Pomiary wielkości fizycznych i ich klasyfikacja. Pomiar wielkości fizycznych Pomiar wielkości fizycznych procedury pomiarowe
Venlenki fizyczne. Jednostki fizyczne
Szeroki rozwój i upowszechnienie metod i środków metrologii doprowadził do powstania całych systemów jednostek pomiarowych organizacji państwowych i międzynarodowych. W obecnym momencie ogólnej globalizacji znacznie wzrasta rola metrologii i złożoności zadań. Każda cecha jakościowa obiektu fizycznego nazywana jest wielkością fizyczną (długość, masa, prędkość). Wielkość fizyczna ma określony rozmiar, który jest wyrażony za pomocą jednostki miary. Wśród wielkości fizycznych wyróżnia się podstawowe i przeliczone z podstawowych. Obie te wielkości fizyczne tworzą układ jednostek. W różnych czasach istniały różne systemy jednostek miar. System ISS - metr, kilogram, sekunda. System SGS obejmował centymetr, gram, sekundę itp. Na ich podstawie zbudowano Międzynarodowy Układ Jednostek Miar (SI), który został przyjęty na XI Międzynarodowej Konferencji Miar w 1960 r. w celu wprowadzenia jednolitości jednostek miar na całym świecie.
SI ma siedem podstawowych jednostek, za pomocą których można zmierzyć wszystkie parametry mechaniczne, elektryczne, magnetyczne, akustyczne, świetlne i chemiczne, a także charakterystykę promieniowania jonizującego. Główne jednostki SI to:
metr (m) - do pomiaru długości;
kilogram (kg) - do pomiaru masy;
sekunda (s) - do pomiaru czasu;
amper (A) - do pomiaru natężenia prądu elektrycznego;
kelwin (K) - do pomiaru temperatury termodynamicznej;
mol (mol) - do pomiaru ilości substancji;
kandela (cd) - do pomiaru natężenia światła.
SI przyjęła nową definicję jednostki długości – metr. Przed wprowadzeniem SI jako międzynarodowe i krajowe wzorce miernika stosowano mierniki liniowe wykonane ze stopu platynowo-irydowego o kształcie litery X w przekroju. Miernik został wyznaczony w temperaturze 20°C pomiędzy osiami dwóch środkowych linii pomiaru z dokładnością ± 0,1 µm.
W nowym układzie jednostek 1 m jest wyrażony w długościach fal świetlnych atomu kryptonu, czyli jest związany z wielkością naturalną. Teraz metr ma długość równą 1 650 763,73 długości fal w próżni promieniowania odpowiadającej pomarańczowej linii widma kryptonu-86. Dzięki nowemu standardowi długość 1 m jest teraz odtwarzana z błędem 0,002 mikrona, czyli 50 razy mniejszym niż błąd starego sztucznego wzorca miernika.
Metoda pomiaru- odbiór lub zestaw metod porównywania mierzonej wielkości fizycznej i jej jednostki zgodnie z zaimplementowaną zasadą pomiaru.
Metodę pomiaru zwykle określa konstrukcja przyrządu pomiarowego. Istnieje kilka podstawowych metod pomiaru: ocena bezpośrednia, porównanie z miarą, różniczka, czyli różnica, zero, kontaktowa i bezkontaktowa.
Narzędzie pomiarowe i techniki jego użycia razem tworzą metodę pomiaru. Zgodnie z metodą uzyskiwania wartości mierzonych wielkości rozróżnia się dwie główne metody pomiaru: metodę bezpośredniej oceny i metodę porównania z miarą.
Metoda oceny bezpośredniej- metoda pomiaru, w której wartość wielkości jest określana bezpośrednio z czytnika urządzenia pomiarowego bezpośredniego działania.
Na przykład mierząc długość linijką, wymiary części mikrometrem, suwmiarki noniuszowe uzyskano wartość wielkości
Rysunek 7.1- Schemat pomiaru metodą porównania z miarą
Metoda porównawcza z miarą- metoda pomiaru, w której mierzona wielkość jest porównywana z wielkością odtworzoną przez normę. Na przykład, aby zmierzyć wysokość L szczegóły 1 (rys. 7.1) minimetr 2 zamocowany w stojaku. Strzałka minimetra jest ustawiona na zero według pewnej próbki (zestaw mierników) 3), mając wzrost N, równa wysokości nominalnej L część do zmierzenia. Następnie zaczynają mierzyć partie części. O dokładności wymiarowej L oceniane na podstawie odchylenia ± ∆ strzałki minimetra względem pozycji zerowej.
W zależności od relacji między odczytami urządzenia a mierzoną wielkością fizyczną, pomiary dzielą się na bezpośrednie i pośrednie, bezwzględne i względne.
Na bezpośredni W pomiarach pożądaną wartość wielkości odnajdujemy bezpośrednio w procesie pomiarów, np. mierząc kąt goniometrem, średnicę - suwmiarką, masę - na wadze tarczowej.
Na pośrednio pomiar, wartość wielkości określa się na podstawie relacji między tą wielkością a wielkościami poddawanymi pomiarom bezpośrednim, np. wyznaczenie średniej średnicy gwintu za pomocą trzech drutów na mierniku długości pionowej, kąta za pomocą linijki sinusoidalnej, itp.
Podczas pomiaru wielkości liniowych, niezależnie od rozważanych metod, rozróżnia się metody pomiaru kontaktowego i bezkontaktowego.
Metoda kontaktu odbywa się poprzez kontakt między powierzchniami pomiarowymi narzędzia lub urządzenia a sprawdzaną częścią. Jego wadą jest konieczność pewnego wysiłku podczas pomiaru, co powoduje dodatkowe błędy (na przykład pomiary za pomocą suwmiarki, mikrometru, urządzeń dźwigniowo-mechanicznych).
Metoda bezkontaktowa jest pozbawiony braku kontaktu, ponieważ podczas pomiaru nie ma kontaktu między środkami kontrolnymi a wyrobem. To sprawdzanie na projektorach, mikroskopach, przy użyciu urządzeń pneumatycznych.
Pomiar powierzchni części o złożonym kształcie geometrycznym (gwinty, połączenia wielowypustowe) może być wykonany metodą element po elemencie lub metodą zintegrowaną.
Metodą element po elemencie, na przykład gwint o średniej średnicy jest sprawdzany metodą trójprzewodową, średnicę zewnętrzną za pomocą mikrometra, a kąt profilu za pomocą uniwersalnego mikroskopu.
Złożona metoda Służą do sprawdzania gwintu za pomocą zaślepek gwintowanych i pierścieni do makijażu, jednocześnie sprawdzają skok, kąt profilu i średnią średnicę gwintu.
Środki pomiarowe (urządzenia) są klasyfikowane według ich przeznaczenia, cech konstrukcyjnych i funkcjonalnych oraz cech technologicznych wytwarzania. W fabrykach wyspecjalizowane warsztaty i sekcje produkują następujące grupy przyrządów pomiarowych.
1. Urządzenia optyczne:
a) przyrządy do pomiaru długości i kątów – mierniki długości, profilometry, sferometry, mikroskopy pomiarowe instrumentalne i uniwersalne, przyrządy do pomiarów liniowych, maszyny, podzielnice optyczne, goniometry,
refraktometry, rurki autokolimacyjne, cewniki itp .;
b) mikroskopy (lornetkowe, interferencyjne, biologiczne itp.);
c) przyrządy obserwacyjne – lornetki galileuszowe i pryzmatyczne, stereoskopy, peryskopy;
d) przyrządy geodezyjne - niwelatory, teodolity, dalmierze optyczne;
e) pryzmatyczne i dyfrakcyjne przyrządy spektralne - mikrofotometry, interferometry, spektroprojektory.
2. Optyczne urządzenia dźwigniowe: optometry, ultrametry itp.
3. Urządzenia mechaniczne dźwigniowe:
a) faktycznie dźwignia (minimetry itp.);
b) bieg (wskaźniki zegarowe itp.);
c) z zębami dźwigniowymi (mikrometry itp.);
d) dźwignia-śruba (wskaźnik-mikrometr);
e) z przekładnią sprężynową (mikrokratory itp.).
4. Przyrządy pneumatyczne z manometrem i rotametrem.
5. Urządzenia mechaniczne:
a) linie przerywane, wyposażone w noniusz (narzędzia noniuszowe i uniwersalne goniometry);
b) mikrometryczne, oparte na zastosowaniu przekładni śrubowej (mikrometry, średnicówki mikrometryczne, głębokościomierze itp.).
6. Urządzenia zelektryfikowane (indukcyjne, pojemnościowe, fotowoltaiczne itp.).
7. Urządzenia automatyczne: maszyny sterujące i sortujące, aktywne urządzenia sterujące itp.
Rodzaj przyrządów pomiarowych Jest zestawem przyrządów pomiarowych przeznaczonych do pomiarów danego rodzaju wielkości fizycznej.
Rodzaj przyrządów pomiarowych może obejmować kilka typów. Na przykład amperomierze i woltomierze (ogólnie) są rodzajami przyrządów pomiarowych odpowiednio prądu elektrycznego i napięcia.
Urządzenie do czytania urządzenie wskazujące może mieć skalę i wskazówkę. Wskaźnik wykonywane w formie strzałki, wiązki światła itp. Obecnie szeroko stosowane są urządzenia odczytowe ze wskazaniem cyfrowym. Skala jest zbiorem znaków i na niektórych z nich jest umieszczony numer referencyjny lub inne symbole odpowiadające szeregowi kolejnych wartości ilości. Odstęp między dwoma sąsiednimi znacznikami podziałki nazywa się dzieląc skalę.
Przedział podziałki skali- odległość między dwoma sąsiednimi znacznikami podziałki. Większość przyrządów pomiarowych ma działkę elementarną od 1 do 2,5 mm.
Rysunek 7.2- Zakresy skali
Podział skali- różnica wartości wielkości odpowiadających dwóm sąsiednim znacznikom skali. Na przykład (patrz rys.) Wskaźnik ma podziałkę 0,002 mm.
Wstępny oraz końcowa wartość skali (granica pomiaru)- odpowiednio najmniejsze i największe wartości mierzonej wartości wskazane na skali, charakteryzujące możliwości skali przyrządu pomiarowego i określające zakres wskazań.
1.5 Niepewność pomiaru i jej źródła
Podczas analizy pomiaru porównuje się prawdziwe wartości wielkości fizycznych z wynikami pomiaru. Odchylenie ∆ wyniku pomiaru x od prawdziwej wartości Q mierzona ilość nazywa się błąd pomiaru:
∆ = X-Q.
Błędy pomiarowe są zwykle klasyfikowane ze względu na ich wystąpienie oraz rodzaj błędu. W zależności od przyczyn wystąpienia rozróżnia się następujące błędy pomiarowe.
