Метрология ответы. Понятие физ величины, виды, размерность
 Скачать 26.27 Kb.
|
|
Понятие физ величины, виды, размерность. Физ. Величина - одно из свойств физического объекта, общее в качественном для многих физ объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Виды: Вещественные и энергетические. Вещественные - описывают физико-химические свойства вещей, материалов и изделий в них. Энергетические- описывают энергетические хар-ки процессов преобразования, передачи и поглощения. Размер - количественная определенность физ.величины присущая конкретному материальному объекту, явлению, процессу. СИ. Основные, дополнительные, производные. Наличие ряда систем единиц физических величин, а также значительного числа внесистемных единиц, неудобства, связанные с пересчетом при переходе от одной системы единиц к другой, требовало унификации единиц измерений. Рост научно-технических и экономических связей между разными странами обусловливал необходимость такой унификации в международном масштабе. В 1954 г. X Генеральная конференция по мерам и весам установила шесть основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин и свеча) практической системы единиц, которая была названа Международной системой единиц, сокращенно СИ (SI — начальные буквы французского наименования Systeme International). Был утвержден перечень шести основных, двух дополнительных и первый список двадцати семи производных единиц, а также приставки для образования кратных и дольных единиц. Величина Единица измерения Сокращенное обозначение единицы русское международное Длина метр м m Масса килограмм кг kg Время секунда с s Сила эл. тока ампер А А Термодин. темп-ра кельвин К К Сила света кандела кд cd Кол-во вещества моль моль mol Единица плоского угла — радиан (рад) — угол между двумя радиусами окружности, дуга между которыми по длине равна радиусу. В градусном исчислении радиан равен 57°17'48". Стерадиан (ср), принимаемый за единицу телесного угла, — телесный угол, вершина которого расположена в центре сферы и который вырезает на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, по длине равной радиусу сферы. Производные единицы Международной системы единиц образуются с помощью простейших уравнений между величинами, в которых числовые коэффициенты равны единице. Измерение физических величин Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Измерения классифицируются по следующим призна- кам: 1.По физической сущности измеряемой величины; 2.По характеристике точности: а) Равноточные – измерения, выполненные при одинаковых условиях; б) Неравноточные – измерения, выполненные либо разными по точ- ности приборами, либо при разных условиях измерения. 3. По числу измерений: а) однократные измерения – измерение физической величины один раз; б) многократные измерения – измерение одной и той же физической величины, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений. 4. По изменению измеряемой величины во времени: а) Статические измерения (физическая величина не изменяется во времени, например: длина стола); б) Динамические измерения (при которых измеряемая величина изме- няется во времени). 5. По назначению измерения делятся: а) Технические (выполняются техническими средствами измерений); б) Метрологические (измерения, выполняемые с использованием эта 6. По выражению результатов измерения: а) Абсолютные – измеряемые в м, кг, Н и т.д. б) Относительные – измеряемые в долях или процентах. 7. По способу получения числового значения физической ве- личины а) Прямые измерения – это измерения, при которых искомое значение физической величины получают непосредственно; б) Косвенные измерения – это измерения, при которых искомое значение физической величины получают на основании прямых измерений других физических величин; Методы измерения физических величин Метод измерений – это прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализо- ванным принципом измерений. Методы измерений определяются видом из- меряемых величин, их размерами, требуемой точностью результата, требуе- мой быстротой процесса измерения и прочими данными. На практике чаще всего используются прямые измерения из-за их простоты и скорости исполнения. 1. Метод непосредственной оценки – значение величины определяют непо- средственно по отсчетному устройству измерительного прибора (например, мерки с тела человека снимают с помощью сантиметровой ленты); 2. Метод сравнения с мерой – измеряемую величину сравнивают с величи- ной, воспроизводимой мерой (измерение массы предметов с помощью рычажных весов с уравновешиванием гирями). Мера – это средство измерения, предназначенное для воспроизведения физи- ческой величины заданного размера. Однозначная мера – мера, воспроизводящая физическую величину одного раз- мера (гиря, концевая мера длины). Многозначная мера – мера, воспроизводящая ряд одноименных величин раз- личного размера (штриховая мера, линейка). меры физической величины – это средства измерения, предназначенные для хране- ния и воспроизведения единицы физической величины; б) измерительные приборы – это средства измерения, предназначенных для получения значений измеряемой физической величины в заданных пределах. в) измерительные преобразователи – это средства измерений, предназначенные для