МЕТРАЛОГИЯ. Метрология наука об измерениях, методах, средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. С греч. метронмера, логосучение. Разделы метрологии Теоретическая
 Скачать 37.33 Kb.
|
|
МЕТРАЛОГИЯ 1. Понятие Метрологии. Разделы метрологии. Метрология – наука об измерениях, методах, средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. С греч. «метрон»-мера, «логос»-учение. Разделы метрологии: 1. Теоретическая (как измерит? В чем измерить? На чем основано?) 2. Прикладная (Применение теории на практике) 3. Законодательная (технические и юридические требования к единицам, средствам измерения и методам измерения) 2. Задачи и функции метрологии. Задачи метрологии: 1. Установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых средств измерений; 2. Разработка теории, методов и средств измерений и контроля; 3. Обеспечение единства измерений и единообразных средств измерений; 4. Разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля; 5. Разработка методов передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений. Функции метрологии: 1. Разработка научных основ повышенной точности измерений физических параметров; 2. Обеспечение единства измерений; 3. Разработка методов государственной и отраслевой метрологических поверок; 4. Разработка мероприятий по созданию и стандартизации новых методов и СИ, а также ремонта и поверок работающих СИ. 5. Разработка новых и новейших теорий и законодательных актов; 6. Развитие сетей научно-исследовательских институтов, органов по метрологии. 3. Основная задача метрологии. Чем обуславливается и чем обеспечивается достижение единства измерений? Основанная задача метрологии - обеспечение единства измерений – может быть решена при соблюдении 2 условий, которые можно назвать основополагающими: - выражение результатов измерений в единых узаконенных единицах; -установление допустимых ошибок (погрешностей) результатов измерений и пределов, за которые они не должны выходить при заданной вероятности. - единая унифицированная методика измерений, устанавливающая единый метод их проведения. 4. Основные метрологические термины. 5. Шкалы физических величин. Принцип формирования шкалы. Понятия, связанные с формированием шкалы (понятие натурального ряда, реперных точек и т.д.) Шкала измерительного прибора - часть показывающего устройства средства измерений, представляющая собой упорядоченный ряд отметок вместе со связанной с ними нумерацией или техническая отметка на шкале измерительного прибора. Шкалой измерений - называется принятая по соглашению последовательность значений одноименных величин различного размера. Номинальная шкала – любая последовательность чисел. Можно лишь посчитать сколько раз встречалось число. Шкала порядка – больше качественная оценка, чем количественная (Шкала Мосса, возможно) (Лучше-хуже). Шкала интервалов – числа имеют между собой интервал. Но отчет идет от условно принятого нуля (Температура, потенциальная энергия).На сколько больше? Шкала отношений – Что и предыдущее, но только с определенной точкой. Шкала абсолютных величин – значения абсолютные, а не относительные. Сколько студентов на лекции. Натуральный ряд – ряд в котором каждая входящая величина больше размера всех предыдущих и меньше всех последующих величин. Реперные точки – точки, на которых основывается шкала измерения (0 и 100оС). Из них получается «лестница» Опорные точки – две точки, которые легко определить. Основной интервал – интервал между начальной точкой и n-ой. (n-еденица измерения). 6. Понятие измерения. Классификация измерений. Измерение — совокупность действий для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой всеми участниками за единицу, хранящуюся в техническом средстве (средстве измерений). По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения: Статическое измерение – измерение физической величины, принимаемое в соответствии к конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения. Динамическое измерение – измерение изменяющейся по размеру физической величины. По способу получения результатов: Прямые измерения – это измерения, в которых искомое значение величины является результатом измерений (измерение Т термометром, Р манометром) Косвенные измерения – это определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной (измерение плотности тела цилиндрической формы по результатам m, h, d p=m/(0.25пd^2h). Совокупные измерения – это проводимые одновременно измерения нескольких одноимённых величин, при которых искомое значение величины определяют путем решения системы уравнений, полученных при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. Совместные измерения – производимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для нахождения функциональной зависимости между ними. 7. Методы измерения. Классификация. Метод измерений – это прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.  