Błąd metody- Jest to składnik błędu pomiaru, który jest konsekwencją niedoskonałości metody pomiaru. Całkowity błąd metody pomiarowej jest określony przez sumę błędów jej poszczególnych elementów (odczyty przyrządu, płytki wzorcowe, zmiany temperatury itp.).
Błąd odczytu- składowa błędu pomiaru, która jest konsekwencją niedokładnego odczytu wskazań przyrządu pomiarowego i zależy od indywidualnych możliwości obserwatora.
Błąd instrumentalny- składnik błędu pomiaru, w zależności od błędów zastosowanych przyrządów pomiarowych. Rozróżnia błędy podstawowe i dodatkowe przyrządów pomiarowych. Za podstawowy błąd zaakceptować błąd przyrządu pomiarowego używanego w normalnych warunkach. Dodatkowy błąd jest sumą błędów dodatkowych przetwornika pomiarowego i miary spowodowanej odchyleniem od warunków normalnych.
Jeżeli temperatura badanego elementu różni się od temperatury, w której przeprowadzana jest kontrola, spowoduje to błędy wynikające z rozszerzalności cieplnej. Aby uniknąć ich pojawienia się, wszystkie pomiary należy przeprowadzać w normalnej temperaturze (+20°C).
Niedokładna instalacja części pod kontrolą i błędy instalacji urządzenia wpływają również na dokładność pomiaru. Na przykład suwmiarka z noniuszem powinna być zainstalowana prostopadle do mierzonej powierzchni podczas pomiaru. Jednak podczas procesu pomiarowego mogą wystąpić zniekształcenia, co prowadzi do błędów pomiarowych.
Do wymienionych błędów można dodać błędy, które powstają, gdy wykonawca mierzy rozmiar ze względu na swoje subiektywne dane, błędy wynikające z braku gęstości styku powierzchni pomiarowych z wyrobem.
Wszystkie błędy pomiarowe są podzielone według rodzaju na systematyczne, losowe i rażące.
Pod systematyczny zrozumieć błędy, które są stałe lub regularnie zmieniają się przy powtarzanych pomiarach tej samej wielkości. Losowy błędy - składowe błędu pomiaru zmieniające się losowo przy powtarzanych pomiarach tej samej wielkości. DO niegrzeczny odnosi się do przypadkowych błędów, które są znacznie większe niż oczekiwane w danych warunkach pomiarowych (np. błędne odczyty, wstrząsy i uderzenia przyrządu).
Wzorcowanie to ustalenie charakterystyk metrologicznych przyrządów pomiarowych, które nie są objęte państwowym nadzorem metrologicznym; wzorcowanie wykonywane jest przez laboratoria wzorcujące.
Próg czułości (odpowiedzi) to najmniejszy wzrost wielkości wejściowej, który powoduje zauważalną zmianę wielkości wyjściowej.
Błąd elementarny to składowa błędu, która w danej analizie nie wymaga dalszego dzielenia na składowe. Nie ma uniwersalnych metod wykrywania błędów systematycznych. Dlatego stosuje się różne metody ich ograniczania lub eliminowania. Błędy brutto wyników pomiarów wyklucza się stosując kryterium wyników nieprawidłowych, dla których przedział względem centrum dystrybucji przyjmuję w ułamkach odchylenia standardowego. Zwykle, jeśli wartość pomiaru jest większa niż 3 σ, to takie odchylenie określa się jako nienormalne.
Aby zapewnić jednolitość metrologiczną pomiarów, w laboratoriach pomiarowych przeprowadzana jest certyfikacja metrologiczna przyrządów pomiarowych.
Weryfikacja- ustalenie przydatności przyrządu pomiarowego do stosowania na podstawie zgodności ustalonych eksperymentalnie charakterystyk metrologicznych i kontroli z ustalonymi wymaganiami.
Główną cechą metrologiczną przyrządu pomiarowego, określaną podczas legalizacji, jest jego błąd. Z reguły stwierdza się ją na podstawie porównania wzorcowanego przyrządu pomiarowego z wzorcowym przyrządem pomiarowym lub wzorcem, czyli z dokładniejszym środkiem przeznaczonym do weryfikacji.
Rozróżnij kontrole: państwowe i resortowe, okresowe i niezależne, nadzwyczajne i kontrolne, złożone, element po elemencie itp. Weryfikacji dokonują służby metrologiczne, które mają do tego prawo w określony sposób. Weryfikacji dokonują specjalnie przeszkoleni specjaliści, którzy posiadają zaświadczenie o prawie do jej przeprowadzenia.
Wyniki legalizacji przyrządów pomiarowych uznanych za nadające się do użytku są formalizowane poprzez wydawanie świadectw legalizacji, nanoszenie znaku legalizacji itp. Weryfikacji podlegają wszystkie przyrządy pomiarowe stosowane w gospodarce narodowej.
W przedsiębiorstwach głównym sposobem zachowania miar długości są miary końcowe. Wszystkie warsztatowe przyrządy pomiarowe podlegają weryfikacji w laboratoriach kontrolno-pomiarowych z wzorcowymi przyrządami pomiarowymi.
Wielkości fizyczne. Jednostki ilości
Wielkość fizyczna jest właściwością jakościowo wspólną dla wielu obiektów fizycznych, ale indywidualną ilościowo dla każdego z nich.
Wartość wielkości fizycznej to ilościowe oszacowanie wielkości wielkości fizycznej, przedstawione w postaci pewnej liczby przyjętych dla niej jednostek (na przykład wartość rezystancji przewodnika wynosi 5 omów).
Wyróżnić prawda wartość wielkości fizycznej, która idealnie odzwierciedla właściwość obiektu, oraz ważny znaleziono eksperymentalnie wystarczająco blisko prawdziwej wartości, aby można było użyć zamiast tego, i wymierzony wartość zmierzona przez urządzenie odczytujące przyrządu pomiarowego.
Całość wielkości, powiązanych ze sobą zależnościami, tworzy system wielkości fizycznych, w którym występują wielkości podstawowe i pochodne.
Główny wielkość fizyczna to wielkość zawarta w systemie i umownie przyjmowana jako niezależna od innych wielkości tego systemu.
Pochodna wielkość fizyczna to wielkość zawarta w systemie i określona przez podstawowe wielkości tego systemu.
Ważną cechą wielkości fizycznej jest jej wymiar (dim). Wymiar- jest to wyrażenie w postaci jednomianu potęgowego, złożonego z iloczynów symboli podstawowych wielkości fizycznych i odzwierciedlających związek danej wielkości fizycznej z wielkościami fizycznymi przyjętymi w tym układzie wielkości jako podstawowe o współczynniku proporcjonalności równym jeden.
Jednostka fizyczna - jest to określona wielkość fizyczna, określona i przyjęta umownie, z którą porównuje się inne wielkości tego samego rodzaju.
Zgodnie z ustaloną procedurą dopuszcza się stosowanie jednostek miar Międzynarodowego Układu Miar (SI), przyjętych przez Generalną Konferencję Miar, zalecanych przez Międzynarodową Organizację Metrologii Prawnej.
Rozróżnij jednostki podstawowe, pochodne, wielokrotności, ułamkowe, koherentne, systemowe i niesystemowe.
Podstawowa jednostka układu miar- jednostka podstawowej wielkości fizycznej wybrana przy konstruowaniu układu jednostek.
Metr to długość ścieżki, którą przemierza światło w próżni w przedziale czasu 1/299792458 ułamków sekundy.
Kilogram- jednostka masy równa masie międzynarodowego prototypu kilograma.
druga- czas równy 9192631770 okresom promieniowania, odpowiadający przejściu między dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu-133.
Amper- siła stałego prądu, która przy przejściu przez dwa równoległe przewody prostoliniowe o nieskończonej długości i znikomym polu przekroju kołowego, znajdujące się w próżni w odległości 1 m od siebie, wywołałaby siłę oddziaływania równą 2 ∙ 10 w każdym odcinku przewodu o długości 1 m -7 N.
kelwin- jednostka temperatury termodynamicznej, równa 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody.
Ćma- ilość materii w układzie zawierającym tyle pierwiastków strukturalnych, ile jest atomów w węglu-12 o masie 0,012 kg.
Candela- światłość w danym kierunku źródła emitującego promieniowanie monochromatyczne o częstotliwości 540 ∙ 10 12 Hz, którego światłość w tym kierunku wynosi 1/683 W/sr.
Dostępne są również dwie dodatkowe jednostki.
Radian- kąt między dwoma promieniami okręgu, którego długość łuku jest równa promieniowi.
Steradian- kąt bryłowy z wierzchołkiem w środku kuli, wycinający na powierzchni kuli obszar równy powierzchni kwadratu o boku równym promieniowi kuli.
Pochodna jednostka układu jednostek- jednostka pochodnej wielkości fizycznej układu jednostek, utworzona zgodnie z równaniem łączącym ją z jednostkami podstawowymi lub z pochodnymi podstawowymi i już zdefiniowanymi. Na przykład jednostka mocy wyrażona w jednostkach SI, 1W = m 2 kg ∙ s -3.
Wraz z jednostkami SI ustawa „O zapewnieniu jednolitości pomiarów” dopuszcza stosowanie jednostek pozasystemowych, tj. jednostki nie zawarte w żadnym z istniejących systemów. Zwyczajowo rozróżnia się kilka typów niesystemowe jednostki:
Jednostki dozwolone na równi z jednostkami SI (minuta, godzina, dzień, litr itp.);
Jednostki stosowane w specjalnych dziedzinach nauki i techniki
(rok świetlny, parsek, dioptria, elektronowolt itp.);
Przestarzałe jednostki (milimetr słupa rtęci,
moc koni mechanicznych itp.)
Wielokrotne i podwielokrotne jednostki miary, które czasami mają własne nazwy, na przykład jednostką masy jest tona (t), są również uwzględnione w liczbie jednostek niesystemowych. Ogólnie rzecz biorąc, dziesiętne, wielokrotności i podwielokrotności są tworzone przy użyciu mnożników i przedrostków.
Urządzenia pomiarowe
Pod przyrząd pomiarowy(SI) oznacza urządzenie przeznaczone do pomiarów i posiadające: znormalizowane metrologiczne cechy.
Zgodnie z ich przeznaczeniem użytkowym przyrządy pomiarowe dzielą się na: miary, przyrządy pomiarowe, przetworniki pomiarowe, instalacje pomiarowe, układy pomiarowe.
Mierzyć- przyrząd pomiarowy przeznaczony do odtwarzania i przechowywania fizycznej wielkości jednego lub więcej wymiarów z wymaganą dokładnością. Miara może być reprezentowana jako ciało lub urządzenie.
