Основные термины метрологии и их определения

Основные условные обозначения

НД – нормативный документ

ФВ – физическая величина

СВ – случайная величина

СП – случайная погрешность

СИТ – средство измерительной техники

МО – математическое ожидание

V – грубая погрешность

Р – доверительная вероятность

СКО – среднее квадратическое отклонение

СКО СА – оценка среднего квадратического отклонения

ЗК – модель зубчатого колеса

W – общая нормаль модели зубчатого колеса

Δр – доверительные границы случайной погрешности

t_р – статический параметр

n – число измерений

к – число степеней свободы

В соответствии с Законом Украины «О метрологии и метрологической деятельности» и ДСТУ 2681:2003 приведенные ниже термины употребляются в следующем значении:

метрология -наука об измерениях;

законодательная метрология - раздел метрологии, включающий за­конодательные акты, правила, требования и нормы, которые регламенти­руются и контролируются государством для обеспечения единства измере­ний;

измерение - отображение физических величин их значениями с помо­щью эксперимента и расчетов с применением специальных техниче­ских средств;

измеряемая величина - физическая величина или параметры ее зави­симости, которые подвергаются измерению;

единица измерения - физическая величина определенного размера, принятая для количественного отображения однородных с ней величин;

единство измерений - состояние измерений, при котором их ре­зультаты выражаются в узаконенных единицах измерений, а характери­стики погрешностей или неопределенности измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы;

методика выполнения измерений - совокупность процедур и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с гарантированной точностью;

физическая величина (фв) - свойство, общее в качественном отношении многим материальным объектам и индивидуальное в количественном от­ношении дня каждого из них (например, длина, масса, электропроводность и теплоёмкость тел);

размер физической величины - количественное содержание физиче­ской величины в данном объекте;

система физических величин - совокупность взаимосвязанных физи­ческих величин, в которой несколько величин принимают в качестве независимых, а другие определяют как зависимые от них;

основная физическая величина - физическая величина, входящая в сис­тему физических величин и принятая в качестве независимой от других величин этой системы;

размерность физической величины — выражение, отражающее связь величины с основными величинами системы величин;

единица физической величины — физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное 1. Например, масса 1 кг, сила 1 Н, давление 1 Па, длина 1 м, угол 1°;

значение физической величины - оценка физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Например, диаметр отверстия 0,01 м, масса тела 93 кг;

средство измерительной техники – техническое средство, применяемое во время измерений, и имеющее нормированные метрологические характеристики. К средствам измерительной техники относятся средства измерений и измерительные устройства;

тип средства измерительной техники – совокупность средств измерительной техники одного и того же назначения, которые имеют один и тот же принцип действия, одинаковую конструкцию и изготовлены по одной и той же технической документации;

средство измерения – средство измерительной техники, реализующее процедуру измерений;

измерительное устройство – средство измерительной техники, в котором выполняется только одна из составляющих частей процедуры измерения (измерительная операция);

измерительный прибор – средство измерений, в котором создается визуальный сигнал измерительной информации.

2. Технические измерения

Измерение — нахождение значения физической величины опыт­ным путем с помощью специальных технических средств. Например, измерение массы – весовые инструменты диаметра вала микрометром, давления среды — маномет­ром или вакуумметром. Значение физической величины х_изм, полу­ченное при измерении, находят по формуле

х_изм= Аи (2.1)

где А — числовое значение, и — размерность физической величины (ФВ).

В метрологии различают истинное и действительное значения физических величин.

2.1. Истинное и действительное значение.

Физическая величина — свойство, общее в качественном отноше­нии многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Например, длина, масса, элек­тропроводность и теплоемкость тел, давление газа в сосуде и т. д.

Истинное значение — значение физической величины, которое идеальным образом отражает в качественном и количественном от­ношениях соответствующее свойство объекта. Истинное значение должно быть свободно от ошибок измерения,

но так как все физиче­ские величины находят опытным путем и их значения содержат ошибки измерений, то истинное значение физических величин остает­ся неизвестным.

