Лекция 2

Необходимо помнить, что любое измерение как познавательный процесс заключается в сравнении путём физического эксперимента данной величины с её значением, принятым за единицу сравнения, т.е. с мерой. Измерение физической величины – это совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с её единицей и получение значения этой величины.

В простейшем случае, прикладывая линейку с делениями к какой - либо детали, по сути сравнивают её размер с единицей, хранимой линейкой, и, произведя отсчёт, получают значение величины (длины, высоты, толщины и других параметров детали).

С помощью измерительного прибора сравнивают размер величины, преобразованной в перемещение указателя, с единицей, хранимой шкалой этого прибора, и производят отсчёт.

В тех случаях, когда невозможно выполнить измерение (не выделена величина как физическая и не определена единица измерений этой величины) практикуется оценивание таких величин по условным шкалам.

Результат измерения физической величины – значение величины, полученное путём её измерения. В основе любых измерений лежат различные физические явления, определяющие принцип измерения.

Принцип (от лат.– начало, основа) измерений – физическое явление или эффект, положенное в основу измерений. Например, применение эффекта Доплера для измерения скорости.

Метод (от греч. – исследование) измерений – приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средства измерений.

Вид измерений – часть области измерений, имеющая свои особенности и отличающаяся однородностью измеряемых величин. На рис. 1.2 показана классификация видов измерений.

По способу получения численного значения измеряемой величины

Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно (измерение температуры термометром, длины – линейкой).

Термин «прямое измерение» возник как противоположный термину «косвенное измерение». Строго говоря, измерение всегда является прямым и рассматривается как сравнение величины с её единицей. В этом случае лучше применять термин «прямой метод измерений». В качестве примера можно привести измерение длины рулеткой, силы тока – амперметром, массы на весах.

Прямые измерения проводят следующими основными методами: непосредственной оценки, сравнения с мерой, нулевым, замещением, дополнением и дифференциальным.

Косвенное измерение – определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной. Например, определение плотности ρ тела цилиндрической формы по результатам прямых измерений массы m, высоты h и диаметра D.

Совокупные измерения – это проводимые одновременно измерения нескольких одноимённых величин, при которых искомые значения величин определяют путём решения системы уравнений, получаемых при измерениях этой величины в различных сочетаниях. При этом надо учесть, что для определения значений искомых величин число уравнений должно быть не меньше числа этих величин. Например, значение массы отдельных гирь набора определяют по известному значению массы одной из гирь и по результатам измерений (сравнений) масс различных сочетаний гирь.

Совместные измерения – это проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для определения зависимости между ними. Как видно из приведённых определений, совокупные и совместные измерения весьма близки друг к другу. Отличие состоит в том, что при совокупных измерениях одновременно определяют несколько одноимённых величин, а при совместных – разноимённых.

Наиболее известный пример совместных измерений – определение зависимости сопротивления резистора от температуры.

По числу измерений

Однократное измерение – это измерение, выполненное один раз. На практике большинство измерений являются однократными. Например, измерение конкретного момента времени по часам обычно производят один раз. Но при этом надо иметь ввиду, что весьма велика возможность грубой ошибки – промаха. Во многих случаях рекомендуется выполнить не менее двух-трёх измерений, памятуя известный принцип «семь раз отмерь, один раз отрежь».

Многократное измерение – измерение физической величины одного и того же размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, т.е. состоящее из ряда однократных измерений. Его проводят для уменьшения влияния случайной составляющей погрешности измерения.

По характеру измерений во времени

Статическое (от греч.) измерение – измерение физической величины, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения.

Динамическое (от греч. – сила) измерение – это измерение изменяющейся по размеру физической величины. Термин «динамическое» относится к измеряемой величине. Строго говоря, все физические величины подвержены тем или иным изменениям во времени. В этом убеждает применение всё более и более чувствительных средств измерений, которые дают возможность обнаруживать изменение величин, ранее считавшихся постоянными, поэтому разделение измерений на динамические и статические является достаточно условным.

По связи с объектом

Контактный (от лат. contactus – прикосновение) метод измерений – метод измерений, основанный на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения. Примером может служить измерение температуры термометром.

Бесконтактный метод измерений – метод измерений, основанный на том, что чувствительный элемент средства измерений не приводится в контакт с объектом измерения. Например, измерение температуры пирометром.