Urządzenie pomiarowe(IP) - przyrząd pomiarowy przeznaczony do pozyskiwania informacji pomiarowych i przekształcania
w formę dostępną do bezpośredniej percepcji przez operatora. Przyrządy pomiarowe z reguły obejmują
mierzyć. Zgodnie z zasadą działania, IP rozróżnia się na analogowe i cyfrowe. Zgodnie ze sposobem przedstawiania informacji pomiarowych, urządzenia pomiarowe albo wskazują, albo rejestrują.
Urządzenia konwersji bezpośredniej (działanie bezpośrednie) i urządzenia konwersji równoważącej (porównanie) rozróżnia się w zależności od metody konwersji sygnału informacji pomiarowej. W urządzeniach do bezpośredniej konwersji sygnał informacji pomiarowej jest przetwarzany wymaganą liczbę razy w jednym kierunku bez użycia sprzężenia zwrotnego. W urządzeniach do konwersji równoważącej, wraz z obwodem konwersji bezpośredniej, istnieje obwód konwersji odwrotnej, a zmierzona wartość jest porównywana ze znaną wartością, która jest jednorodna z wartością zmierzoną.
W zależności od stopnia uśrednienia wartości mierzonej rozróżnia się urządzenia dające odczyty wartości chwilowych wartości mierzonej oraz urządzenia całkujące, których odczyty są określane przez całkę w czasie wartości mierzonej.
Przetwornik pomiarowy- przyrząd pomiarowy przeznaczony do konwersji wartości mierzonej na inną wartość lub sygnał pomiarowy dogodny do przetwarzania, przechowywania, dalszych przekształceń, wskazania lub transmisji.
W zależności od miejsca w obwodzie pomiarowym rozróżnia się przetworniki pierwotne i pośrednie. Przetworniki pierwotne to te, do których podawana jest wartość mierzona. Jeżeli konwertery pierwotne są umieszczone bezpośrednio przy obiekcie badawczym, oddalonym od miejsca przetwarzania, to czasami nazywa się je czujniki.
W zależności od rodzaju sygnału wejściowego konwertery dzielą się na analogowe, analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe. Szeroko stosowane są wielkogabarytowe przetworniki pomiarowe, przeznaczone do zmiany wielkości wielkości określoną liczbę razy.
Konfiguracja pomiarowa to zestaw funkcjonalnie połączonych przyrządów pomiarowych (mierników, przyrządów pomiarowych, przetworników pomiarowych) i urządzeń pomocniczych (interfejs, zasilanie itp.) przeznaczonych do jednej lub więcej wielkości fizycznych i umieszczonych w jednym miejscu.
System pomiarowy- zestaw funkcjonalnie połączonych miar, przetworników pomiarowych, komputerów i innych środków technicznych zlokalizowanych w różnych punktach kontrolowanego obiektu w celu pomiaru jednej lub więcej wielkości fizycznych.
Rodzaje i metody pomiarów
W metrologii pomiar definiuje się jako zbiór operacji wykonywanych za pomocą technicznego + - oznaczającego zapamiętanie jednostki wielkości fizycznej, pozwalającego na porównanie wielkości mierzonej z jej jednostką i uzyskanie wartości tej wielkości.
Klasyfikacja rodzajów pomiarów według głównych cech klasyfikacyjnych została przedstawiona w tabeli 2.1.
Tabela 2.1 - Rodzaje pomiarów
Pomiar bezpośredni- pomiar, w którym początkową wartość wielkości wyznacza się bezpośrednio z danych eksperymentalnych w wyniku pomiaru. Na przykład pomiar natężenia prądu za pomocą amperomierza.
Pośredni pomiar - pomiar, w którym pożądana wartość wielkości znajduje się na podstawie znanej zależności między tą wielkością a wielkościami, które są bezpośrednio mierzone. Na przykład pomiar rezystancji rezystora za pomocą amperomierza i woltomierza przy użyciu zależności, która wiąże rezystancję z napięciem i prądem.
Wspólny pomiary to pomiary dwóch lub więcej nieidentycznych wielkości w celu znalezienia związku między nimi. Klasycznym przykładem pomiarów łącznych jest znalezienie zależności rezystancji rezystora od temperatury;
Agregat pomiary to pomiary kilku wielkości o tej samej nazwie, w których poszukiwane wartości wielkości znajdują się poprzez rozwiązanie układu równań uzyskanych z pomiarów bezpośrednich i różnych kombinacji tych wielkości.
Na przykład znalezienie rezystancji dwóch rezystorów poprzez pomiar rezystancji szeregowych i równoległych połączeń tych rezystorów.
Absolutny pomiary - pomiary oparte na bezpośrednich pomiarach jednej lub więcej wielkości oraz z wykorzystaniem wartości stałych fizycznych np. pomiary prądu w amperach.
Względny pomiary - pomiary stosunku wartości wielkości fizycznej do wielkości o tej samej nazwie lub zmiany wartości wielkości w stosunku do wielkości o tej samej nazwie, przyjmowane jako początkowe.
DO statyczny pomiary obejmują pomiar, w którym SI działa w trybie statycznym, tj. gdy jego sygnał wyjściowy (na przykład odchylenie wskaźnika) pozostaje niezmieniony w czasie pomiaru.
DO dynamiczny pomiary obejmują pomiary wykonane przez SI w trybie dynamicznym, tj. gdy jego odczyty zależą od właściwości dynamicznych. Dynamiczne właściwości SI przejawiają się w tym, że poziom zmiennego wpływu na nią w dowolnym momencie determinuje sygnał wyjściowy SI w następnym momencie.
Pomiary z najwyższą możliwą dokładnością osiągnięte na obecnym poziomie rozwoju nauki i techniki. Takie pomiary są przeprowadzane przy tworzeniu wzorców i pomiarach stałych fizycznych. Charakterystyczne dla takich pomiarów jest szacowanie błędów i analiza źródeł ich występowania.
Techniczny pomiary to pomiary wykonywane w określonych warunkach według określonej metodologii i przeprowadzane we wszystkich sektorach gospodarki narodowej, z wyjątkiem badań naukowych.
Zbiór technik stosowania zasady i przyrządów pomiarowych nosi nazwę metoda pomiaru(Rysunek 2.1).
Wszystkie bez wyjątku metody pomiaru opierają się na porównaniu zmierzonej wartości z wartością odtworzoną przez pomiar (jednowartościowy lub wielowartościowy).
Metoda oceny bezpośredniej charakteryzuje się tym, że wartości mierzonej wielkości są odczytywane bezpośrednio z urządzenia odczytującego bezpośrednio działającego urządzenia pomiarowego. Skala urządzenia jest wstępnie skalibrowana przy użyciu miary wielowartościowej w jednostkach wartości mierzonej.
Metody porównywania z miarą polegają na porównaniu ilości mierzalnej i ilości reprodukowanej przez miarę. Najczęściej spotykane są następujące metody porównawcze: różniczkowe, zerowe, podstawienie, zbieżność.
Rysunek 2.1 - Klasyfikacja metod pomiarowych
Przy metodzie pomiaru zerowego różnica między wartością zmierzoną a wartością znaną jest redukowana do zera podczas pomiaru, co jest ustalane przez bardzo czuły wskaźnik zerowy.
W metodzie różnicowej na skali urządzenia pomiarowego zliczana jest różnica między wartością zmierzoną a wartością odtworzoną przez pomiar. Nieznana wartość jest określana na podstawie znanej wartości i zmierzonej różnicy.
Metoda substytucji przewiduje naprzemienne podłączanie zmierzonych i znanych wartości do wejścia wskaźnika, tj. pomiary przeprowadzane są w dwóch etapach. Najmniejszy błąd pomiaru uzyskuje się, gdy w wyniku wyboru znanej wartości wskaźnik daje taki sam odczyt jak przy nieznanej wartości.
Metoda koincydencji opiera się na pomiarze różnicy między wartością zmierzoną a wartością odtworzoną przez pomiar. Podczas pomiaru użyj koincydencji znaków skali lub sygnałów okresowych. Metodę stosuje się np. przy pomiarze częstotliwości i czasu z sygnałów odniesienia.
Pomiary wykonywane są z jedną lub wieloma obserwacjami. Obserwacja jest tu rozumiana jako operacja eksperymentalna wykonywana w procesie pomiaru, w wyniku której otrzymuje się jedną wartość wielkości, która zawsze ma charakter losowy. W pomiarach z wieloma obserwacjami do uzyskania wyniku pomiaru wymagana jest obróbka statystyczna wyników obserwacji.
Metody pomiaru zależą od rodzaju mierzonych wartości, ich wymiarów, wymaganej dokładności wyniku, wymaganej szybkości procesu pomiarowego i innych danych.
Metod pomiaru jest wiele, a wraz z rozwojem nauki i technologii liczba ta wzrasta.
Zgodnie z metodą uzyskiwania wartości liczbowej mierzonej wartości wszystkie pomiary dzielą się na trzy główne typy: bezpośrednie, pośrednie i skumulowane.
Proste nazywa się pomiary, w których żądaną wartość wielkości odnajdujemy bezpośrednio z danych doświadczalnych (np. pomiar masy na tarczy lub równoramiennej wadze, temperatury – termometrem, długości – miarami liniowymi).
Pośredni nazywa się pomiarami, w których żądana wartość wielkości znajduje się na podstawie znanej zależności między tą wielkością a wielkościami poddawanymi pomiarom bezpośrednim (np. gęstość ciała jednorodnego przez jego masę i wymiary geometryczne; wyznaczanie parametrów elektrycznych rezystancja z wyników pomiaru spadku napięcia i natężenia prądu).
Agregat pomiary nazywane są pomiarami, w których jednocześnie mierzonych jest kilka wielkości o tej samej nazwie, a pożądaną wartość wielkości można znaleźć, rozwiązując układ równań uzyskany przez bezpośrednie pomiary różnych kombinacji tych wielkości (na przykład pomiary, w których masy poszczególnych odważników zestawu ustala się według znanej masy jednego z nich oraz według wyników porównań prostych mas różnych kombinacji odważników).
Wcześniej mówiono, że w praktyce najbardziej rozpowszechnione są pomiary bezpośrednie ze względu na ich prostotę i szybkość wykonania. Podajmy krótki opis pomiarów bezpośrednich.
Bezpośrednie pomiary wielkości można wykonać następującymi metodami:
1) Metoda oceny bezpośredniej - wartość wielkości określa bezpośrednio czytnik przyrządu pomiarowego (pomiar ciśnienia - manometrem sprężynowym, masy - skalą zegarową, prąd elektryczny - amperomierzem).
2) Metoda porównawcza z miarą – zmierzona wartość jest porównywana z wartością odwzorowywaną przez miernik (pomiar masy za pomocą wagi belkowej z wyważaniem odważników).
