Теоретические основы метрологии,физические величины(основные,дополнительные)

Погрешности измерений;классификация.

Метрологические характеристики СИ;диапазон измерений;порог чувствительности;погрешность результата измерений и СИ;погрешность СИ-классификация;сходимость и воспроизводимость результатов измерений;класс точности.

Метрология.Характеристика СИ.Виды измерений,классификация,факторы,влияющие на результат измерения.

Методы измерений.Классификация.

Методы измерений -это совокупность приемов в сравнении измеряемой физ.величиной с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

Классификация:

1)По обязательным приемам получения измерений: а) прямой метод измерения; б)косвеный.

2)По условиям измерения: а)контактный метод основан на том,что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения; б)бесконтактный -не участвует чувствительный элемент.

3)Исходя из способа сравнения измеряемой величины с её единицей: а)непосредственный метод -метод,при котором значение физ.величины определяют непосредственно по отчетному устройству прибора прямого действия;мера,отражающая единицу измерения,в измерении не участвует:ее роль играет сист.измерения-шкала,проградуированная при его производстве с помощью достаточно точных СИ. б)сравнение с мерой -метод,при котором измеряемую величину сравнивают с величиной,воспроизводимой мерой. Существует ряд разновидностей этого метода: -метод противопоставления,при котором измеряемая величина,воспризводимая мерой,одновременно взаимодействует на прибор сравнения,позволяющий установить соотношение между этими величинами; -дифференциальный метод,при котором измеряемую величину сравнивают с известной величиной; -нулевой метод,при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля; -метод совпадений,при котором,при котором разность между измеряемой величиной и величиной,воспроизводимой мерой,определяют путем совпадения меток шкал или периодических сигналов.

4)Исходя из получаемого результата: а)поэлементный метод -этот метод характеризуется измерением каждого параметра изделия в отдельности; б)комплексный метод характеризуется измерением суммарного качества,на которое оказывают влияние отдельные его составляющие.

Метрология- это наука об измерениях,методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Законодательная метрология рассматривает комплексы взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил,требований,а также другие вопросы,нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства,направленные на обеспечение едиства измерений и единообразия средств измерений.

Характеристика СИ(СИ-средство измерения).

Средством измерения называется тех.средство или комплекс,используемые при их измерении и имеющие метрологические характеристики.СИ позволяют не только обнаружить физ.величину,но и измерить ее,т.е сопоставить неизвестный размер с известным.

СИ производит в простейшем случае 2 операции: 1)обнаружение физ.величины; 2)сравнение неизвестного размера с известным;сравнение откликов на воздействие известного и неизвестного размеров.

Другими отличительными признаками СИ являются: 1) По конструктивному исполнению: а)мера физ.величины -это СИ, предназначенные для воспроизведения и хранения физ.величин одного или нескольких заданных размеров. Различают меры:однозначные,многозначные,набор мер и магазины мер. К однозначным мерам можно отнести стандартные образцы. Стандартные образцы -это должым образом оформленная проба вещества(материала),которая подвергается метрологической аттестации с целью установления количественного значения определенной характеристики.При пользовании мерами следует учитывать номинальное и действительное значения мер,а также погрешность меры и её разряд. Номинальным называют значение меры,указанное на ней. Действительное значение меры должно быть указано в специальном свидетельствея как результат высокоточного измерения с использованием официального эталона. Разность между номинальным и действительным значением меры называется погрешностью меры. Величина,противоположная по значению погрешности,представляет собой поправку к указанному на мере номинальному значению. б)измерительные преобразователи -это СИ,которые служат для преобразования сигнала измерительной информации в форму,удобную для обработки или хранения,а также передачи. По характеру преобразования различают: -аналоговые; -цифро-аналоговые; -аналого-цифровые.

Измерительные преобразователи либо входят в конструктивную схему измерительного прибора,либо применяются совместно с ним,но сигналы преобразования не поддаются непосредственному влиянию наблюдателя. Преобразуемую величину называют входной,а результат преобразования-выходной величиной.

Основной метрологической характеристикой измеряемого преобразователя считается соотношение между входной и выходной величинами,называемая функцией преобразования. Преобразователи подразделяются на: -первичные (непосредственно воспринимающие измеряемую величину); -передающие (на выходе которых величина приобретает форму,удобную для регистрации и передачи на расстояние); -промежуточные (работающие в сочетании с первичными и не влияющие на изменение рода физ.величины). в)Измерительный прибор -это СИ,которая позволяет получить измерительную винформацию в форме,удобной для восприятия пользователем.Различают измерительные приборы прямого действия и приборы сравнения. Прибор прямого действия- результат измерений снимается непосредственно с его устройства. Прибор сравнения -это измерительный прибор,предназначенный для непосредственного сравнения измеряемой величины с величиной,значение которой известно. г)Измерительные установки и системы -это совокупность признаков,объединенных по функциональному признаку с воспомогательными устройствами для измерения одной или нескольких физ.величинобъекта измерений. Обычно такие системы автоматизированы и обеспечивают следующее: -ввод информации в систему; -автоматизация самого процесса измерения; -обработку и отображение результатов измерений для восприятия их пользователем.