преобразования измерений физической величины в другую величину, удобную для перера- ботки, хранения и дальнейшего преобразования. г) измерительная установка – это комплекс функционально объединенных мер, изме- рительных преобразователей, измерительных приборов и других устройств, предназначенных для измерения одной или нескольких физических величин. Например, испытательный стенд. д) измерительная система – это совокупность функционально объединенных измери- тельных приборов, мер, измерительных преобразователей и других технических средств, размещенных в различных точках контролируемого пространства и предназначенных для из- мерения одной или нескольких физических величин. Средства измерений Средство измерений – это техническое средство или комплекс средств, предназначенные для измерений. Оно имеет нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие или хранящие единицу физической величины. Средства измерений можно классифицировать по двум основным признакам: 1.По метрологическому назначению средства измерения делятся на: а) Рабочие средства измерений – применяются для проведения технических измерений: - лабораторные – используются при научных исследованиях, при проектировании технических устройств, а также для проведения медицинских измерений); - производственные – используются для контроля качества продукции на производстве и для контроля технологического процесса производства; - полевые – используются непосредственно на всех видах транспорта. б) Эталоны. Эталон единицы физической величины – это средство измерения, предназначенное для хранения и воспроизведения единицы физической величины с целью ее передачи другим средствам измерений данной величины 2. По конструктивному исполнению средства измерения делятся на: а) меры физической величины – это средства измерения, предназначенные для хранения и воспроизведения единицы физической величины; б) измерительные приборы – это средства измерения, предназначенных для получения значений измеряемой физической величины в заданных пределах. в) измерительные преобразователи – это средства измерений, предназначенные для преобразования измерений физической величины в другую величину, удобную для переработки, хранения и дальнейшего преобразования. г) измерительная установка – это комплекс функционально объединенных мер, измерительных преобразователей, измерительных приборов и других устройств, предназначенных для измерения одной или нескольких физических величин. Например, испытательный стенд. д) измерительная система – это совокупность функционально объединенных измерительных приборов, мер, измерительных преобразователей и других технических средств, размещенных в различных точках контролируемого пространства и предназначенных для измерения одной или нескольких физических величин. Метрологические характеристики средств измерения и контроля Цена деления шкалы прибора – это разность величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Она всегда указывается на шкале прибора (например, 1 мм – на линейке). Начальное и конечное значение шкалы – наименьшее и наибольшее значение измеряемой величины, которые могут быть определены по шкале данного средства измерения (например, наименьшее значение измеряемой величины на сантиметре – 0 см; наибольшее значение измеряемой величины – 150 см). Диапазон показаний средства измерений – это область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы. Существуют средства измерения, начальное значение которых не равно нулю (например, медицинский градусник); Измерительное усилие – это усилие, возникающее в зоне контакта измерительного наконечника прибора с измеряемой поверхностью (например, прибор для определения толщины материала); Чувствительность – это способность средства измерения реагировать на изменения измеряемой величины. Определяется как отношение изменения выходного сигнала средств измерения к вызывающему его изменению измеряемой величины. Порог чувствительности средств измерения – это наименьшее значение изменения физической величины, с которого возможно начать измерение этой величины данным средством измерения (например, технические весы не позволяют взвесить предмет, вес которого меньше 1 грамма). Точность измерений – качество измерений, отражающее близость к нулю погрешности результата измерений Погрешность измерения Погрешность измерения – это отклонение результата измерения от ис- тинного значения измеряемой величины. Погрешности измерений классифицируются по следующим признакам: 1.По форме числового выражения а) абсолютные; Абсолютная погрешность a – погрешность измерения, выражен- ная в единицах измеряемой величины. б) относительные. Относительная погрешность g – погрешность, используемая для характеристики точности измерения и измеряемая в процентах. 2.