3) Metoda różnicowa - metoda porównania z miarą, w której różnica między wartością zmierzoną a wartością znaną odtworzoną przez miarę działa na urządzenie pomiarowe (pomiary wykonywane podczas sprawdzania miar długości przez porównanie z miarą odniesienia na komparatorze).
4) Metoda zerowa - sposób porównania z miarą, gdy wynikowy efekt wpływu wielkości na komparator jest doprowadzony do zera (pomiar rezystancji elektrycznej przez mostek z jego całkowitym zrównoważeniem).
5) Metoda koincydencji - metoda porównania z miarą, w której różnicę między wartością mierzoną a wartością odwzorowaną przez miarę mierzy się za pomocą koincydencji znaków podziałek lub sygnałów okresowych (pomiar długości suwmiarką, gdy koincydencja śladów na podziałce suwmiarki i noniusza).
6) Metoda substytucyjna – metoda porównania z miarą, gdy zmierzoną wartość zastępuje się wartością znaną, odtwarzalną przez miarkę (ważenie z naprzemiennym umieszczaniem masy mierzonej i odważników na tej samej szalce).
Koniec pracy -
Ten temat należy do sekcji:
Metrologia
Pojęcie metrologii jako nauki metrologii to nauka o pomiarach, metodach i..podstawowych pojęciach związanych z przedmiotami pomiaru..
Jeśli potrzebujesz dodatkowych materiałów na ten temat lub nie znalazłeś tego, czego szukałeś, zalecamy skorzystanie z wyszukiwania w naszej bazie prac:
Co zrobimy z otrzymanym materiałem:
Jeśli ten materiał okazał się dla Ciebie przydatny, możesz zapisać go na swojej stronie w sieciach społecznościowych:
| Ćwierkać |
Wszystkie tematy w tej sekcji:
Pojęcie metrologii jako nauki
Metrologia to nauka o pomiarach, metodach i środkach zapewniających ich jedność i sposobach osiągnięcia wymaganej dokładności. W praktyce człowiek jest
Pojęcie przyrządów pomiarowych
Przyrząd pomiarowy (SI) to środek techniczny (lub zespół środków technicznych) przeznaczony do pomiaru, mający znormalizowany charakter metrologiczny
Charakterystyka metrologiczna przyrządów pomiarowych
Charakterystyki metrologiczne przyrządów pomiarowych to charakterystyki właściwości, które wpływają na wyniki i błędy pomiarowe. Miernik informacji o spotkaniu
Czynniki wpływające na wyniki pomiarów
W praktyce metrologicznej przy wykonywaniu pomiarów należy brać pod uwagę szereg czynników wpływających na wyniki pomiarów. Jest przedmiotem i przedmiotem pomiaru, metodą pomiaru, zob.
Formowanie wyniku pomiaru. Błędy pomiaru
Procedura pomiarowa składa się z następujących głównych etapów: 1) przyjęcie modelu pomiarowego obiektu; 2) wybór metody pomiaru; 3) dobór przyrządów pomiarowych;
Prezentacja wyników pomiarów
Obowiązuje zasada: wyniki pomiarów są zaokrąglane do najbliższego „błędu”. W metrologii praktycznej opracowano zasady zaokrąglania wyników i błędów pomiarowych. Osy
Przyczyny błędów pomiarowych
Istnieje wiele terminów błędu, które dominują w całkowitym błędzie pomiaru. Należą do nich: 1) Błędy zależne od pomiaru. Ale
Przetwarzanie wielu pomiarów
Zakładamy, że pomiary są równie dokładne, tj. są wykonywane przez jednego eksperymentatora, w tych samych warunkach, przy użyciu jednego urządzenia. Technika sprowadza się do tego, że: przeprowadza się n obserwacji (jedna
Rozkład studenta (test t)
n / α 0,40 0,25 0,10 0,05 0,025 0,01 0,005 0,0005
Techniki pomiarowe
Główna utrata dokładności podczas pomiarów występuje nie z powodu możliwej awarii metrologicznej stosowanych przyrządów pomiarowych, ale przede wszystkim z powodu niedoskonałości metody
Pojęcie wsparcia metrologicznego
Przez wsparcie metrologiczne (MO) rozumie się tworzenie i stosowanie podstaw naukowych i organizacyjnych, środków technicznych, zasad i norm, niezbędnych
Systematyczne podejście do rozwoju wsparcia metrologicznego
Przy opracowywaniu MO konieczne jest zastosowanie systematycznego podejścia, którego istotą jest rozważenie MO jako zestawu powiązanych ze sobą procesów, zjednoczonych jednym celem - osiągniętym
Podstawy obsługi metrologicznej
Wsparcie metrologiczne ma cztery fundamenty: naukową, organizacyjną, regulacyjną i techniczną. Ich treść przedstawiono na rysunku 1. W zaleceniu uwzględniono niektóre aspekty uczenia się
Przepisy RF dotyczące zapewnienia jednolitości pomiarów
Ramy prawne zapewniające jednolitość pomiarów przedstawiono na rysunku 2.
Krajowy system zapewnienia jednolitości pomiarów
Krajowy System Zapewnienia Jednolitości Pomiarów (NSOEI) to zbiór zasad wykonywania prac zapewniających jednolitość pomiarów, ich uczestników i zasad
Główne rodzaje czynności metrologicznych w celu zapewnienia jednolitości pomiarów
Jednolitość pomiarów rozumiana jest jako stan pomiarów, w którym ich wyniki wyrażane są w zalegalizowanych jednostkach wielkości i błędach (w nieskończoność
Ocena zgodności przyrządów pomiarowych
Podczas przeprowadzania pomiarów związanych ze sferą państwowej regulacji zapewnienia jednolitości pomiarów na terytorium Rosji przyrządy pomiarowe spełniające wymagania
Zatwierdzenie typu przyrządów pomiarowych
Homologację typu (z wyjątkiem SOCCVM) przeprowadza się na podstawie pozytywnych wyników badań. Homologacja typu SOCCVM przeprowadzana jest na podstawie pozytywnych wyników atte
Certyfikacja procedur pomiarowych
Technika pomiarowa to zbiór operacji i reguł, których realizacja zapewnia wynik pomiaru z określonym błędem.
Weryfikacja i kalibracja przyrządów pomiarowych
Weryfikacja przyrządów pomiarowych to zestaw czynności wykonywanych w celu potwierdzenia zgodności rzeczywistych wartości charakterystyk metrologicznych
Struktura i funkcje służby metrologicznej przedsiębiorstwa, organizacji, instytucji będących osobami prawnymi
W skład obsługi metrologicznej przedsiębiorstwa, organizacji i instytucji na prawach osoby prawnej, niezależnie od formy własności (zwanej dalej przedsiębiorstwem) wchodzi wydział (serwis)
Koncepcja wymienności
Zamienność jest własnością tych samych części, zespołów lub zespołów maszyn itp., która umożliwia instalację części (zespołów, zespołów) podczas montażu lub
Walory, główne odchylenia, nasadzenia
Dokładność części jest określana przez dokładność wymiarową, chropowatość powierzchni, dokładność kształtu powierzchni, dokładność lokalizacji i falistość powierzchni. Aby zapewnić
Oznaczenie pól tolerancji, maksymalnych odchyleń i lądowań na rysunkach
Odchylenia graniczne wymiarów liniowych są wskazane na rysunkach za pomocą konwencjonalnych (literowych) oznaczeń pól tolerancji lub wartości liczbowych maksymalnych odchyleń, a także literą
Nieokreślone odchyłki graniczne wymiarów
Odchylenia graniczne, które nie są wskazane bezpośrednio po wymiarach nominalnych, ale określone przez ogólny zapis w wymaganiach technicznych rysunku, nazywane są nieokreślonymi odchyleniami maksymalnymi.
Zalecenia dotyczące korzystania z lądowań prześwitowych
Lądowanie H5 / h4 (Smin = 0 i Smax = Td + Td) jest przypisane do par z dokładnym centrowaniem i kierunkiem, w którym dozwolony jest obrót i ruch wzdłużny
Zalecenia dotyczące korzystania z lądowań przejściowych
Spoczniki przejściowe N/js, N/k, N/m, N/n są stosowane w stałych rozłącznych złączach do centrowania wymiennych części lub części, które w razie potrzeby można przesunąć vd
Zalecenia dotyczące stosowania pasowań z wciskiem
Lądowanie N / R; Р/h - "lekkie naciśnięcie" - charakteryzują się minimalną gwarantowaną ingerencją. Zainstalowane w najdokładniejszych kwalifikacjach (wały 4 - 6, otwory 5 - 7-
Pojęcie chropowatości powierzchni
Chropowatość powierzchni według GOST 25142 - 82 to zestaw nierówności powierzchni ze stosunkowo małymi krokami, podkreślonymi za pomocą długości podstawy. Bazowa
Parametry chropowatości
Zgodnie z GOST 2789 - 73 chropowatość powierzchni produktów, niezależnie od materiału i metody produkcji, można oszacować za pomocą następujących parametrów (rysunek 10):
Ogólne terminy i definicje
Tolerancje kształtu i położenia powierzchni części maszyn i urządzeń, terminy, definicje związane z głównymi rodzajami odchyleń są znormalizowane przez GOST 24642 - 81. Zasadniczo
Odchylenia i tolerancje formy
Odchylenia kształtu obejmują odchylenia prostoliniowości, płaskości, okrągłości, profilu podłużnego i cylindryczności. Odchylenia od kształtu płaskich powierzchni
Odchylenia i tolerancje lokalizacji
Odchylenie położenia powierzchni lub profilu to odchylenie rzeczywistego położenia powierzchni (profilu) od jej nominalnego położenia. Ilościowe odchylenie lokalizacji o
Całkowite odchylenia i tolerancje kształtu i położenia powierzchni
Całkowite odchylenie kształtu i położenia nazywane jest odchyleniem, które jest wynikiem wspólnej manifestacji odchylenia kształtu i odchylenia położenia rozpatrywanego elementu (zwrot
Zależna i niezależna tolerancja kształtu i położenia
Tolerancje położenia lub kształtu wałów lub otworów mogą być zależne lub niezależne. Zależna jest tolerancja kształtu lub położenia, wartość minimalna
Wartości liczbowe tolerancji kształtu i położenia powierzchni
Według GOST 24643 - 81 dla każdego rodzaju tolerancji kształtu i położenia powierzchni ustala się 16 stopni dokładności. Wartości liczbowe tolerancji z jednego stopnia na inny zmieniają się
Oznaczenie na rysunkach tolerancji kształtu i położenia
Rodzaj tolerancji formy i lokalizacji zgodnie z GOST 2.308 - 79 powinien być wskazany na rysunku za pomocą znaków (symboli graficznych) podanych w tabeli 4. Wprowadzam znak i wartość liczbową tolerancji
Nieokreślone tolerancje kształtu i położenia
Bezpośrednio na rysunku wskaż z reguły najbardziej krytyczne tolerancje kształtu i położenia powierzchni. Według GOST 25069 - 81 wszystkie wskaźniki dokładności kształtu i pozycji
Podstawowe zasady definicji
1) Jeżeli część ma więcej niż dwa elementy, dla których ustawiono te same nieokreślone tolerancje położenia lub bicia, to tolerancje te należy przypisać do tej samej podstawy;
Zasady określania definicji tolerancji rozmiaru
Przez określenie tolerancji wymiarowej rozumie się: 1) Przy określaniu nieokreślonej tolerancji prostopadłości lub bicia końcowego – tolerancja wymiaru koordynującego
Falistość powierzchni
Falistość powierzchni jest rozumiana jako zespół powtarzających się okresowo nieregularności, w których odległości między sąsiednimi wzgórzami lub dolinami przekraczają długość podstawy l.