д)Измерительные принадлежности -это воспомогательные СИ величин.Они необходиы для вычисления поправок результатов измерений,если требуется высокая степень точности.Следует учитывать,что измерительные принадлежности вносят определенные погрешности в результат измерений,а также связаны с погрешностью самого воспомогательного средства.

2)По метрологическому назначению: а)рабочие средства (применяются для определения параметров и характеристик тех.устройств,технол.процессов,окр.среды и др.) По условиям эксплуатации они могут быть -лабораторными (используются для научных исследований в проектировании и мед.измерениях.); -производственные (используются для контроля характеристик тех.процесса и контроля качества готовой продукции; -полевые (используются непосредственно при эксплуатации таких транспортных средств как самолеты,автомобили,речные и морские суда.

Каждый из этих видов рабочих средств отличается особыми показателями:лабораторные-самые точный и чувствительные;производственные обладают устойчивостью к воздействиям различных факторов производственного процесса,таких как температура,влажность,вибрация,что может сказаться на достоверности,точности показаний;полевые работают в постоянно изменяющихся условиях. б)Эталон -высокоточная мера,предназанченная для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим СИ.Размер единицы передается сврху вниз, от более точных СИ к менее точным: -первичный эталон; -вторичный эталон; -рабочий эталон нулевого разряда; -рабочий эталон 1 разряда; -рабочее СИ.

Виды измерений.

а)прямые; б)косвеные; в)совокупные; г)совместные; д)абсолютные; е)относительные.

Классификация измерений.

1)По способу получения информации: а)прямые измерения -это непосредственное сравнение физ.величины с её мерой; б)косвеные измерения -искомое значение величины устанавливают по результатам прямых измерений таких величин,которые связаны с искомой определенной зависимостью; в)совокупные измерения сопряжены с решением системы уравнений,составленных по результатам одновременных измерений нескольких однородных величин; г)совместные измерения -это измерения двух или более неоднородных физ.величин для определения зависимости между ними.Совокупные совместные измерения часто применяют при измерении различных параметров и характеристик в области в области электротехники.

2)По характеру измененияизмеряемой величины в процессе измерения: а)статические измерения -имеют место тогда,когда измеряемая величина практически постоянна;связана с определением характеристик случайных процессов,звуковых сигналов,уровня шумов и т.д. б)динамические измерения связаны с такими величинами,которые в процессе измерений претерпевают те или иные измерения.

3)По количеству измерительных информаций: а)однократные измерения -это одно измерение одной величины,т.е число измерений равно числу измеряемых величин; б)многократные измерения характеризуются превышением числа измеренй.

Преимущество многократных измерений в значительном снижении влияния случайных факторов на погрешность измерений.

4 )По отношению к основной единице измерения: а)абсолютные измерения -измерения,при которых используется прямое измерение одной(иногда нескольких) основных величин и физ.постоянных; б)относительные измереня базируются на установлении отношений измеряеморй величины к однородной,применяемой в качестве 1.

5)По характеристике точности: а)равноточное измерение- ряд измерений какой-либо величины,выполненных одинаковыми по точности средствами измерения и и в одних и тех же условиях; б)неравноточные измерения -это ряд измерений какой-либо величины,выполненных несколькими различными по точности СИ и в нескольких разных условиях.

Метрологические характеристики СИ.

Метрологические характеристики,устанавливаемые нормативным документом,являются количественоой характеристикой метрологических свойств СИ.Все метрологические свойства СИ можно подразделить на 2 группы: а)свойства,определяющие качество измерений; б)свойства,определяющие область применения СИ. К основным метрологическим характеристикам,определяющим свойства 1гр. Относятся диапазон измерений и порог чувствительности.

Диапазон измерений -это область значений величины,в пределах которых нормированы допускаемые пределы погрешности.

Порог чувствительности -наименьшее изменение измеряемой величины,которое вызывает заметное изменение выходного сигнала.

Погрешность СИ -это разность между показаниями СИ и истинным значением физ.величины.

Погрешность результатов измерений -это граница между результатом измерения действительной величины и истинным значением измеряемой величины.