По характеру проявления а) систематическая – такая погрешность в процессе измерений одной и той же физической величины остается постоянной или изменяется по определенному закону при одинаковых условиях измерения, то есть не ме- няются внешние условия измерения (температура, давление, влажность и др.), класс точности прибора, цена деления прибора, оператор; - постоянная – присутствует все время на протяжении измерений; - временная; б) случайная – это погрешность, которая изменяется случайным обра- зом при повторном измерении одной и той же величины в одних и тех же условиях. Случайные погрешности изменяются хаотично, по неизвестному закону. Предел допускаемой погрешности средства измерения – наибольшая (без учета знака) погрешность средства измерения, при которой оно может быть признано год- ным к применению. Инструментальная погрешность измерения – составляющая погрешности изме- рения, обусловленная погрешностью применяемого средства измерения. Погрешность метода измерений – составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная несовершенством принятого метода измерений. Субъективная погрешность – погрешность, допущенная оператором при отсчете показаний. Рассеяние результатов в ряду измерений – несовпадение результатов измерений одной и той же величины в ряду равноточных измерений, как правило, обусловлен- ное действием случайных погрешностей. Выборки из генеральной совокупности При проведении измерений, как правило, используют выборки из генеральной совокупности. Генеральная совокупность – совокупность всех объектов, от- носительно которых ученый намерен делать выводы при изучении конкретной проблемы. Выборки делятся на два типа: - вероятностные; - невероятностные Вероятностные выборки 1.1 Случайная выборка (простой случайный отбор) Такая выборка предполагает однородность генеральной совокупности, одинаковую вероятность доступности всех элементов, наличие полного списка всех элементов. При отборе элементов, как правило, использует- ся таблица случайных чисел. 1.2 Механическая (систематическая) выборка Разновидность случайной выборки, упорядоченная по какому-либо при- знаку (алфавитный порядок, номер телефона, дата рождения и т.д.). Первый элемент отбирается случайно, затем, с шагом ‘n’ отбирается каждый ‘k’-ый элемент. 1.3 Стратифицированная (районированная) Применяется в случае неоднородности генеральной совокупности. Гене- ральная совокупность разбивается на группы (страты). В каждой группе отбор осуществляется случайным или механическим образом. 1.4 Серийная (гнездовая или кластерная) выборка При серийной выборке единицами отбора выступают не сами объекты, а группы (кластеры или гнёзда). Группы отбираются случайным образом. Объекты внутри групп обследуются сплошняком. 2.Невероятностные выборки Отбор в такой выборке осуществляется не по принципам случайности, а по субъ- ективным критериям – доступности, типичности, равного представительства. 2.1. Квотная выборка Изначально выделяется некоторое количество групп объектов (например, мужчи- ны в возрасте 20-30 лет, 31-45 лет и 46-60 лет; лица с доходом до 30 тысяч рублей, с доходом от 30 до 60 тысяч рублей и с доходом свыше 60 тысяч рублей). Для каждой группы задается количество объектов, которое должно быть обследовано. Количество объектов, которые должны попасть в каждую из групп, задается, чаще всего, либо пропорционально заранее известной доле группы в генеральной сово- купности, либо одинаковым для каждой группы. Внутри групп объекты отбира- ются произвольно. Квотные выборки используются в маркетинговых исследованиях достаточно часто. 2.2. Выборка методом снежного кома Выборка строится следующим образом. У каждого респондента, начиная с перво- го, просятся контакты его друзей, коллег, знакомых, которые подходили бы под условия отбора и могли бы принять участие в исследовании. Таким образом, за исключением первого шага, выборка формируется с участием самих объектов ис- следования. Метод часто применяется, когда необходимо найти и опросить труд- нодоступные группы респондентов (например, респондентов, имеющих высокий доход, респондентов, принадлежащих к одной профессиональной группе, респон- дентов, имеющих какие-либо схожие хобби/увлечения и т.д.) 2.3 Стихийная выборка Опрашиваются наиболее доступные респонденты. Типичные примеры стихий- ных выборок – опросы в газетах/журналах, анкеты, отданные респондентам на само- заполнение, большинство интернет-опросов. Размер и состав стихийных выборок заранее не известен, и определяется только одним параметром – активностью ре- спондентов. 2.4 Выборка типичных случаев Отбираются единицы генеральной совокупности, обладающие средним (типич- ным) значением признака. При этом возникает проблема выбора признака и определения его типичного значения. Метрологическая служба в России Государственная метрологическая служба Российской Федерации (ГМС) является объединением государственных метрологических органов и занимается координированием деятельности по обеспечению единства измерений. Существуют следующие метрологические службы: 1) Государственная метрологическая служба; 2) Государственная служба времени и частоты и определения параметров вращения Земли; 3) Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов; 4) Государственная служба стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов; 5) метрологические службы государственных органов управления Российской Федерации; 6) метрологические службы юридических лиц. Руководит всеми вышеуказанными службами Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Стандартизация определяется как деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сфере производства и обращения продукции и повышения конкурентоспособности продукции, работ и услуг. Международная – стандартизация, в которой участвует большинство государств. Например, Международная организация по стандартизации разрабатывает и издает нормативные документы (стандарты), имеющие аббревиатуру ИСО. Региональная – стандартизация, в которой участвует группа государств определенного региона. Например, Европейский комитет по стандартизации (ЕН) разрабатывает стандарты для европейских государств. Межгосударственная – стандартизация, в которой участвует группа государств, присоединившихся к определенному соглашению, например, государства СНГ. Национальная (государственная) – стандартизация в рамках одного государства. Категории стандартов: Все стандарты, действующие в стране, органы и организации по стандартизации образуют Государственную систему стандартизации (ГСС). Стандарты ГСС подразделяются на следующие категории: ГОСТ Р - государственные стандарты Российской Федерации; ОСТ - отраслевые стандарты; СТП - стандарты предприятий; СТО - стандарты научно-технических, инженерных обществ и других общественных объединений. Государственные стандарты разрабатываются на продукцию, работы и услуги межотраслевого производства или применения, а также на конкретную продукцию, имеющую важнейшее народнохозяйственное значение. Требования, устанавливаемые государственными стандартами для обеспечения безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества, для обеспечения технической и информационной совместимости, взаимозаменяемости продукции, единства методов их контроля и единства маркировки, являются обязательными для соблюдения государственными органами управления и субъектами хозяйственной деятельности. Государственные стандарты принимает Госстандарт РФ, а в области строительства и промышленности строительных материалов - Государственный комитет РФ по вопросам архитектуры и строительства (Госстрой РФ). Отраслевые стандарты (стандарты отраслей) устанавливаются на продукцию отраслевого производства или применения, а также на конкретную продукцию, закрепленную за соответствующим ведомством (министерством). ОСТы обязательны для всех предприятий и организаций данной отрасли, а также предприятий других отраслей, применяющих эту продукцию. Отраслевые стандарты устанавливают дополнительные требования, отсутствующие в ГОСТах, которые необходимы для разработки, производства и эксплуатации продукции межотраслевого применения. ОСТы разрабатываются на отдельные потребительские товары, а также на сырье и полуфабрикаты, применяемые в отрасли. Стандарты предприятий разрабатываются и утверждаются предприятиями самостоятельно в целях совершенствования организации и управления производством, технологических процессов, технологической оснастки. Требования СТП обязательны для соблюдения другими субъектами хозяйственной деятельности, если это оговорено договором. Стандарты научно-технических, инженерных обществ и других общественных объединений разрабатываются и принимаются этими объединениями для динамичного распространения и использования полученных в различных областях знаний, результатов исследований и разработок. Необходимость применения этих стандартов субъекты хозяйственной деятельности определяют самостоятельно Виды стандартов. В зависимости от специфики объекта стандартизации и содержания устанавливаемых к нему требований разрабатывают стандарты следующих видов: стандарты основополагающие; стандарты на термины и определения; стандарты на продукцию, услуги; стандарты на процессы; стандарты на методы контроля (испытаний, измерений, анализа). технические условия (ТУ) и техническое описание (ТО). Технические условия разрабатываются на конкретную продукцию при отсутствии стандарта без ограничения, либо с ограничением срока действия. ТУ разрабатываются государственными органами управления, а также предприятиями - разработчиками или изготовителями с согласованием ТУ с потребителями продукции. В технических условиях регламентируются, в основном, потребительские свойства продукции. Техническое описание (ТО) предназначено для изучения продукции с целью правильной ее эксплуатации и содержит описание продукции, ее технические характеристики и другие сведения, необходимые потребителю. ТО разрабатывают на продукцию, на которую имеются стандарты общих технических условий. Сертификация Сертификация представляет собой процедуру, направленную на подтверждение соответствия объекта сертификации предъявляемым к нему нормам и требованиям. В результате проведения лабораторных исследований и испытаний, составляется акт о соответствии или несоответствии объекта исследования необходимым требованиям стандарта или технических условий. В случае соответствия объекта сертификации на основании акта выдается сертификат соответствия исследуемого объекта требуемым параметрам качества. Основные цели сертификации: 1.Обеспечение доверия потребителя качеству товаров и услуг. 2. Облегчение выбора необходимых товаров и услуг для потребителя. 3. Предоставление потребителю достоверной информации о качестве товаров и услуг. 4. Обеспечение защиты в конкуренции с несертифицированными товарами и услугами. 5. Предотвращение доступа некачественной импортной продукции. 6. Влияние на развитие научно—технического процесса. 7. Содействие росту организационно—технического процесса. |