Основы теории измерений

Основные термины в метрологии

Измерением называют совокупность действий, выполняемых с помощью специальных средств, с целью нахождения численных значений измеряемой величины в принятых единицах измерения.

Целью измерения является получение значения физической величины – характеристики контролируемого объекта.

Измерительное преобразование – установление однозначного соответствия между размерами двух величин: преобразуемой (входной) и преобразованной в результате измерения величиной (выходной).

Мера — это средство измерения, предназначенное для воспроизведения или хранения физической величины заданного размера, например, гири, концевые меры длин и др.

Стандартный образец — это образец вещества (материала), который аттестуется с количественными значениями величин, характеризующими свойства или состав этого вещества (материала).

Точность измерения – это степень приближения результатов измерения к некоторому действительному значению физической величины. Тогда, погрешность – некоторое отклонение измеренной величины от действительного значения. Чем меньше точность, тем больше погрешность (и наоборот).

Средство измерения — это техническое средство, предназначенное для измерения, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятию «метрология»

2. Четыре основы метрологии

3. Назовите условия обеспечения единства измерений

1.2.1 Общие сведения.Виды измерений. С помощью измерения сопоставляют измеряемую величину с единицей измерения, т.е., если имеется некоторая физическая величина Х, а принятая для неё единица измерения [Х], то значение физической величины определяется как:

Х=q[Х] (1 – 1)

Данное уравнение называют основным уравнением измерений.

Например, за единицу измерения напряжения принят один вольт – 1 В. Тогда значение напряжения электрической сети U = q[U] =220 [1В] = 220В, т.е. q =220.

На рисунке 1.2 представлена классификация видов измерений.

Измерения различают по способу получения и характеру результатов, условиям, методам, степени достаточности, числу и точности (оценки погрешности).

По способу получения различают прямые, косвенные, совокупные, совместимые и динамические измерения.

Прямые: непосредственные измерения (метод непосредственной оценки, метод сравнения с мерой, метод дополнения, дифференциальный метод, нулевой метод, метод замещения).

Различают шесть методов прямых измерений:

· метод непосредственной оценки, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора, например, давление – пружинным манометром, массу – на весах, электрический ток – амперметром;

· метод сравнения с мерой, где измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой, например, взвешиваемый объект уравновешивается на рычажных весах гирями; измерение напряжения постоянного тока – компенсатором, сравнивая с ЭДС параллельного элемента;

· метод дополнения, где значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины, с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению;

· дифференциальный метод характеризуется измерением разности между измеряемой величиной и известной величиной, которая воспроизводится мерой. Данный метод позволяет получать результат высокой точности даже при использовании относительно примитивных средств измерения;

· нулевой метод аналогичен дифференциальному, но разность между измеряемой величиной и мерой сводится к нулю;

· метод замещения – метод сравнения с мерой, в которой измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой, например, взвешивание с поочередным размещением измеряемого объекта и гирь на одну и ту же чашу весов.

Рисунок 1.2 Классификация видов измерений

Косвенные – получение искомой величины через прямые измерения и функциональную зависимость искомой величины от непосредственно измеренной.

Совокупные – основываются на решении системы уравнений, составляемых по результатам одновременных измерений нескольких одноименных величин. Для вычисления искомой величины необходимо, чтобы число уравнений было не меньше, чем число величин.

Совместные измерения – одновременное измерение двух или более величин, для определения зависимости их друг от друга.

Совокупные и совместные измерения часто применяют для измерения различных параметров и характеристик в электротехнике.

Динамические – измерения величин, меняющихся во времени.

По числу измерений различают однократные и многократные измерения.

Однократные – величина измеряется один раз (много погрешностей). Проводят, как правило, несколько однократных измерений и находят конечный результат как среднее арифметическое.

Многократные – число измерений превышает число измеряемых величин. Минимальное число измерений не менее трех. Результат – значительное снижение случайной ошибки и влияния случайных факторов на погрешность измерений. (Иногда этот метод называют статическим).

По характеру результата измерения делятся на абсолютные, относительные и допусковые (пороговые).

Абсолютными измерениями называют такие, при которых используют прямое измерение одной (иногда нескольких) основной величины и значение физической константы. (Например, закон Эйнштейна Е=mc ² , где масса m может быть измерена непосредственно на весах, а с – скорость света – известная постоянная величина).

Относительные измерения – это установление как относится измеряемая величина к одноименной величине, применяемой в качестве единицы. Искомое значение зависит от используемой единицы измерения.

По условиям измерения делятся на равноточные и неравноточные.

Неравноточными называют такие, при которых измерения одной и той же величины выполняются разными исследователями, разными приборами, в различных условиях и с различной точностью.

1.2.2 Физические величины. Система единиц физических единиц. Физ. величины делятся на геометрические, кинематические, динамические и прочие.

К геометрическим величинам относятся линейный размер, объем, угол.

К кинематическим величинам относятся скорость, ускорение, частота вращения.

К динамическим величинам относятся масса, расход какого-либо вещества, давление и т.д.

К другим величинам можно отнести время, температуру, цвет, освещенность.

Дата добавления: 2014-10-17