1. Метод непосредственной оценки – значение берут с измерительного прибора прямого действия (Термометр – температура) 2. Метод сравнения с мерой – величину сравнивают с воспроизводимой величиной (весы на рынке (нулевой метод)) 3. Дифференциальный метод – величину сравнивают с такой же величиной с заданным значением, но немного отличающимся. Находят разницу. 8. Погрешности измерений. Классификация. Точность измерения – это степень приближения результата измерения к истинному значению. Погрешность – разница между истинным и найденным значением. По способу выражения: 1. Абсолютная – разница между истинным и найденным значением. Д=А-Аи 2. Относительная – отношение абсолютной погрешности к результату измерения. д=Д/А 3. Приведенная – дприв= Д/Анорм По причине возникновения: 1. Инструментальная (фиговый аппарат) 2. Погрешность метода измерения (фиговый метод) 3. Субъективная погрешность – косячит оператор 4. Случайная погрешность – все идеально делаем, но она есть просто так. 5. Систематическая погрешность – постоянное значение или меняется согласно закону. По характеру изменения во времени: 1. Статическая погрешность – не меняется со временем. 2. Динамическая погрешность – при измерении меняющейся физической величины. По условию измерения погрешности: 1. Основная - погрешность средства измерений, применяемого в нормальных условиях. 2. Дополнительная – дополнительно к основной из-за нарушения нормальных условий. 9. Понятия средства измерения, меры, измерительного прибора, измерительного преобразователя, измерительной системы, измерительной установки и др. Классификация средств измерения. Измерительный прибор – средство измерения, вырабатывающий сигнал для наблюдателя (человека). Измерительный преобразователь – средство измерения, вырабатывающее сигнал для передачи, обработки, хранения информации. Человек не понимает. Измерительная установка – совокупность измерительных приборов, преобразователей и вспомогательных устройств для измерения и выработки сигнала, понятого для человека. Измерительная система - совокупность измерительных приборов, преобразователей и вспомогательных устройств для измерения и выработки сигнала для компьютеров (устройств автоматического управления). Измерительно-вычеслительный комплекс - совокупность измерительных приборов, преобразователей, вспомогательных устройств, а так же ЭВМ. Средство измерения – техническое средство для измерений. Имеет нормированные метрологические характеристики. Воспроизводит или хранит физическую величину. 10. Метрологические характеристики средства измерения. Сущность нормирования метрологических характеристик. Метрологические характеристики – характеристики свойств средства измерения. Они оказывают влияние на результат измерения и его погрешность. Характеристики определяемые нормативно-техническим документом – нормируемые, определяемые экспериментально – действительными. К характеристикам относят: функцию преобразования, погрешность, чувствительность, цену деления, порог чувствительности, диапазон измерений и тд. Функция преобразования – статическая характеристика. Диапазон измерений – пределы измерения Чувствительность – отношение изменения выходного сигнала к изменению измеряемой величины. Под нормированием метралогических характеристик понимают номинальные значения и допустимые отклонения от них. По ГОСТу. За счет этого обеспечивается взаимосвязь систем измерения и единства измерений. 11. Статические характеристики средств измерений. Формы представления статической характеристики. Построение НСХ. СХ ИУ – функциональная зависимость выходного сигнала от входного в статическом режиме. Описывается нелинейным уравнением. Может быть заданна таблицей, графиком или формулой. Формы представления статической характеристики: 1. Номинальная – указывается в нормативно-техническом документе. Для массового производства. 2. Индивидуальная – для конкретного прибора. Определяется экспериментально. 3. Действительная – без погрешностей. Построение НСХ: Есть номинальная (формула) и реальная функция преобразования. Разность между ними – погрешность. 12. Понятие класса точности, виды, нормирование. Класс точности – обобщенная характеристика СИ, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами СИ, влияющими на точность, значения которых устанавливают в стандартах на отдельные виды СИ. Классы точности устанавливаются для средства измерения, у которых суммарная погрешность нормируется в виде пределов допускаемой основной и дополнительной погрешностей. Эти пределы могут выражаться в форме абсолютных, относительных и приведённых погрешностей. Обозначение класса точности зависит от того, какая из погрешностей нормируется для СИ. 1. Абсолютная погрешность – буквы или римские цифры. 