Tolerancje łożysk tocznych
O jakości łożysk, poza innymi czynnikami jednakowymi, decydują: 1) dokładność wymiarów łączących i szerokość pierścieni, a dla łożysk tocznych skośnych e
Wybór lądowań łożysk tocznych
Pasowanie łożyska tocznego na wale i w oprawie dobierane jest w zależności od rodzaju i wielkości łożyska, jego warunków pracy, wielkości i charakteru działających na nie obciążeń oraz rodzaju obciążenia pierścieni
Rozwiązanie
1) Przy obracającym się wale i stałej sile Fr, pierścień wewnętrzny jest obciążony cyrkulacją, a pierścień zewnętrzny – obciążeniami miejscowymi. 2) Intensywność obciążenia
Konwencje nośne
System oznaczeń łożysk kulkowych i wałeczkowych został ustanowiony przez GOST 3189 - 89. Oznaczenie łożyska daje pełny obraz jego ogólnych wymiarów, konstrukcji, dokładności wykonania
Tolerancje kątowe
Tolerancje wymiarów kątowych są przypisywane zgodnie z GOST 8908 - 81. Tolerancje kątowe AT (z angielskiej tolerancji kątowej) należy przypisać w zależności od nominalnej długości L1 krótszego boku
System tolerancji i pasowań dla połączeń stożkowych
Połączenie stożkowe ma zalety w porównaniu z połączeniem cylindrycznym: możliwe jest dostosowanie wielkości szczeliny lub szczelności poprzez względne przemieszczenie części wzdłuż osi; ze stałym połączeniem
Podstawowe parametry metrycznych gwintów mocujących
Parametry gwintu cylindrycznego (rysunek 36, a): średnia d2 (D2); średnice zewnętrzne d (D) i wewnętrzne d1 (D1) włączone
Ogólne zasady wymienności gwintów cylindrycznych
Systemy tolerancji i pasowań, które zapewniają wymienność gwintów metrycznych, trapezowych, oporowych, rurowych i innych cylindrycznych, opierają się na jednej zasadzie: uwzględniają obecność wzajemnych
Tolerancje i pasowania gwintów z przerwą
Tolerancje gwintów metrycznych o grubych i małych skokach dla średnic 1 - 600 mm są regulowane przez GOST 16093 - 81. Norma ta określa maksymalne odchylenia dla średnic gwintów w
Tolerancje gwintów interferencyjnych i przejściowych
Rozważane pasowania są używane głównie do łączenia szpilek z częściami nadwozia, jeśli nie można zastosować połączeń śrubowych lub śrubowo-nakrętkowych. Te spoczniki są używane w elementach złącznych
Standardowe gwinty ogólnego i specjalnego przeznaczenia
Tabela 9 pokazuje nazwy standardowych gwintów ogólnego przeznaczenia, najbardziej rozpowszechnionych w inżynierii mechanicznej i wytwarzaniu instrumentów, oraz podano przykłady ich oznaczenia na rysunkach. Do najbardziej
Kinematyczna dokładność transmisji
Aby zapewnić dokładność kinematyczną, przewidziano normy ograniczające błąd kinematyczny przekładni i błąd kinematyczny koła. Kinematyczny
Płynność transmisji
Ta charakterystyka przekładni jest określona przez parametry, których błędy powtarzają się (cyklicznie) na obrót koła zębatego, a także stanowią część kinematyki liniowej
Kontakt zębów w przekładni
Aby zwiększyć odporność na zużycie i trwałość kół zębatych, konieczne jest, aby kompletność styku współpracujących powierzchni bocznych zębów kół była jak największa. Z niepełnym i nieskutecznym
Prześwit boczny
Aby wyeliminować ewentualne zakleszczenia przy rozgrzanej przekładni, zapewnić warunki przepływu smaru oraz ograniczyć luzy przy cofaniu liczenia i dzieleniu rzeczywistych kół zębatych
Dokładność oznaczenia kół i kół zębatych
Dokładność wykonania kół zębatych i kół zębatych zależy od stopnia dokładności, a wymagania dotyczące luzu bocznego - według rodzaju wiązania zgodnie z normami dotyczącymi luzu bocznego. Przykłady symboli oznaczeń:
Dobór stopnia dokładności i kontrolowanych parametrów przekładni
Stopień dokładności kół i kół zębatych ustalany jest w zależności od wymagań dotyczących dokładności kinematycznej, gładkości, przenoszonej mocy, a także prędkości obwodowej kół. Przy wyborze stopnia dokładności
Tolerancje kół zębatych stożkowych i hipoidalnych
Zasady konstruowania systemu tolerancji dla ukosowania kół zębatych (GOST 1758 - 81) i przekładni hipoidalnych (GOST 9368 - 81) są podobne do zasad konstruowania systemu dla kół zębatych cylindrycznych
Tolerancje śrubowych przekładni ślimakowych
W przypadku cylindrycznych przekładni ślimakowych GOST 3675 - 81 ustala 12 stopni dokładności: 1, 2,. ... ., 12 (w porządku malejącym dokładności). Dla każdego ślimaka, ślimacznicy i przekładni ślimakowej
Tolerancje i pasowania prostych połączeń bocznych
Zgodnie z GOST 1139 - 80 tolerancje są ustalane dla połączeń wyśrodkowanych na wewnętrznej średnicy d i zewnętrznej średnicy D, a także na bocznych bokach zębów b. Ponieważ widok jest wyśrodkowany
Tolerancje i pasowania połączeń wielowypustowych o profilu ewolwentowym
Wymiary nominalne połączeń wielowypustowych o profilu ewolwentowym (Rysunek 58), wymiary nominalne rolek (Rysunek 59) oraz długość wspólnej normalnej dla poszczególnych pomiarów wałów wielowypustowych i tulei muszą
Kontrola dokładności połączeń splajnowych
Połączenia wielowypustowe są kontrolowane za pomocą złożonych średnicówek do otworów (Rysunek 61) i średnicówek bez otworu element po elemencie.
Metoda projektowania łańcucha wymiarowego zapewniająca całkowitą zamienność
Aby zapewnić całkowitą wymienność, łańcuchy wymiarowe są obliczane metodą maksimum-minimum, w której tolerancja rozmiaru zamknięcia jest określana przez arytmetyczne dodanie tolerancji.
Metoda prawdopodobieństwa do obliczania łańcuchów wymiarowych
Przy obliczaniu łańcuchów wymiarowych metodą maksimum - minimum założono, że podczas obróbki lub montażu możliwe jest jednoczesne połączenie największych rozmiarów rosnących i najmniejszych malejących.
Selektywna metoda zamienności grup montażowych
Istotą metody zamienności grupowej jest wytwarzanie części o stosunkowo szerokich technologicznie osiągalnych tolerancjach, wybranych z odpowiednich norm, gatunku
Metoda dopasowania i dopasowania
Metoda regulacji. Przez metodę kontroli rozumie się obliczanie łańcuchów wymiarowych, w których wymaganą dokładność początkowego (zamykającego) ogniwa uzyskuje się poprzez celowe zmiany
Obliczanie płaskich i przestrzennych łańcuchów wymiarowych
Płaskie i przestrzenne łańcuchy wymiarowe są obliczane tymi samymi metodami, co liniowe. Konieczne jest jedynie sprowadzenie ich do postaci liniowych łańcuchów wymiarowych. Osiąga się to poprzez projektowanie
Historyczne podstawy rozwoju normalizacji
Człowiek standaryzuje od czasów starożytnych. Na przykład pismo ma co najmniej 6 tysięcy lat i powstało według najnowszych znalezisk w Sumerze czy Egipcie.
Podstawa prawna normalizacji
Podstawę prawną normalizacji w Federacji Rosyjskiej stanowi ustawa federalna „O przepisach technicznych” z dnia 27 grudnia 2002 r. Jest to obowiązkowe dla wszystkich agencji rządowych.
Zasady regulacji technicznej
Obecnie ustanowiono następujące zasady: 1) stosowanie jednolitych zasad ustalania wymagań dla wyrobów lub związanych z nimi procesów projektowania (w tym badań), produkcji
Cele przepisów technicznych
Ustawa o przepisach technicznych ustanawia nowy dokument - przepis techniczny. Przepisy techniczne - dokument przyjęty przez międzynarodowy traktat Rosji
Rodzaje przepisów technicznych
W Federacji Rosyjskiej obowiązują dwa rodzaje przepisów technicznych: - ogólne przepisy techniczne; - specjalne przepisy techniczne. Ogólne przepisy techniczne ra
Koncepcja standaryzacji
Treść warunków normalizacji przeszła długą drogę ewolucyjną. Udoskonalenie tego terminu odbywało się równolegle z rozwojem samej normalizacji i odzwierciedlało osiągnięty poziom jej rozwoju na poziomie
Cele normalizacji
Normalizacja prowadzona jest w celu: 1) Podniesienia poziomu bezpieczeństwa: - życia i zdrowia obywateli; - własność osób fizycznych i prawnych; - stan
Przedmiot, aspekt i zakres normalizacji. Poziomy standaryzacji
Przedmiotem normalizacji jest określony produkt, usługa, proces produkcyjny (praca) lub grupa podobnych produktów, usług, procesów, dla których opracowywane są wymagania.
