Сергеев - Метрология. В. Г. Фирстов Кандидат физикоматематических наук
 Скачать 4.38 Mb.
|
Приложение 3.Рабочая программа по курсу "Теоретическая метрология" специальности 190800 "Метрология и метрологическое обеспечение"Введение В подготовке инженеров-метрологов одной из важнейших научных дисциплин является "Теоретическая метрология", знание которой необходимо для обеспечения единства и требуемой точности измерений, а также для методически правильного измерения различных физических величин и обработки результатов измерений. В результате изучения курса "Теоретическая метрология", студент должен знать: основные представления метрологии, физические величины и единицы измерения, общие законы и правила измерений, принципы построения современных измерительных устройств и их возможности, методы и средства измерения различных величин; уметь правильно выбирать физические величины при решении практических задач; определять погрешности результатов измерений; творчески применять знания по измерениям в процессе обучения. ^ Настоящий курс базируется на таких дисциплинах, как "Физика , Химия", "Теория вероятностей и математическая статистика", "Электротехника". Программа разработана для дневной формы обучения. Общий объем курса — 85 часов. Программа составлена на основе Государственного образовательного стандарта для специальности 130800 "Метрология и метрологическое обеспечение". Тематический план. Распределение часов курса "Теоретическая метрология"
Тема 1. Предмет и задачи метрологии Предмет метрологии и ее место среди'других наук. Краткая историческая справка о развитии метрологии. Структура метрологии. Тема 2. Основные представления теоретической метрологии 2.1. Физические величины. Предметы и явления окружающего мира как объекты познания. Их свойства. Классификация физических величин. Свойства, проявляющие себя только в отношении эквивалентности. Понятие счета. Интенсивные величины, удовлетворяющие отношениям эквивалентности и порядка. Понятие величины и контроля. Экстенсивные величины, удовлетворяющие отношениям эквивалентности, порядка и аддитивности, Понятие о единице физической величины и измерении. Шкалы измерений. 2.2. Понятие об измерении. Измерительное преобразование. Воспроизведение физической величины заданного размера. Сравнение физической величины с величиной, воспроизводимой мерой. Основные элементы процесса измерения. Основные постулаты теории измерений. Классификация измерений. Понятие об испытании и контроле. Предельные возможности измерений. Тема 3. Теория воспроизведения единиц физических величин и передачи их размеров (теория единства измерений) Единицы, размерности и системы физических величин. Международная система единиц (система СИ). Основные принципы построения систем единиц физических величин. Понятие об эталонах. Эталоны единиц системы СИ. Передача размера единиц от эталона к рабочим эталонам и рабочим средствам измерений. Поверочные схемы. Понятие о поверке средств измерений. Способы поверки средств измерений. Стандартные образцы. Тема 4. Погрешности измерений Истинные и действительные значения измеряемой величины. Понятие о погрешности. Погрешность как случайный процесс. Математические модели погрешностей. Характеристики и параметры погрешностей. Разделение погрешностей на составляющие по признаку частотного диапазона. Классификация погрешностей. Основные принципы оценивания погрешностей. Правила округления результатов измерений. Понятие о неопределенности результата измерений. Тема 5. Систематические погрешности Классификация систематических погрешностей. Способы обнаружения и устранения систематических погрешностей. Графический способ. Способ последовательных разностей. Дисперсный анализ. Критерий Вилкоксона. Исключение систематических погрешностей путем введения поправок. Тема 6. Случайные погрешности 6.1. Вероятностное описание случайных погрешностей. Интегральный и дифференциальный законы распределения случайных погрешностей. Композиция законов распределения. Числовые параметры законов распределения. Понятие центра распределения. Центральные и начальные моменты распределения. Математическое ожидание и дисперсия. Третий центральный момент. Коэффициент асимметрии. Четвертый центральный момент. Эксцесс и контрэксцесс. Энтропийное значение погрешности. 6.2. Законы распределения случайных погрешностей. Трапецеидальные распределения. Уплощенные распределения. Класс экспоненциальных распределений. Распределение Гаусса. Семейство законов распределения Стью-дента. Распределение Коши. Класс двухмодальных распределений. Дискретное двузначное распределение. Арксинусоидальное распределение. Остро- и кругловершинные двухмодальные распределения. Косые распределения. 