Погрешность СИ может быть классифицирована по ряду признаков: а)по способу(форме) представления погрешности разделяется на: -абсолютную.погрешность; -относительную погрешность; -приведенная погрешность. б)по характеру проявления: -случайная погрешность -составляющая погрешности измерения,изменяемая случайным образом,серией повторных измерений одного и того же размера физ.величины,проведенных с одинаковой тщательностью в одних и тех же условиях. –систематическая погрешность -одна из составляющих погрешности измерения,остающейся постоянно или закономерно меняющейся про повторных измерениях одной и той же физ.величины. в)По причине возникновения: -инструментальная погрешность обусловлена погрешностью применяемого в СИ,иногда эту погрешность называют аппаратурной или приборной; -методическая обусловлена отличием принятой модели объекта от модели,адекватно описывающей его свойства,которая определяется путем измерения; -субъективное,личное -измерение обусловлено погрешностью подсчета оператора,показаниям по шкалам СИ и диаграммам регистрирующих приборов. г)по зависимости абсолютной погрешности от значений измеряемой величины: -аддитивные,не зависящие от измеряемой величины; -мультипликативная -пропорциональна измеряемой величине(жесткость мембраны и т.п); -нелинейные,имеющие нелинейную зависимость от измеряемой величины. д)по условиям проведения измерений: -основной называется погрешность СИ,определяемая в нормальных условиях его применеия; -дополнительной называется погрешность СИ,возникающая вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин. е)в зависимости от влияния характера изменения измеряемой величины: -статическая погрешность - погрешность СИ,применяемая для измерения физ.величины и принимаемая за неизвестную; -динамическая называется погрешность СИ,возникающая дополнительно при измерении переменной физ.величины и обусловлена несоответствием его реакции на скорость изменения измеряемого сигнала.

Качество измерений определяется сходимостью и воспроизводимостью результата измерений.

Сходимость результатов измерений -это характеристика качества измерений,отражающая близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины,выполненных одними и теми же же средствами и методами в одинаковых условиях с одинаковой тщательностью.

Воспроизводимость-это повторяемость результатов измерений одной и той же величины,полученных в разных местах,разными методами и операторами,в разное время,но приведенных к одним и тем же условиям измерений,таким как температура,влажность и прочие.

Класс точности СИ -обобщенная характеристика,отражаемая пределами допускаемой(основной и дополнительной) погрешности,а также другими характеристиками,влияющими на точность. Класс точности конкретного типа устанавливается в нормативных документах.Для каждого класса точности устанавливают конкретные требования к метрологическим характеристикам,в совокупности отражающимуровень точности СИ данного класса.В процессе эксплуатации класс точности допускается понижать по результатам поверки,т.е калибровки.

Погрешностью измерения называется отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Классификация.

1)Систематические погрешности- погрешности,кото рые при повторных измерениях остаются постоянными или изменяются по какому-либо закону. Причины,вызывающие появление систематических погрешностей: а)погрешности метода или теоретические погрешности происходят вследствие ошибок или недостаточной разработанности метода измерений(н-р,значительное усилие при измерении тонкостенной детали). б)инструментальные погрешности связаны с погрещностями СИ,вызванными погрешностями изготовления или износом составных частей измерительного средства. в)погрешности,вызванные воздействием окружающей среды и условий измерений,относят температуру(измерение неостывшей детали),вибрации,нежесткость поверхности и т.п.

2)Случайные погрешности -это погрешности,принимающие при повторных измерениях различные,независимые по знаку и величине значения,не подчиняющиеся какой-либо закономерности.

3)Грубые погрешности(промахи)-это погрешности,не характерные для технологического процесса или результата,приводящие к явным искажениям результатов измерения.

Метрология- наука об измерениях,методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Измерение- познавательный процесс,заключающийся в сравнении путем физ.эксперимента данной физ.величины с известной физ.величиной,приянтой за единицу измерения. Физ.величины -это измеренные свойства физ.объектов и процессов,с помощью которых они могут быть изучены. В качестве основных приняты:длина(метр),масса(килограмм),время(секунда),ток(ампер),термодиннамичска температура(кельвин),количество вещества(моль),сила света(кандела). Дополнительные физ.величины: плоский угол(радианы),телесный угол(стерадианы). Единство измерений -состояние измерений,при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности известны с заданной вероятностью.Единство измерений необходимо для того,чтобы можно было сопоставить результаты измерений,выполненных в разное время,с использованием различных методои средств измерений,а также в различных по территориальному расположению в местах. Точность измерения —качество измерений,отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Результат измерения -значение физ.величины,найденное путем ее измерения. Погрешность измерения -отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Контроль -частный случай измерения,проводимый с целью установления соответствия измеряемой величины заданным пределам. Испытание -воспроизведение в заданной последовательности определенных воздействий,измерение параметров испытуемого объекта и их регистрация. Диагностирование -процесс распознавания состояния элементов объекта в данный момент времени. Метод измерений -прием или совокупность приемо в сравнения измеряемой физ.величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерения.

Дата добавления: 2015-04-30