Основные характеристики и критерии качества измерений

1) Принцип измерений – явление, закон или эффект положенных в основу измерений.

2) Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения величины с ее единицей в соответствии с реализационным принципом измерений. Методы измерений классифицируются по различным признакам:

Ø По общим приемам получений результатов измерений (прямой и косвенный метод).

Ø По условиям измерения (контактный и бесконтактный метод).

Ø Исходя из способа сравнения измеряемой величины с ее единицей (метод непосредственной оценки, метод сравнения с мерой [метод противопоставления, дифференциальный метод, нулевой метод и метод совпадений]).

Ø Исходя из получения результата (поэлементный метод и комплексный метод).

3) Погрешность измерений – это отклонение результатов измерений от истинного (действительного) значения измеряемой величины. Погрешность представляет собой сумму целого ряда составляющий, каждое из которых имеет свою причину.

4) Сходимость – близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, полученных одним и тем же СИ, одним и тем же оператором, в одинаковых условиях, в одной и той же лабораториях.

5) Воспроизводимость – это близость результатов измерений одной и той же величины, полученной по единой методике, выполненной в разных лабораториях, разными экземплярами СИ, разными операторами, в разное время. Воспроизводимость результатов измерений зависит также от однородности и стабильности характеристик испытуемого образца.

6) Точность – это характеристика качества измерений, отражает близость к нулю погрешности результатов измерений. Высокая точность измерений соответствуем малым величинам погрешности измерений.

7) Правильность – характеризует степень близости среднего арифметического значения большого числа результатов измерений к истинному (действительному) или принятому, опорному значению. Показателем правильности обычно является значение.

Прецизионность – степень близости друг к другу независимых результатов измерений, в полученных, конкретных, регламентирующих условиях. Мера прецизионности обычно вычисляется как стандартное отклонение результатов измерений

Средства измерений, классификация. Принципы выбора СИ.

Средством измерений СИ называют техническое средство (или их комплекс), используемое при измерениях имеющее нормированные метрологические характеристики. В отличие от таких технических средств, как индикаторы, предназначенных для обнаружения физических свойств, СИ позволяют не только обнаружить физическую величину, но и измерить её, т.е. сопоставить неизвестный размер с известным.

СИ в простейшем случае производят две операции: обнаружение физической величины; сравнение неизвестного размера с известным.

СИ классифицируют по двум признакам:

1. Конструктивное исполнение:

· Меры величины – СИ, предназначенные для воспроизведения и (или) хранение физической величины одного или нескольких заданных размеров.

Различают меры:

ü однозначные (гиря 1 кг, калибр, конденсатор постоянной емкости). К ним относятся стандартные образцы. Существуют стандартные образцы состава и стандартные образцы свойств;

ü многозначные (масштабная линейка, конденсатор переменной емкости);

ü набор мер (набор гирь, набор калибров). Набор мер, конструктивно объединённых в единое устройство, в котором имеется приспособления для их соединения в различных комбинациях, называется магазином мер.

· Измерительные преобразователи – СИ, служащие для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации, удобной для обработки, хранения, дальнейших преобразований. По характеру преобразования различают аналоговые, цифроаналоговые, аналого-цифровые преобразователи. По месту измерительной цепи различают первичные (на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина) и промежуточные (занимающий место в измерительной цепи после первичного);

· Измерительный прибор – СИ, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Прибор, как правило, содержит устройство для преобразования измеряемой величины и её индикации в форме, наиболее доступной для восприятия.

· Измерительная установка – совокупность функционально объединённых мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенных для измерений одной или нескольких физических величин и расположенных в одном месте. Примером являются установка для измерения удельного сопротивления электротехнических материалов, установка для испытаний магнитных материалов.

· Измерительная система – совокупность функционально объединённых мер, измерительных приборов, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого пространства с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому пространству. Примером может служить радионавигационная система для определения местоположения судов, состоящая из ряда измерительных комплексов, разнесённых в пространстве на значительном расстоянии друг от друга.