Zasady i funkcje normalizacji
Podstawowymi zasadami normalizacji w Federacji Rosyjskiej, zapewniającymi osiągnięcie celów i zadań jej rozwoju, są: 1) dobrowolne stosowanie dokumentów z zakresu normalizacji
Standaryzacja międzynarodowa
Normalizacja międzynarodowa (IS) to działalność obejmująca dwa lub więcej suwerennych państw. MS odgrywa znaczącą rolę w pogłębianiu światowej współpracy gospodarczej, w m
Kompleks norm krajowego systemu normalizacyjnego
W celu wdrożenia ustawy federalnej „O przepisach technicznych” od 2005 r. Obowiązuje 9 krajowych norm kompleksu „Normalizacja Federacji Rosyjskiej”, które zastąpiły kompleks „Państwowy system normalizacji”. to
Struktura organów i służb normalizacyjnych
Krajowym organem normalizacyjnym jest Federalna Agencja Regulacji Technicznych i Metrologii (Rostekhregulirovanie), która zastąpiła Gosstandat. Jest posłuszny bezpośrednio
Dokumenty normatywne dotyczące normalizacji
Dokumenty normatywne dotyczące normalizacji (ND) - dokumenty zawierające reguły, ogólne zasady dotyczące przedmiotu normalizacji i dostępne dla szerokiego grona użytkowników. ND obejmuje: 1)
Kategorie norm. Notacja norm
Kategorie normalizacji są rozróżniane według poziomu, na którym normy są przyjmowane i zatwierdzane. Ustala się cztery kategorie: 1) międzynarodowe; 2) intergo
Rodzaje standardów
W zależności od przedmiotu i aspektu normalizacji, GOST R 1.0 ustanawia następujące rodzaje norm: 1) normy podstawowe; 2) normy produktowe;
Państwowa kontrola zgodności z wymaganiami przepisów i norm technicznych
Kontrola państwowa jest przeprowadzana przez urzędników państwowego organu kontroli Federacji Rosyjskiej nad przestrzeganiem wymagań TR dotyczących etapu obrotu produktami. Państwowe organy kontroli regionu
Standardy organizacyjne (STO)
Organizacja i procedura rozwoju STO są zawarte w GOST R 1.4 - 2004. Organizacja - grupa pracowników i niezbędne fundusze z podziałem odpowiedzialności, uprawnień i relacji
Wymagane preferowane numery (IF)
Wprowadzenie falownika jest spowodowane następującymi względami. Zastosowanie przetwornicy częstotliwości pozwala na najlepszą możliwą koordynację parametrów i wymiarów pojedynczego produktu ze wszystkimi powiązanymi
Szeregi oparte na postępie arytmetycznym
Najczęściej szeregi IF budowane są na podstawie postępu geometrycznego, rzadziej na podstawie ciągu arytmetycznego. Ponadto istnieją odmiany rzędów zbudowane w oparciu o „złoto i
Szeregi oparte na postępie geometrycznym
Wieloletnia praktyka normalizacyjna wykazała, że najwygodniejsze są szeregi budowane na podstawie postępu geometrycznego, gdyż w tym przypadku ta sama względna różnica między
Preferowane właściwości serii liczb
Seria falowników ma właściwości postępu geometrycznego. Szereg IF nie jest ograniczony w obu kierunkach, natomiast liczby mniejsze niż 1,0 i większe niż 10 uzyskuje się poprzez dzielenie lub mnożenie przez 10, 100 itd.
Szeregi ograniczone, próbkowane, złożone i przybliżone
Ograniczone szeregi. Jeśli to konieczne, ograniczenie serii głównej i dodatkowej w ich oznaczeniach wskazuje warunki ograniczające, które zawsze są zawarte w serii limitowanej. Przykład. R10 (
Pojęcie i rodzaje unifikacji
Podczas unifikacji ustalana jest minimalna dopuszczalna, ale wystarczająca liczba typów, typów, rozmiarów, produktów, zespołów montażowych i części o wysokiej jakości wskaźnikach
Wskaźniki poziomu unifikacji
Poziom unifikacji produktów rozumiany jest jako ich nasycenie jednolitymi elementami składowymi; szczegóły, moduły, węzły. Główne ilościowe wskaźniki poziomu unifikacji produktu
Określenie wskaźnika poziomu zjednoczenia
Ocena stopnia unifikacji opiera się na korekcie wzoru:
Historia rozwoju certyfikacji
„Certyfikat” przetłumaczony z łaciny oznacza „zrobione dobrze”. Chociaż termin „certyfikacja” zadomowił się w życiu codziennym i praktyce handlowej
Terminy i definicje z zakresu atestacji zgodności
Ocena zgodności to bezpośrednie lub pośrednie określenie zgodności z wymaganiami dla obiektu. Typowym przykładem czynności oceniającej jest:
Cele, zasady i przedmioty potwierdzenia zgodności
Potwierdzenie zgodności przeprowadzane jest w celu: - poświadczania zgodności wyrobów, procesów projektowych (w tym przeglądów), produkcji, konstrukcji, instalacji
Rola certyfikacji w poprawie jakości produktu
Radykalna poprawa jakości produktów w nowoczesnych warunkach jest jednym z kluczowych zadań gospodarczych i politycznych. Dlatego połączenie tych samych
Schematy certyfikacji wyrobów na zgodność z wymaganiami przepisów technicznych
Schemat certyfikacji to określony zestaw działań, oficjalnie akceptowanych jako dowód zgodności produktu z określonymi wymaganiami.
Schematy deklarowania zgodności na zgodność z wymaganiami przepisów technicznych
Tabela 17 - Schematy deklarowania zgodności na zgodność z wymaganiami przepisów technicznych
Systemy certyfikacji usług
Tabela 18 - Schematy certyfikacji usług Schemat nr
Systemy oceny zgodności
Tabela 19 - Systemy certyfikacji wyrobów Numer programu Badania w akredytowanych laboratoriach badawczych i inne metody sprawdzania
Obowiązkowe potwierdzenie zgodności
Obowiązkowe potwierdzenie zgodności można przeprowadzić tylko w przypadkach określonych przepisami technicznymi i wyłącznie w celu spełnienia ich wymagań. W której
Deklaracja zgodności
Ustawa federalna „O przepisach technicznych” określa warunki, w których można przyjąć deklarację zgodności. Przede wszystkim ta forma potwierdzenia zgodności d
Obowiązkowa certyfikacja
Obowiązkowa certyfikacja zgodnie z ustawą federalną „O przepisach technicznych” jest przeprowadzana przez akredytowaną jednostkę certyfikującą na podstawie umowy z wnioskodawcą.
Dobrowolne potwierdzenie zgodności
Dobrowolne potwierdzenie zgodności powinno odbywać się wyłącznie w formie dobrowolnej certyfikacji. Certyfikacja dobrowolna przeprowadzana jest z inicjatywy wnioskodawcy na podstawie umowy
Systemy certyfikacji
Przez system certyfikacji rozumie się zbiór uczestników certyfikacji działających w określonym obszarze zgodnie z zasadami określonymi w systemie. Pojęcie „systemu certyfikacji” w
Procedura certyfikacji
Certyfikacja wyrobu przebiega przez następujące główne etapy: 1) Złożenie wniosku o certyfikację; 2) Rozpatrzenie i podjęcie decyzji w sprawie wniosku; 3) Wybór, id
Jednostki certyfikujące
Jednostka certyfikująca - osoba prawna lub indywidualny przedsiębiorca akredytowany zgodnie z ustaloną procedurą wykonywania prac certyfikacyjnych.
Laboratoria badawcze
Laboratorium testujące – laboratorium, które przeprowadza testy (pewne rodzaje testów) niektórych produktów. Podczas prowadzenia ser
Akredytacja jednostek certyfikujących i laboratoriów badawczych
Zgodnie z definicją podaną w ustawie federalnej „O przepisach technicznych” akredytacja jest „oficjalnym uznaniem przez jednostkę akredytującą kompetencji fizycznych
Certyfikacja usług
Certyfikacja jest przeprowadzana przez akredytowane jednostki certyfikujące usługi w zakresie ich akredytacji. Podczas certyfikacji sprawdzane są właściwości usług i stosowane metody.
Certyfikacja systemów jakości
W ostatnich latach szybko rośnie liczba firm na świecie, które certyfikowały swoje systemy jakości zgodnie z normami serii ISO 9000. Obecnie normy te są stosowane
Rozdział 1. POMIAR WIELKOŚCI FIZYCZNYCH
Różnorodność zjawisk, z którymi trzeba się zetknąć w praktyce, determinuje szeroki zakres mierzonych wielkości. Głównym przedmiotem badań w metrologii jest pomiar wielkości fizycznych. We wszystkich przypadkach pomiarów, niezależnie od wielkości, metody i przyrządu pomiarowego, istnieje wspólna rzecz, która stanowi podstawę pomiarów - jest to porównanie wielkości danej wielkości z jednostką zapisaną przez przyrząd pomiarowy. Przy każdym pomiarze za pomocą eksperymentu określamy ilościowo wielkość fizyczną w postaci pewnej liczby przyjętych dla niej jednostek, tj. znajdujemy wartość wielkości wielkości fizycznej. Pomiar odbywa się za pomocą wagi - z góry ustalonego uporządkowanego zestawu sekwencji wielkości fizycznych, przyjętego po uzgodnieniu.
Wybór jednostek miary wielkości ma ogromne znaczenie dla porównania wyników wykonywanych różnymi metodami, środkami iw różnych warunkach pomiarowych. Dlatego zwyczajowo ustala się ich wielkość za pomocą środków legislacyjnych. Międzynarodowy Układ Jednostek Miar, zatwierdzony przez XI Generalną Konferencję Miar, stworzył realne perspektywy pełnej unifikacji jednostek miar we wszystkich krajach społeczności światowej.
Obiekty pomiarowe
Wagi pomiarowe
Skala pomiaru służy jako podstawa do pomiaru tej ilości. Jest to uporządkowany zbiór wartości ilościowych.
Działalność praktyczna doprowadziła do powstania różnego rodzaju skal do pomiaru wielkości fizycznych, z których główne to cztery, omówione poniżej.
1. Skala zamówień (rangi) to seria rankingowa – rosnąca lub malejąca sekwencja wartości charakteryzujących badaną nieruchomość. Pozwala ustalić proporcję kolejności w rosnących lub malejących ilościach, ale nie ma sposobu, aby ocenić, ile razy (lub ile) jedna ilość jest większa lub mniejsza od innej. W skalach zamówień w wielu przypadkach może być zero (znak zerowy); nie można ustalić jego wielkości, w tych skalach nie można wykonywać operacji matematycznych (mnożenia, sumowania) na wartościach.
Przykładem skali porządku jest skala Mohsa do określania twardości ciał. Jest to skala z punktami odniesienia, która zawiera 10 minerałów odniesienia (wzorcowych) o różnych wartościach twardości warunkowej. Przykładami takich skal są również skala Beauforta do pomiaru siły (prędkości) wiatru oraz skala trzęsienia ziemi Richtera (skala sejsmiczna).
2. Skala interwałów (różnic) różni się od skali porządku tym, że dla mierzonych wielkości wprowadzane są nie tylko relacje porządkowe, ale także sumowanie przedziałów (różnic) między różnymi ilościowymi przejawami właściwości. Skale różnic mogą mieć konwencjonalne zerowe punkty odniesienia i jednostki miary ustalone w drodze porozumienia. Na skali interwałów możesz określić, o ile jedna wartość jest większa lub mniejsza od innej, ale nie możesz powiedzieć, ile razy. Skale interwałowe mierzą czas, odległość (jeśli początek trasy nie jest znany), temperaturę w stopniach Celsjusza itp.