2. Относительная и приведенная – число, равное пределу в % 3. Относительная погрешность – два числа 0,1/0,2. Числа – параметры в уравнении. 13. Шкалы измерительных приборов. Виды шкал. Понятия связанные со шкалой средства измерения (цена деления, длина шкалы, начальное значение шкалы, конечное значение шкалы, и др.) Шкала измерительного прибора - часть показывающего устройства средства измерений, представляющая собой упорядоченный ряд отметок вместе со связанной с ними нумерацией или техническая отметка на шкале измерительного прибора. Номинальная шкала – любая последовательность чисел. Можно лишь посчитать сколько раз встречалось число. Шкала порядка – больше качественная оценка, чем количественная (Шкала Мосса, возможно) (Лучше-хуже). Шкала интервалов – числа имеют между собой интервал. Но отчет идет от условно принятого нуля (Температура, потенциальная энергия).На сколько больше? Шкала отношений – Что и предыдущее, но только с определенной точкой. Шкала абсолютных величин – значения абсолютные, а не относительные. Сколько студентов на лекции. Цена деления шкалы - разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы Длина шкалы - длина линии, проходящей через центры всех самых коротких отметок шкалы и ограниченной начальной и конечной отметками. Линия может быть реальной или воображаемой, кривой или прямой Отметка шкалы - знак на шкале (чёрточка, зубец, точка и др.), соответствующий некоторому значению физической величины Числовая отметка шкалы - отметка шкалы, у которой проставлено число Нулевая отметка - отметка шкалы, соответствующая нулевому значению измеряемой величины Деление шкалы - промежуток между двумя соседними отметками шкалы Длина деления шкалы - расстояние между осями (или центрами) двух соседних отметок шкалы, измеренное вдоль воображаемой линии, проходящей через середины самых коротких отметок шкалы Диапазон показаний шкалы - область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы, т.е. наибольшим и наименьшим значениями измеряемой величины. Диапазон измерений - область значений измеряемой величины, которые могут быть получены данным измерительным средством с нормированной для него погрешностью. 14. Чувствительность средства измерения. Определение чувствительности средства измерения. Чувствительность – отношение изменения выходного сигнала к изменению величины. Абсолютная сувствительность – по определению S = Dy/Dx Относительная чувствительность So = Dy/(Dx/x) У средств измерения при постоянной чувствительности шкала равномерная, т.е. длина всех делений шкалы одинакова. Величина равная обратной величине чувствительности является постоянной прибора с = 1/S. Чувствительность СИ должна соответствовать его точности, отражающей близость получаемых при измерении результатов к истинному значению измеряемой величины. 15. Погрешности средства измерения. Расчет погрешностей СИ. Анализ, способ исключения. Погрешность – разница между истинным и измеренным показателем величины. По способу выражения: 1. Абсолютная – разница между истинным и найденным значением. Д=А-Аи 2. Относительная – отношение абсолютной погрешности к результату измерения. д=Д/А 3. Приведенная – дприв= Д/Анорм Способы исключений систематических погрешностей: 1) Устранение источников погрешности до начала измерений. 2) Исключение погрешности в процессе измерений способами замещений, компенсации погрешностей по знаку, противопоставления симметричных наблюдений. 3) Внесение известных поправок в результат измерения. 4) Оценка границ систематических погрешностей, если их нельзя исключить. 16. Определения регулировки, градуировка, калибровка средства измерения. Регулировка - операция по приведению измерительного инструмента в рабочее состояние, пригодное для использования. (приводим в рабочее состояние) Градуировка – процесс нанесения отметок на шкалы средств измерений, а также определение значений измеряемой величины, соответствующих уже нанесенным отметкам, для составления градуировочных кривых или таблиц. (делаем отметки) Калибровка - комплекс операций, которые устанавливают, при специальных условиях, соотношения между значениями величины, показываемыми измерительным инструментом или измерительной системой, или значениями, представленными в стандартном образце и соответствующими значениями, реализованными в эталоне. (делаем точными) 17. Поверка средства измерения. Виды поверок. Поверка – определение погрешности прибора и установление его пригодности. Виды поверок: 1. Первичная – При выпуске и после ремонта 2. Периодическая – поверка через определенный интервал времени 3. Внеочередная – до наступления периодической времени поверки 4. Инспекционная – поверка органом государственной власти. 5. Поэлементная – поверка составляющих средва измерения 6. Комплектная – поверка целого средства. 7. Выборочная – поверка случайного средства из партии. 8. Экспертная поверка – поверка при разногласии. |