2. Метрологическое назначение:

o Рабочие СИ предназначены для проведения технических измерений. По условиям применения они могут быть:

Ø Лабораторными, используемыми при научных исследованиях, проектировании технических устройств, медицинских измерениях;

Ø Производственными, используемыми для контроля характеристик технологических процессов, контроля качества готовой продукции, контроля отпуска товаров;

Ø Полевым, используемыми непосредственно при эксплуатации таких технических устройств, как самолеты, автомобили, речные и морские суда и др.

o Эталоны являются высокоточными СИ, а поэтому используются для проведения метрологических измерений в качестве средств передачи информации о размере единицы.

Средства измерений

элементарные

комплексные

Меры

Устройства сравнения (компараторы)

Измерительные преобразования

Измерительные приборы

Измерительные установки

Измерительные системы

Измерительно-вычислительные комплексы

однозначные

первичный

многозначные

промежуточный

Наборы мер

масштабный

Магазины мер

установочные

встроенные

аналоговый

Аналого-цифровой

Цифро-аналоговый

поверочные

эталонные

информационные

информационные

информационные

самопишущие

печатающие

регистрирующие

интегрирующие

показывающие

аналоговые

цифровые

суммирующие

сравнения

Прямого действия

Рис. Классификация средств измерений.

Принципы выбора средств измерения (СИ).

Выбор СИ определяет качество измерений. При выборе СИ необходимо учитывать ряд факторов: характеристику измеряемой величины и диапазон измерений; метод измерений, реализуемый в СИ; диапазоны погрешности СИ; условия проведения измерений, допускающий погрешность измерений; стоимость СИ; простоту их эксплуатации; ресурс СИ; потери из-за погрешности измерений. Существует три основных выбора СИ:

ü Экономический подход

ü Вероятностный подход

ü Директивный подход

Экономический подход – учитывает почти все показатели. При этом необходимо иметь в виду:

повышение точности измерений позволяет точнее регулировать производственный процесс;

более точные измерения позволяют сократить допуск на изделия;

повышение точности измерений приводит к уменьшению доли необнаруженного и ложного брака.

С ростом погрешности измерений потери растут, в то время как затраты на измерения снижаются.

Экономически оптимальная точность измерений технологического параметра соответствует минимуму суммы потерь из-за погрешности измерений и затрат на измерения, включая затраты на метрологическое обслуживание средств измерений. Оптимальная точность измерений соответствует среднеквадратической оценке (СКО) погрешности.

Зависимость потерь от погрешности измерений и зависимость затрат на измерения определяются на практике не точно, что вызывает неопределенность соответствующей характеристики оптимальной погрешности измерений.

Работы по оптимизации точности измерений завершаются разработкой мероприятий по приближению точности измерений к оптимальной и оценке экономического эффекта от их реализации. Мероприятия состоят в основном из совершенствования методик измерений и из совершенствования метрологического обслуживания и приборного парка. На завершающей стадии работ по оптимизации точности измерений основные вопросы должны решаться квалифицированным экспертом.

Вероятностный подход заключается в выборе точности средств измерений по заданному допуску на контролируемый параметр изделия и заданным значением брака контроля I и II рода (необнаруженный и ложный брак).

Если контроль осуществляется абсолютно точными средствами измерений, все изделия, находящиеся в поле допуска, были бы признаны годными, а изделия, у которых измеряемый параметр превышает допуск, были признаны непригодными. Из-за существования погрешности измерений при контроле часть негодных изделий будет признана годными (брак контроля II рода), а часть годных изделий – негодными (брак контроля I рода). На брак контроля влияет рассеивание действительных значений контролируемого параметра, установленный допуск на контролируемый параметр, закон распределения погрешностей измерений и рассечения действительного значения контролируемого параметра.

Директивный подход позволяет установить соотношение между допуском на контролируемый параметр и предельно допускаемой погрешностью измерений.

Дата добавления: 2015-04-30