Skale interwałowe są doskonalsze niż skale zamówień. W tych skalach addytywne operacje matematyczne (dodawanie i odejmowanie) mogą być wykonywane na ilościach, ale operacje multiplikatywne (mnożenie i dzielenie) są niedozwolone.
3.Skala relacji opisuje właściwości wielkości, dla których stosuje się porządkowanie, sumowanie przedziałów i relacje proporcjonalności. W tych skalach występuje naturalne zero i zgodnie z umową ustalana jest jednostka miary. Skala stosunków służy do przedstawienia wyników pomiarów uzyskanych zgodnie z podstawowym równaniem pomiarowym (1.1) poprzez eksperymentalne porównanie nieznanej wielkości Q z jej jednostką [Q]. Przykładami skal proporcjonalnych są skale masy, długości, prędkości, temperatury termodynamicznej.
Skala ilorazowa jest najdoskonalszą i najbardziej powszechną ze wszystkich skal pomiarowych. Jest to jedyna skala, za pomocą której można ustawić wartość mierzonego rozmiaru.Wszelkie operacje matematyczne są definiowane na skali ilorazowej, co pozwala na dokonywanie multiplikatywnych i addytywnych poprawek do odczytów wykreślonych na skali.
4. Skala bezwzględna posiada wszelkie oznaki skali relacji, ale dodatkowo jest w nim naturalna jednoznaczna definicja jednostki miary. Takie skale służą do pomiaru wartości względnych (wzmocnienia, tłumienia, sprawności, odbicia, pochłaniania, modulacji amplitudy itp.). Wiele takich skal ma granice od zera do jednego.
Skale interwałów i stosunków łączy termin „skale metryczne”. Skala zamówień nazywana jest skalami warunkowymi, tj. do wag, w których jednostka miary nie jest zdefiniowana i jest czasami nazywana niemetryczną. Skale bezwzględne i metryczne są klasyfikowane jako liniowe. Praktyczne wdrożenie skal pomiarowych odbywa się poprzez standaryzację zarówno samych skal, jak i jednostek miary oraz, w razie potrzeby, metod i warunków ich jednoznacznego odtworzenia.
Jednostki podstawowe SI
Podstawowa jednostka ilość nazywana jest jednostką podstawowej wielkości fizycznej, tj. wartość, która jest umownie przyjmowana jako niezależna od innych wartości systemu. Przy wyborze podstawowych jednostek SI wyszliśmy z tego, że: 1) system powinien obejmować wszystkie dziedziny nauki i techniki; 2) stworzyć podstawę do tworzenia jednostek pochodnych dla różnych wielkości fizycznych; 3) zaakceptować rozmiary jednostek podstawowych, które są już rozpowszechnione, a które są wygodne w praktyce; 4) wybrać jednostki o takich ilościach, których reprodukcja za pomocą norm jest możliwa z największą dokładnością.
Podstawowe jednostki SI ze wskazaniem skróconych oznaczeń literami rosyjskimi i łacińskimi podano w tabeli. 1.1.
Tabela 1.1.
Jednostki podstawowe SI
Definicje jednostek podstawowych, zgodne z decyzjami Generalnej Konferencji Miar i Wag, są następujące.
Metr jest równa długości drogi, jaką pokonuje światło w próżni w 1/299 792 458 ułamkach sekundy.
Kilogram jest równa masie międzynarodowego kilograma prototypu.
druga jest równy 9 192 631 770 okresów promieniowania odpowiadających przejściu między dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu-133.
Amper równa się sile prądu stałego, który przechodząc przez dwa równoległe przewody prostoliniowe o nieskończonej długości i znikomym polu przekroju kołowego, znajdujące się w odległości 1 m od siebie w próżni, powoduje siłę oddziaływania równą 2 × 10 -7 w każdym odcinku przewodu o długości 1 m N.
kelwin jest równa 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody.
Ćma jest równa ilości materii w układzie zawierającym tyle elementów strukturalnych, ile jest atomów węgla-12 o masie 0,012 kg.
Candela równa się światłości w danym kierunku źródła emitującego promieniowanie monochromatyczne o częstotliwości 540 × 10 12 Hz, którego światłość w tym kierunku wynosi 1/683 W/sr.
Pierwsze trzy jednostki SI (metr, kilogram i sekunda) umożliwiają tworzenie jednostek pochodnych do pomiaru wielkości mechanicznych i akustycznych. Dodając do nich jednostkę temperatury (kelwin), można utworzyć jednostki pochodne do pomiaru wielkości termicznych.
Miernik, kilogram, sekunda i amper służą jako podstawa do tworzenia jednostek pochodnych w zakresie pomiarów elektrycznych, magnetycznych i pomiarów promieniowania jonizującego, a kret służy do tworzenia jednostek z zakresu pomiarów fizykochemicznych.
Jednostki pochodne SI
Jednostki pochodne Międzynarodowego Układu Jednostek są tworzone z jednostek podstawowych za pomocą równań relacji między wielkościami, w których współczynniki liczbowe są równe jeden. Na przykład, aby ustalić jednostkę prędkości liniowej v, należy użyć równania jednostajnego ruchu prostoliniowego
gdzie l jest długością pokonywanej ścieżki (w metrach); t - czas (w sekundach).
W konsekwencji jednostka prędkości w układzie SI - metr na sekundę - jest prędkością prostoliniowego i jednostajnie poruszającego się punktu, w którym porusza się on na odległość 1 mw czasie 1 sekundy.
Jednostki pochodne mogą być nazwane imionami słynnych naukowców. Tak więc jednostce ciśnienia 1 N / m 2 nadano specjalną nazwę - pascal (Pa) na cześć francuskiego matematyka i fizyka Blaise'a Pascala. Jednostki pochodne o nazwach specjalnych podano w tabeli. 1.2.
Tabela 1.2.
Jednostki pochodne SI o nazwach specjalnych
| Ilość | Jednostka | |||
| Nazwa | Wymiar | Nazwa | Przeznaczenie | Wyrażenie w jednostkach SI |
| Częstotliwość | T -1 | herc | Hz | s-1 |
| Siła, waga | LMT -2 | niuton | h | m kg·s -2 |
| Ciśnienie, naprężenia mechaniczne | L -1 MT -2 | Pascal | Rocznie | m -1 kg·s -2 |
| Energia, praca, ilość ciepła | L 2 MT -2 | dżul | J | m 2 kg·s -2 |
| Moc | L 2 MT -3 | wat | W | m 2 kg·s -3 |
| Ilość energii elektrycznej | TI | wisiorek | CL | s A |
| Napięcie elektryczne, potencjał | L 2 MT -3 I -1 | wolt | V | m 2 kg·s -3 A -1 |
| Pojemność elektryczna | L -2 M -1 T 4 I 2 | farad | F | m -2 kg -1 s 4 A 2 |
| Opór elektryczny | L 2 MT -3 I -2 | om | Om | m 2 kg·s -3 A -2 |
| Przewodnictwo elektryczne | L -2 M -1 T 3 I 2 | Siemens | Cm | m -2 kg -1 s 3 A 2 |
| Strumień indukcji magnetycznej | L 2 MT -2 I -1 | weber | Wb | m 2 kg·s -2 A -1 |
| Indukcja magnetyczna | MT -2 I -1 | tesla | T | kg·s -2 A -1 |
| Indukcyjność | L 2 MT -2 I -2 | Henz | Pan. | m 2 kg·s -2 A -2 |
| Aktywność radionuklidów | T -1 | bekerel | Bq | s-1 |
| Pochłonięta dawka promieniowania | L2T -2 | szary | Gr | m2s -2 |
| Równoważna dawka promieniowania | L2T -2 | siwert | Sv | m2s -2 |
Do pomiaru kątów płaskich i bryłowych w SI przeznaczone są odpowiednio radiany i steradiany.
Radian(rad) - jednostką kąta płaskiego jest kąt pomiędzy dwoma promieniami okręgu, pomiędzy którymi łuk ma długość równą promieniowi. W stopniach radian wynosi 57 ° 17 „48”.
Steradian(cf) - jednostką kąta bryłowego jest kąt bryłowy, którego wierzchołek znajduje się w środku kuli i wycina na powierzchni kuli obszar równy polu kwadratu o długość boku równa promieniowi kuli.
Same radiany i steradiany są używane głównie do obliczeń teoretycznych, w praktyce kąty są mierzone w stopniach kątowych (minuty, sekundy). To w tych jednostkach kalibruje się większość goniometrycznych przyrządów pomiarowych.
Wielokrotności i podwielokrotności
Rozróżnij wielokrotności i podwielokrotne jednostki. Wiele jednostek Jest jednostką wielkości fizycznej, która jest liczbą całkowitą większą niż jednostka systemowa lub niesystemowa. Na przykład jednostka długości, kilometr, jest równa 10 3 m, tj. wielokrotność metra. Jednostka ułamkowa- jednostka wielkości fizycznej, której wartość jest liczbą całkowitą mniejszą niż jednostka systemowa lub niesystemowa. Na przykład jednostka długości, milimetr, jest równa 10 -3 m, tj. jest ułamkowa.
Dla wygody korzystania z jednostek wielkości fizycznych SI, przedrostki są przyjmowane do tworzenia nazw dziesiętnych wielokrotności jednostek i jednostek ułamkowych, tabela. 1.3.
Tabela 1.3.
Mnożniki i przedrostki do tworzenia wielokrotności i podwielokrotności dziesiętnych oraz ich nazw
| Czynnik | Prefiks | Oznaczenie prefiksu | |
| Rosyjski | międzynarodowy | ||
| 10 24 | iotta | Tak | ORAZ |
| 10 21 | zetta | Z | Z |
| 10 18 | sprawdzać | NS | mi |
| 10 15 | peta | NS | r |
| 10 12 | tera | T | T |
| 10 9 | giga | g | g |
| 10 6 | mega | m | m |
| 10 3 | kilogram | Do | k |
| 10 2 | hekto | g | h |
| 10 1 | płyta rezonansowa | tak | da |
| 10 -1 | decydować | D | D |
| 10 -2 | Santi | z | C |
| 10 -3 | Mili | m | m |
| 10 -6 | mikro | mk | m |
| 10 -9 | nano | n | n |
| 10 -12 | pikot | NS | P |
| 10 -15 | femto | F | F |
| 10 -18 | Atto | a | a |
| 10 -21 | zepto | z | s |
| 10 -24 | iokto | tak | oraz |
Zgodnie z przepisami międzynarodowymi, wielokrotności i podwielokrotności jednostek powierzchni i kubatury powinny być tworzone przez dołączenie przedrostków do oryginalnych jednostek. Tak więc stopnie odnoszą się do jednostek uzyskanych w wyniku dołączenia przedrostków. Na przykład 1 km 2 = 1 (km) 2 = (10 3 m) 2 = 10 6 m 2.