Действительное значение — значение физической величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для определенной цели может быть исполь­зовано вместо него. При технических измерениях значение физиче­ской величины, найденное с допустимой по техническим требованиям погрешностью, принимается за действительное значение.

2.2. Погрешность: абсолютная и относительная

Погрешность (ошибка) измерения — отклонение результата из­мерений от истинного значения измеряемой величины. Абсолютная погрешность — погрешность измерения, выраженная в единицах из­меряемой величины. Абсолютную погрешность измерения ΔХ_абс оп­ределяют по формуле

I

(2.2)

где X - истинное значение измеряемой величины.

Относительная погрешность измерения — отношение абсолют­ной погрешности измерения к истинному значению физической вели­чины

(2.3.)

Относительная погрешность дает качественную характеристику точности измерения.

Поскольку истинное значение измеряемой величины остается не­известным, на практике можно найти лишь приближенную оценку погрешности измерения.

2.3. Классификация измерений по способу получения значения физической величины.

Технические измерения по способу получения значений физиче­ской величины измерения могут быть прямыми, косвенными.

Прямое измерение — измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Примерами прямых измерений являются измерения длины с помощью линейных мер. Прямые измерения составляют основу более сложных косвенных, совокупных и совместных измерений.

Косвенное измерение — измерение, при котором искомое значе­ние величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям; например измерение среднего диаметра резьбы методом трех прово­лочек. Косвенные измерения в ряде случаев позволяют получить бо­лее точные результаты, чем прямые измерения.

Измерения могут быть абсолютными или относительными. Абсо­лютное измерение — измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании зна­чений физических констант. При линейных и угловых абсолютных измерениях, как правило, находят одну физическую величину, напри­мер диаметр вала штангенциркулем.

Относительное измерение основано на сравнении измеряемой величины с известным значением меры, играющее роль единицы или измерение величины по отношению к одноименной величине, прини­маемой за исходную. Относительные измерения основаны на сравне­нии измеряемой величины с известным значением меры. Искомую величину при этом находят алгебраическим суммированием размера меры и показаний прибора.

Таким образом, необходимо знать и помнить основные метрологические понятия, такие как физическая величина, единицы физической величины, зна­чение физической величины, истинное и действительное значение, а также погрешности измерений.

3. Краткое теоретическое обоснование методов обработки результатов прямых равнорассеянных наблюдений.

3.1. Определение прямых равнорассеянных наблюдений

Прямыми называются измерения, при которых искомое значение ФВ находят прямо из опытных данных.

Результаты наблюдений х₁ х₂, ……,х_n называются равнорассеянными

(равноточными), если они являются независимыми, одинаково распределенными случайными величинами (СВ).

Равнорассеянные результаты получают при измерениях, проводимых одним наблюдателем или группой наблюдателей с применением одних и тех же методов и средств измерительной техники (СИТ) в неизменных условиях внешней среды.

Для уменьшения влияния случайной погрешности (СП) прямые измерения осуществляют путем многократных наблюдений с последующей обработкой их для определения таких параметров распределения, как математическое ожидание (МО), среднеквадратичеcкое отклонение (СКО), а также проверки нормальности распределения результатов, отсутствия грубых погрешностей (V) или промахов и т.д. и итогового результата при доверительной вероятности Р = 0,95 или Р = 0,99 если измерения повторить нельзя.

Длиной общей нормали W эвольвентного ЗК называется расстояние между разноименными эвольвентными профилями двух или более зубьев, измеренное по касательной к основной окружности, разверткой которой и является эвольвента.

Для изменения длины общей нормали служит нормалемер, представляющий собой СИТ, аналогичное индикаторной скобе, т.е.снабженное двумя наконечниками, измерительные поверхности которых выполнены в форме плоскостей, перпендикулярных линии измерения.

Дата добавления: 2015-04-30