По характеру результата измерений

Абсолютное (от лат. absolutus – безусловный, неограниченный) измерение – измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант (от лат. constans – постоянный). Измерение силы F = mg основано на измерении основной величины – массы m и использовании физической постоянной g. Понятие «абсолютное измерение» применяется как противоположное понятию «относительное измерение» и рассматривается как измерение величины в её единицах.

Относительное измерение – измерение отношения величины к одноимённой величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отношению к одноимённой, принимаемой за исходную. Примером может служить измерение активности радионуклида в источнике по отношению к активности радионуклида в однотипном источнике, аттестованном в качестве эталонной меры активности.

По условиям измерений

Равноточные измерения – ряд измерений какой - либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях с одинаковой тщательностью.

Неравноточные измерения – ряд измерений какой-либо величины, выполненных различающимися по точности средствами измерений и (или) в разных условиях.

Кроме того, различают технические и технологические измерения, контроль.

Технические измерения – это измерение количественных и качественных характеристик свойств продукции (линейных и угловых размеров, массы, шероховатости и т.п.).

Технологические (от греч.– искусство, мастерство, умение и … логия) измерения – измерение режимов, характеристик и параметров технологического процесса (уровня, температуры, давления, расхода, плотности, состава среды и т.п.).

Уже говорилось о том, что измерения – основной познавательный процесс науки и техники, с помощью которого значения неизвестных величин становятся известными путём сравнения с однородными, известными значениями величин. Вместе с тем измерения параметров тех или иных объектов почти никогда не носили чисто информационный характер, они всегда служили целям развития (уточнения) знаний об объектах наблюдений, управления процессами, системами, качеством продукции.

Контроль – операция, заключающаяся в определении соответствия измеряемых величин допускам, установленным на их значения для обеспечения нормального функционирования технического объекта или процесса.

Суть контроля сводится к осуществлению двух основных этапов:

1. Получение информации о фактическом состоянии некоторого объекта, о признаках и показателях его свойств. Эту информацию можно назвать первичной.

2. Сопоставление первичной информации с заранее установленными требованиями, нормами, критериями, т.е. обнаружение соответствия или несоответствия фактических данных требуемым. Информацию о рассогласовании (согласовании) фактических и требуемых данных можно назвать вторичной.

Таким образом, первый этап контроля – это измерение параметров объекта, а второй – логическая операция по сопоставлению результатов измерения и требуемых характеристик.

Технический контроль – это проверка соответствия объекта установленным техническим требованиям.

По влиянию на объект контроля, в результате которого объект (продукция) может сохранить свои свойства или необратимо изменить их, его делят на неразрушающий и разрушающий.

Неразрушающий контроль – это такой вид контроля, после которого продукция может быть использована по прямому назначению.

Неразрушающие методы позволяют вести сплошной контроль. Необходимость перехода от выборочного контроля к сплошному возрастает с усложнением контролируемой продукции. Из всех известных методов контроля качества наибольшими функциональными возможностями обладают физические методы неразрушающего контроля, которые в настоящее время являются самой массовой технологической операцией.

В соответствии с ГОСТ 18353–79 различают следующие методы неразрушающего контроля:

1.Капиллярный метод основан на капиллярном проникновении в полость дефекта индикаторной жидкости (керосин, скипидар и др.), хорошо смачивающей материал объекта, что позволяет выявить поверхностные дефекты.

2.Методы течеискания используют для выявления только сквозных дефектов в изделиях и перегородках.

3. Акустический метод основан на регистрации параметров упругих волн, возникающих и (или) возбуждаемых в объекте контроля.

4. При магнитном методе анализируют взаимодействие магнитного поля с контролируемым объектом.

5. Электрический метод основан на регистрации параметров электрического поля, взаимодействующего с контролируемым объектом (собственно электрический метод), или поля, возникающего в объекте контроля в результате внешнего взаимодействия (термоэлектрический и трибоэлектрический методы).

6. Вихретоковый метод реализован на основе анализа взаимодействия электромагнитного поля вихретокового преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в контролируемом объекте.

7. Радиоволновой метод использует регистрацию изменений параметров электромагнитных волн радиодиапазона, взаимодействующих с объектом контроля.

8. Тепловой метод контроля основан на регистрации изменений тепловых или температурных полей контролируемых объектов.

9. При оптическом методе неразрушающего контроля наблюдают или регистрируют параметры оптического излучения, взаимодействующего с объектом контроля.

10. Радиационный метод контроля основан на регистрации и анализе проникающего ионизирующего излучения после взаимодействия его с объектом контроля.

Дата добавления: 2014-01-04