Rodzaje i metody pomiarów
Koncepcja pomiaru
Pomiar jest najważniejszym pojęciem w metrologii. Jak wspomniano powyżej, jest to proces znajdowania wartości wielkości fizycznej za pomocą specjalnych środków technicznych (przyrządów pomiarowych). Podczas pomiaru wykonaj obserwacja za obiektem pomiarowym, aby terminowo i poprawnie policzyć. Przedmiotem pomiaru może być urządzenie techniczne (np. piec komorowy), procesy technologiczne, środowisko, zużycie substancji i materiałów, wskaźniki aktywności życiowej człowieka itp. Wielkość fizyczna wybrana do pomiarów nazywa się zmierzona wartość.
Oprócz wartości mierzonej na obiekt pomiaru i odpowiednio wynik pomiaru mają wpływ inne wielkości fizyczne, które nie są mierzone przez ten przyrząd pomiarowy. Nazywają się wpływające na wielkości fizyczne... Wielkości wpływowe dzielą się na następujące grupy:
klimatyczne (temperatura otoczenia, wilgotność powietrza, ciśnienie atmosferyczne);
elektryczne i magnetyczne (wahania prądu elektrycznego, napięcie w obwodzie elektrycznym, częstotliwość prądu przemiennego, pole magnetyczne);
obciążenia zewnętrzne (drgania, obciążenia udarowe, promieniowanie jonizujące).
Wpływ tych wielkości na wynik pomiaru, a także niedoskonałość wykonania przyrządu pomiarowego, subiektywne błędy operatora i szereg innych czynników są przyczyną nieuchronnego pojawienia się błędu pomiaru.
Proces rozwiązywania dowolnego problemu pomiarowego z reguły składa się z trzech etapów:
1) przygotowanie do pomiarów (dobór metod i przyrządów pomiarowych, zapewnienie warunków pomiaru itp.);
2) wykonywanie pomiarów (eksperyment pomiarowy);
3) przetwarzanie wyników pomiarów.
Podczas eksperymentu pomiarowego pokazanego na ryc. 1.2, mierzony przedmiot i przyrząd pomiarowy wchodzą w interakcję. W takim przypadku zmierzona wartość działająca na przyrząd pomiarowy jest przekształcana w sygnał odbierany przez osobę lub różne urządzenia techniczne - konsumentów informacji pomiarowych.
Ryż. 1.2. Schemat procesu akwizycji pomiarów
Sygnał ten jest funkcjonalnie powiązany z mierzoną wielkością fizyczną, dlatego jego zwany sygnałem pomiaru Informacja. Najczęściej używane sygnały to:
sygnały o stałym poziomie (stały prąd i napięcie elektryczne, ciśnienie sprężonego powietrza, strumień świetlny);
sygnały sinusoidalne (przemienny prąd elektryczny i napięcie);
sekwencja impulsów prostokątnych (elektrycznych, świetlnych).
Odebrane sygnały informacji pomiarowych mogą być dalej przetwarzane w celu przedstawienia wyniku pomiaru w najwygodniejszy sposób. Takie przetwarzanie może obejmować przetwarzanie statystyczne (z wielokrotnymi pomiarami wielkości), dodatkowe obliczenia (z pomiarami pośrednimi), zaokrąglanie itp. Zagadnienia związane z przetwarzaniem wyników pomiarów omówiono poniżej (punkt 2.4).
Klasyfikacja pomiaru
Pomiary są bardzo zróżnicowane i można je klasyfikować według różnych kryteriów, z których najważniejsze odzwierciedla ryc. 1.3.
Ryż. 1.3. Klasyfikacja pomiaru
Po pierwsze, pomiary są zdeterminowane fizycznym charakterem zjawisk (procesów), zgodnie z którymi wykształciły się pewne zbiory wielkości fizycznych, które mają pokrewny charakter lub zastosowanie w określonych dziedzinach nauki i techniki – pomiarach mechanicznych, termicznych, fizykochemicznych i innych.
Po drugie, pomiary w zależności od sposobu uzyskania wyników pomiarów dzielą się na bezpośrednie i pośrednie. Bezpośredni- są to pomiary, w których pożądana wartość wielkości fizycznej znajduje się bezpośrednio z danych eksperymentalnych. W takim przypadku mierzony przedmiot wchodzi w interakcję z przyrządem pomiarowym i zgodnie z jego wskazaniami określana jest wartość mierzonej wielkości. Przykłady pomiarów bezpośrednich: pomiar długości linijką, czasu zegarem, masy wagą, temperatury termometrem, prądu amperomierzem itp. Pomiary bezpośrednie obejmują pomiary zdecydowanej większości parametrów procesów technologicznych.
Pośredni- są to pomiary, w których pożądana wartość jest wyznaczana na podstawie wyników pomiarów bezpośrednich, funkcjonalnie z nią związanych. Wartość Q znajduje się, obliczając według wzoru
Q = f (X 1, X 2, ... X m), (1,5)
gdzie X 1, X 2, ... X m - wielkości, których wielkość określa się na podstawie pomiarów bezpośrednich
Przykłady pomiarów pośrednich: wyznaczanie gęstości ciała jednorodnego poprzez masę i objętość, rezystancję elektryczną przewodnika poprzez spadek napięcia i natężenie prądu, moc przez natężenie prądu i napięcie.
Pomiary pośrednie są szeroko rozpowszechnione w przypadkach, gdy pożądana wartość jest niemożliwa lub zbyt trudna do bezpośredniego zmierzenia lub gdy pomiar bezpośredni daje mniej dokładny wynik. Ich rola jest szczególnie duża przy pomiarach wielkości niedostępnych dla bezpośredniego porównania eksperymentalnego, na przykład wymiarów rzędu astronomicznego lub wewnątrzatomowego.
Zgodnie z ich przeznaczeniem metrologicznym pomiary dzielą się na techniczne i metrologiczne. Techniczny pomiary wykonuje się pracującymi przyrządami pomiarowymi w celu określenia wartości mierzonej wielkości, a także w trakcie jej kontroli. Pomiary te są najczęstsze i wykonywane we wszystkich gałęziach przemysłu i nauki. Metrologiczna pomiary wykonywane są za pomocą wzorców w celu odtworzenia jednostek wielkości fizycznych i przeniesienia ich wielkości na działające przyrządy pomiarowe (podczas prac weryfikacyjnych i wzorcujących wykonywanych przez służby metrologiczne).
W zależności od liczby pomiarów wykonanych w celu uzyskania wyniku można rozróżnić pomiary pojedyncze i wielokrotne. Jeden raz odnosi się do pomiaru wykonanego jednorazowo. Na przykład mierząc czas godzinami. Jeśli potrzebujesz większej pewności co do uzyskanego wyniku, wykonaj wiele pomiary tej samej wielkości, których wynik jest zwykle przyjmowany jako średnia arytmetyczna z poszczególnych pomiarów.Zazwyczaj dla wielu pomiarów liczba pomiarów wynosi n³3.
W zależności od zależności wartości mierzonej od czasu pomiary dzielą się na statyczne i dynamiczne. Na statyczny W pomiarach przyjmuje się, że wielkość fizyczna nie zmienia się w czasie pomiaru (na przykład pomiar długości części w normalnej temperaturze). Jeśli wielkość wielkości fizycznej zmienia się w czasie, takie pomiary są nazywane dynamiczny(na przykład pomiar odległości do ziemi od schodzącego samolotu).
W zależności od dokładności zastosowanych przyrządów pomiarowych i warunków pomiaru dzieli się je na równe i nierówne. Równy odnosi się do pomiarów ilości wykonanych przy użyciu tych samych precyzyjnych przyrządów pomiarowych w tych samych warunkach i z taką samą dokładnością. Jeżeli pomiary zostały wykonane za pomocą przyrządów pomiarowych różniących się dokładnością i (lub) w różnych warunkach, nazywa się je nierówny.
Oprócz tych pokazanych na ryc. 1.3. W szczególnych przypadkach istnieją inne, które można wykorzystać w razie potrzeby do klasyfikacji pomiarów. Na przykład pomiary można podzielić w zależności od lokalizacji na laboratoryjne i przemysłowe; w zależności od formy prezentacji wyników - w ujęciu bezwzględnym i względnym.
Powyższe pomiary można wykonać różnymi metodami, tj. sposoby rozwiązania problemu pomiarowego.
Metody pomiaru
Metoda pomiaru jest techniką lub zestawem technik porównywania wartości mierzonej z jej jednostką zgodnie z wdrożoną zasadą pomiaru. Pod zasada pomiaru zrozumieć efekty fizyczne (zjawiska) leżące u podstaw pomiarów. Na przykład pomiar temperatury z wykorzystaniem efektu termoelektrycznego. Metodę pomiaru zwykle określa konstrukcja przyrządu pomiarowego.
Metod pomiarowych jest wiele, a wraz z rozwojem nauki i techniki ich liczba wzrasta. Każdą wielkość fizyczną można z reguły zmierzyć kilkoma metodami. Dla ich usystematyzowania konieczne jest podkreślenie wspólnych cech charakterystycznych. Jednym z tych znaków jest obecność lub brak miary podczas pomiaru. W zależności od tego wyróżnia się dwie metody pomiaru: metodę oceny bezpośredniej oraz metodę porównania z miarą (rys. 1.4). Mierzyć odnosi się do przyrządu pomiarowego zaprojektowanego do odtwarzania i (lub) przechowywania fizycznej ilości jednego lub więcej określonych wymiarów, których wartości są wyrażone w ustalonych jednostkach i są znane z wymaganą dokładnością. Więcej informacji na temat rodzajów środków znajduje się na s. 3.1.
Ryż. 1.4. Klasyfikacja metod pomiarowych
Najczęściej metoda oceny bezpośredniej... Jego istota polega na tym, że wartość mierzonej wielkości jest określana bezpośrednio przez czytnik urządzenia pomiarowego, na przykład pomiar napięcia za pomocą woltomierza, ważenie obciążenia na wadze sprężynowej (ryc. 1.5). W tym przypadku masę obciążenia X określa się na podstawie transformacji pomiarowej według wartości odkształcenia d sprężyny.
Ryż. 1.5. Konfiguracja pomiaru bezpośredniego
Pomiary bezpośrednie są generalnie proste i nie wymagają wysokich kwalifikacji operatora, ponieważ nie ma potrzeby tworzenia specjalnych ustawień pomiarowych i wykonywania skomplikowanych obliczeń. