Шкалы измерений

Метрология

Список сокращений к лекциям по Метрологии

ВНИИМ – Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева;

ВТО – Всемирная торговая организация;

ГАТТ – Генеральное соглашение по тарифам и торговле;

ГМК – Государственный метрологический контроль;

ГМН – Государственный метрологический надзор;

ГМС – Государственная метрологическая служба РФ;

ГНМЦ – Государственных науч­ных метрологических центров;

ГСВЧ – Государственной службы времени и частоты;

ГСИ – Государственная система обеспечения единства измерений;

ГССО – Государственной службы стандартных образцов;

ГСССД – Государ­ственной службы стандартных справочных данных;

ГЦИСИ – Государственный центр испытаний средств изме­рений;

ЕВРОМЕТ — общеевропейская метрологическая организация;

ИЛАК – аккредитация испытатель­ных лабораторий;

ИП – измерительный преобразователь;

ИП – индивидуальный предприниматель;

ит – измерительная техника;

ИУ – измерительное устройство;

МБЗМ – Международ­ное бюро законодательной метрологии;

МБМВ – Международное бюро мер и весов;

МД – международный документ;

МКМВ – Международный комитет мер и весов;

МО – математическое ожидание;

МОЗМ – Между­народная организация законодательной метрологии;

МОМВ – Международная организация мер и весов;

МР – международные рекомендации;

МРОТ – минимальный размер оплаты труда;

МЭК – Международная электротехническая комиссия

НИИ – научно-исследовательский институт;

НПО – научно-производственный отдел;

НТК – Научно-тех­ническая комиссия по метрологии и измерительной технике Ростехрегулирования (вместо Госстандарта);

НУ – нормальные условия;

ПК – подкомитет;

РСК – Российская система ка­либровки;

СИ – средство измерения;

СИСТЕМА МКГСС – метр, килограмм-сила, секунда;

СИСТЕМА СГС – сантиметр, грамм, секунда;

СКО – среднеквадратическое отклонение;

СХ – статическая характеристика;

ТК – технический комитет;

ФВ – физическая величина.

Измерения различных величин, характеризующих свойства систем, явлений и других процессов занимают важное место в повседневной жизни. Разнообразные про­явления (количественные или качественные) любого свой­ства образуют множества, отображения элементов кото­рых образуют шкалы измерения этих свойств. Шкала измерений количественного свойства является шкалой физической величины (ФВ).

Шкала ФВ - это упорядоченная совокупность значений физической величины, служащая исходной основой для измерений данной величины.

Различают следующие типы шкал измерений:

шкалы наименований (шкала классификации) характеризуются оценкой (от­ношением) эквивалентности различных качественных проявлений свойства. Эти шкалы не имеют нуля и еди­ницы измерений, в них отсутствуют отношения сопостав­ления типа «больше - меньше». Это самый простой тип шкал. Пример шкалы наименований: шкалы цветов, пред­ставляемые в виде атласов цветов. При этом процесс из­мерений заключается в достижении (например, при визу­альном наблюдении) эквивалентности испытуемого образца с одним из эталонных образцов, входящих в атлас цве­тов;

шкалы порядка (шкала рангов) описывают свойства величин, упоря­доченные по возрастанию или убыванию оцениваемого свойства, т.е. позволяют установить отношение больше/меньше между величинами, характеризующими это свой­ство. В этих шкалах может в ряде случаев иметься нуль (нулевая отметка), но принципиальным для них являет­ся отсутствие единицы измерения, поскольку невозмож­но установить, в какое число раз больше или меньше проявляется свойство величины. Примеры шкал поряд­ка: шкалы измерения твердости минералов (шкала Мооса: тальк – 1, алмаз – 10), 12-ти балльная шкала Бафорта для измерения силы морского ветра, шкала зем­летрясений;

шкалы интервалов (разностей) описывают свойства величин не только с помощью отношений эквивалентно­сти и порядка, но также и с применением отношений суммирования и пропорциональности интервалов (разно­стей) между количественными проявлениями свойства. Шкалы интервалов могут иметь условно выбранное на­чало - нулевую точку. К таким шкалам, например, от­носятся летоисчисление по различным календарям, в ко­торых за начало отсчета принято либо сотворение мира, либо Рождество Христово, температурные шкалы Цель­сия, Фаренгейта, Реомюра.

Шкала интервалов величины Q описывается уравне­нием:

Q = Q₀ + q [Q],

где q - числовое значение величины, Q₀ - начало отсчета шкалы; [Q] - единица рассматриваемой величины. Такая шкала определяется заданием начала отсчета Q₀ шкалы и еди­ницы величины [Q];

шкалы отношений описывают свойства величин, для множества количественных проявлений которых приме­нимы логические отношения эквивалентности, порядка и пропорциональности; а для некоторых шкал также от­ношение суммирования. В шкалах отношений существу­ет естественный нуль и по согласованию устанавливается единица измерения.

Шкалы отношений, описываются уравнением:

Q = q [Q]

где Q - ФВ, для которой строится шкала, а переход одной шкалы отношений к другой осуществляется че­рез уравнение:

q₂ = q₁ * [Q₁]/[Q₂]

Примерами шкалы отношений являются шкалы мас­сы и термодинамической температуры;

абсолютные шкалы кроме всех признаков шкал от­ношений обладают дополнительным признаком: в них присутствует однозначное определение единицы измере­ния. Такие шкалы присущи таким относительным еди­ницам, как коэффициенты усиления, ослабления, полез­ного действия и т.д. Ряду абсолютных шкал, например, коэффициентов полезного действия, присущи границы, заключенные между нулем и единицей;

условные шкалы - шкалы величин, в которых не определена единица измерения. К ним относятся шкалы наименований и порядка.

Шкалы интервалов, отношений и абсолютные называ­ются обычно метрическими (физическими), а шкалы наименований и порядка - неметрическими. Практическая реализация шкал измерений осуществляется путем стан­дартизации как самих шкал и единиц измерений, так и способов и условий их однозначного воспроизведения.

Классификация средств измерений

Средства измерений (СИ) можно классифицировать по двум признакам:

1) конструктивное исполнение: меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки, измерительные системы;

2) метрологическое назначение: рабочие средства измерений и эталоны.

Меры - это СИ, воспроизводящие или хранящие ФВ заданного размера. Меры могут быть однозначными, вос­производящими одно значение физической величины (гиря, ка­либр на заданный размер, образцы твердости, шероховатости, катушка сопротивления, нормальный элемент, воспроизводящий значение ЭДС), и многозначными - для воспроизведения плав­но или дискретно ряда значений одной и той же ФВ (измерительный конденсатор переменной емкости, на­бор конечных мер, магазин емкостей, индуктивности и сопро­тивления, измерительные линейки).

Измерения методом сравнения с мерой выполняют с по­мощью специальных технических средств - компараторов (рав­ноплечие весы, измерительный мост и т. д.). Иногда в качестве компаратора выступает человек, например при измерении дли­ны линейкой.

Измерительные преобразователи - СИ, предназначенные для выработки сигнала измерительной информации в форме, удоб­ной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хра­нения, но не доступной для непосредственного восприятия на­блюдателем. Это термопары, измерительные трансформаторы и усилители, преобразователи давления. По месту, занимаемому в измерительной цепи, они делятся на первичные, промежуточные и т. п. Конструктивно они выполняются либо отдельными блока­ми, либо составной частью СИ. Не следует отождествлять измери­тельные преобразователи с преобразовательными элементами. Пос­ледние не имеют метрологических характеристик, как, напри­мер, трансформатор тока или напряжения.

Измерительный прибор - СИ, предназначенное для перера­ботки сигнала измерительной информации в другие, доступные для непосредственного восприятия наблюдателем формы. Разли­чают приборы прямого действия (амперметры, вольтметры, ма­нометры) и приборы сравнения (компараторы).

По способу отсчета измеряемой величины СИ делятся на по­казывающие (аналоговые, цифровые), регистрирующие (на бу­мажную или магнитную ленту) и т. п.

Измерительная установка - совокупность функционально объе­диненных СИ и вспомогательных устройств, расположенных в одном месте. Например, поверочные установки, установки для испытания электротехнических, магнитных и других материалов.

Измерительная установка позволяет предусмотреть определенный метод измерения и заранее оценить погрешность измерения.

Измерительная система - это комплекс СИ и вспомогатель­ных устройств с компонентами связи (проводные, телевизион­ные и др.), предназначенный для выработки сигналов измери­тельной информации в форме, удобной для автоматической об­работки, передачи и/или использования в автоматических системах управления.

В отличие от измерительных установок, предусматривающих изменения режима и условий функционирования, измерительная система не воздействует на режимы работы, а предназначена только для сбора и/или хранения информации. Частными случаями из­мерительной системы являются информационно-вычислительный комплекс (ИВК), информационно-измерительные системы (ИИС). К последним можно отнести системы автоматического контроля, системы технического диагностирования, системы распознавания образов, системы для передачи неизмерительной информации. При организации поверки рабочих СИ используют различные этало­ны и образцовые СИ. СИ, как правило, работают совместно с датчиками (измери­тельными преобразователями), имеющими свои МХ.

Дата добавления: 2014-01-07