как одно измеренное значение величины. Во многих областях это является обычным способом выражения результата измерения, с указанием класса точности применяемого средства измерений. 5.2 Измеренное значение (величины): Значение величины, которое представляет результат измерения. Примечания 1 Для измерения, в котором имеют место повторные показания, каждое показание может использоваться, чтобы получить соответствующее измеренное значение величины. Такая совокупность отдельных измеренных значений величины может быть использована для вычисления результирующего измеренного значения величины, такого как среднее арифметическое или медиана, обычно с меньшей соответствующей неопределенностью (погрешностью) измерений. 2 Когда диапазон истинных значений величины, представляющих измеряемую величину, мал по сравнению с неопределенностью (погрешностью) измерений, измеренное значение величины может рассматриваться как оценка, по сути дела, единственного истинного значения величины, и оно часто представляет собой среднее арифметическое или медиану отдельных измеренных значений, которые получены при повторных измерениях. 3 В случае, когда диапазон истинных значений величины, представляющих измеряемую величину, нельзя считать малым по сравнению с неопределенностью (погрешностью) измерений, измеренное значение часто будет оценкой среднего арифметического или медианы набора истинных значений величины. 5.3 Опорное значение (величины): Значение величины, которое используют в качестве основы для сопоставления со значениями величин того же рода. Примечания 1 Опорное значение величины может быть истинным значением величины, подлежащей измерению, в этом случае оно неизвестно, или принятым значением величины, в этом случае оно известно. 2 Опорное значение величины со связанной с ним неопределенностью (погрешностью) измерений обычно приводят для: - материала, например, аттестованного стандартного образца; - устройства, например, стабилизированного лазера; 44 - референтной методики измерений; - сличения эталонов. 5.4 Истинное значение (величины): Значение величины, которое соответствует определению измеряемой величины Примечания 1 Определение измеряемой величины включает принятие некоторой модели объекта измерения, в которой истинное значение представлено неким параметром. Всегда существует пороговое несоответствие модели и объекта измерения, которое является причиной дефинициальной неопределенности измеряемой величины. 2 Когда дефинициальная неопределенность, связанная с измеряемой величиной, считается пренебрежимо малой по сравнению с остальными составляющими неопределенности измерений, измеряемая величина может рассматриваться как имеющая "по сути единственное" истинное значение. 3 Существуют подходы оценивания точности измерений, которые избегают понятия истинного значения величины и опираются на понятие метрологической совместимости результатов измерения. 5.16 погрешность (результата измерения): Разность между измеренным значением величины и опорным значением величины. Примечания 1 Если опорное значение величины известно, как, например, при калибровке средств измерений, то известно и значение погрешности измерения. Если в качестве опорного значения выступает истинное значение величины, то значение погрешности неизвестно. 2 В РМГ 29-99 использовался термин погрешность результата измерения: отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины. Изменение термина вызвано изменением понятия результат измерения. 3 Погрешность измерения равна сумме случайной и систематической погрешностей. 5.17 случайная погрешность (измерения): Составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных в определенных условиях. Случайной погрешностью являются грубые промахи. 5.18 среднее квадратическое отклонение; стандартное отклонение: Параметр функции распределения измеренных значений или показаний, характеризующий их рассеивание и равный положительному корню квадратному из дисперсии этого распределения. 3 Выборочное стандартное отклонение иногда неправильно называют средняя квадратическая погрешность. 45 5.19 систематическая погрешность (измерения): Составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или же закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины. Примечания 1 В зависимости от характера изменения во времени систематические погрешности подразделяют на постоянные, прогрессирующие, периодические и погрешности, изменяющиеся по сложному закону. В зависимости от характера изменения по диапазону измерений систематические погрешности подразделяются на постоянные и пропорциональные. Постоянные погрешности - погрешности, которые в течение длительного времени, например, в течение времени выполнения всего ряда измерений, остаются постоянными (или - неизменными). Они встречаются наиболее часто. 2 Оставшуюся систематическую погрешность измерения после введения поправки называют неисключенной систематической погрешностью (НСП). 3 Для оценки систематической погрешности измерения в используется термин смещение (при измерении). 5.22 доверительные границы (погрешности измерения): Верхняя и нижняя границы интервала, внутри которого с заданной вероятностью находится значение погрешности измерений. Примечания 1 Доверительные границы при вероятности, равной 1, называют границами погрешности. 2 Доверительные границы погрешности иногда неправильно называют доверительная погрешность. 5.23 максимальная допускаемая погрешность (измерения): Максимальное значение погрешности измерения (без учета знака), разрешенное спецификацией или нормативными документами для данного измерения. 5.24 погрешность метода (измерений): Составляющая погрешности измерений, обусловленная несовершенством принятого метода измерений. 5.25 инструментальная погрешность (измерения): Составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью применяемого средства измерений. 5.26 абсолютная погрешность (измерения): Погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины. |