Виміри і засоби вимірів

Виміри є основною складовою частиною будь-якого експерименту. Від ретельних вимірів і наступних обчислень залежіть достовірність результатів експерименту.

Вимір – це процес находження будь-якої фізичної величини дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів. Це пізнавальний процес порівняння величини, яка вимірюються з відомою величиною, прийнятою за одиницю (еталон).

Виміри бувають статичні, коли вимірювальна величина не змінюється, і динамічні, коли вимірювана величина змінюється (наприклад, вимір пульсуючих процесів).

Крім того виміри розділяються на прямі і непрямі (косьвені).

Розділяють три класи вимірів:

1. Особливо точні – еталонні виміри з максимально можливою точністю;

2. Високоточні – виміри, похибка яких не повинна перевищувати заданих значень;

3. Технічні виміри, у яких похибка визначається особливостями засобів вимірів.

Результати вимірів оцінюються різними показниками. Похибка вимірів – це алгебраїчна різниця між дійсним значенням вимірювальної величини Х_Д і отримати при вимірі Х_Е

ε = Х_Д – Х_Е (1.1)

Значення ε називають абсолютною помилкою виміру.

Відносна помилка виміру, (%):

(1.2)

Точність виміру – це ступінь наближення виміру до дійсного значення величини.

Точність вимірів показує ступінь довіри до результатів виміру, тобто ймовірність відхилень виміру від дійсних значень.

Щоб підвищити точність і вірогідність вимірів необхідно зменшити похибки, які виникають унаслідок наступних причин:

- недостатність методів і засобів вимірів;

- недостатньо ретельне проведення досліду;

- вплив різних зовнішніх факторів у процесі досліду;

- суб’єктивні особливості експерименту.

Похибки класифікуються на систематичні і випадкові.

Систематичні – це похибки, що при повторних експериментах залишаються постійними (чи змінюються по відомому закону).

Систематичні похибки поділяють на п’ять груп:

1. Інструментальні похибки, що виникають унаслідок порушень засобів вимірів, додаткових люфтів чи тертя, неточності градуіровочної шкали, зносу і старіння вузлів і деталей засобів виміру тощо.

2. Похибки, що виникають через невірне встановлення засобів виміру.

3. Похибки, що виникають у результаті дії зовнішнього середовища (високих температур повітря, магнітних і електричних полів, атмосферного тиску і вологості повітря, вібрації і коливань від транспорту, що рухається тощо).

4. Суб’єктивні похибки, виникають в наслідок індивідуальних фізіологічних, психофізичних, антропологічних властивостей людини.

5. Похибки методу. Вони з’являються в результаті необґрунтованого методу вимірів (при різних спрощеннях, відсутності теоретичних обґрунтувань методу вимірів, малій кількості повторностей тощо).

Випадкові похибки – це такі, що виникають випадково при повторних вимірах.

Різновидом випадкових похибок є грубі похибки чи промахи, викликані, як правило, помилками експериментатора.

Найбільш типовими причинами промахів є помилки при спостереженнях: невірний відлік по шкалі вимірювальних приладів, описки (помилки) при запису результатів вимірів, різні маніпуляції з приладами чи їх окремими вузлами (перестановка, заміна блоків, перевірка тощо). Грубі похибки виникають унаслідок несправності приладів, а також унаслідок раптово змінившихся умов експерименту.

Засоби вимірів являють собою сукупність технічних засобів які мають нормовані похибки і подають необхідну інформацію для дослідника.

Засоби вимірів розподіляють на наступні основні групи:

- прилади для виміру фізичних

- прилади для виміру механічних;

- прилади для виміру хімічних властивостей

- прилади для виміру структури матеріалу і виробу.

Поряд з цим можна виділити засоби виміру, що дозволяють безпосередньо визначити шуканий показник (наприклад, процес для визначення міцності матеріалу), і виміри, що дають можливість побічно судити про досліджуваний показник (ультразвукові дефектоскопи, що дозволяють оцінити міцність матеріалу по швидкості проходження ультразвуку).

До засобів виміру відносять вимірювальний інструмент, вимірювальні прилади й установки. Вимірювальні засоби поділяються на зразкові і технічні.

Вимірювальний прилад – це засіб виміру призначений для одержання інформації про досліджувану величину в зручній для експериментатора формі. Прилади поділяються за способом відліку вимірюваної величини на ті що показують (стрілочні, з цифровою індикацією тощо) і ті що реєструють (самописні і друковані). Прилади також класифікуються по точності вимірів, стабільності вимірів, чутливості, межам, вимірів тощо.

Вимірювальна установка (іспитова машина, стенд тощо) являє собою систему, яка складається з основних і допоміжних засобів вимірів призначених для виміру одного чи декількох параметрів.

Установки містять у собі різні прилади і перетворювачі (трансформатори, електронні підсилювачі тощо). Вимірювальні установки можуть виробляти також сигнали, зручні не тільки для зняття спостережень, але і для автоматичної обробки результатів, вимірів шляхом виводу їх на ЕОМ.

Похибка приладів - одна з найважливіших його характеристик. Вона виникає внаслідок ряду причин: недоброякісних матеріалів, застосованих для виготовлення приладів; поганої якості виготовлення приладів; незадовільної експлуатації його тощо. Істотний вплив роблять градуіровка шкали і періодичність перевірки приладів у встановлений термін, яка виконується державними метрологічними інститутами і лабораторіями по нагляду за стандартами і вимірювальною технікою, що здійснюють державний контроль за забезпеченням в країні єдності мір.

Крім цих систематичних похибок виникають випадкові обумовлені сполученням різних факторів - помилками звіту, паралаксом, варіацією тощо.

Дата добавления: 2017-02-01