6.3. Точечные оценки законов распределения. Оценки математического ожидания и дисперсии. Оценки коэффициента асимметрии, эксцесса и энтропийного коэффициента. Доверительная вероятность и доверительный интервал. Неравенство Чебышева. Квантильные оценки доверительного интервала. Доверительный интервал для оценок дисперсии и среднеквадратического отклонения. Сравнительная эффективность различных методов определения координаты центра распределения. Тема 7. Грубые погрешности и методы их исключения Критерии исключения грубых погрешностей. Критерии Граббса, "трех сигм", Романовского, Шарлье, Шовенэ. Вариационный критерий Диксона. Тема 8. Обработка результатов измерений 8.1. Обработка результатов прямых многократных измерений. Обработка результатов прямых многократных равноточных и неравноточных измерений. Идентификация закона распределения результатов измерений. Критерий Пирсона. Составной критерий. Обработка результатов прямых однократных измерений. Технические измерения. 8.2. Обработка результатов косвенных измерений. Обработка результатов косвенных измерений при линейной зависимости между аргументами. Случайные погрешности косвенных измерений. Систематические погрешности косвенных измерений. Обработка результатов косвенных измерений при нелинейной зависимости между аргументами. Метод линеаризации. Обработка результатов косвенных измерений методом приведения. Проблемы нормирования погрешностей косвенных измерений. Вероятностное описание погрешностей косвенных измерений. 8.2. Обработка результатов совместных измерений. Обработка результатов совокупных измерений. Метод наименьших квадратов. Методы обработки результатов измерений при однофакторном эксперименте. Тема 9. Суммирование погрешностей Основы теории расчетного суммирования погрешностей. Упрощенные методы определения значения квантильных множителей. Суммирование систематических погрешностей. Суммирование случайных погрешностей коррелированных и некоррелированных величин. Суммирование случайных и систематических погрешностей. Критерий ничтожно малой погрешности. Тема 10. Измерительные сигналы Классификация сигналов по различным признакам. Квантование и дискретизация измерительных сигналов. Восстановление сигналов при их дискретизации. Теорема Котельникова. Математические модели измерительных сигналов. Элементарные и сложные измерительные сигналы. Модуляция и детектирование. Интегральные параметры периодических сигналов. Тема 11. Средства измерений 11.1. Классификация и свойства средств измерений. Понятие о средстве измерений. Обобщенная структурная схема средства измерений. Характеристики и параметры средств измерений в статистическом и динамическом режимах. Классификация средств измерений. Аналоговые и цифровые измерительные приборы. Информационно-измерительные системы и измерительно-вычислительные комплексы. 11.2. Моделирование средств измерений. Математическое моделирование средств измерений.-Измерительная цепь и измерительный канал. Структурные схемы и элементы средств измерений. Структурные схемы прямого и уравновешивающего преобразований. Расчет измерительных каналов средств измерений. 11.3. Методы повышения точности средств измерений. Градуировка и калибровка средств измерений. Методы проверки средств измерений. Методы коррекции погрешностей средств измерений. 11.4. Метрологические характеристики средств измерений. Общие принципы выбора и нормирования метрологических характеристик средств измерений. Комплексы нормируемых метрологических характеристик. Расчет погрешностей 'средств измерений по метрологическим характеристикам в реальных условиях эксплуатации. Классы точности средств измерений. 11.5. Выбор средств измерений. Основные принципы выбора средств измерений. Критерии выбора средств измерений и их сравнительный анализ. Выбор средств измерений при динамических измерениях. 11.4. Метрологическая надежность средств измерений. Основные понятия теории метрологической надежности. Изменение во времени метрологических характеристик средств измерений. Показатели метрологической надежности средств измерений. Метрологическая надежность и межповерочный интервал. Тема 12. Метрологическая служба Российской Федерации Государственная система обеспечения единства измерений. Государственные испытания средств измерений. Государственная система приборов. Система стандартов в области метрологии и другой нормативной метрологической документации. Международные метрологические организации. Перечень тем практических занятий 1. Физические величины и единицы их измерения. 2. Погрешности измерений. 3. Систематические погрешности. 4. Случайные погрешности. 5. Исключение грубых погрешностей. 6. Обработка результатов измерений. 7. Суммирование погрешностей. 8. Моделирование средств измерений. 9. Метрологические характеристики средств измерений. Перечень рекомендуемых тем курсовой работы Назначением курсовой работы является развитие навыков использования методов теоретической метрологии для решения практических задач. Рекомендуемые темы курсовой работы по теоретической метрологии: 1. Обработка результатов прямых многократных равноточных и неравноточных измерений. 2. Обработка результатов косвенных измерений. 3. Расчет измерительных цепей средств измерений. |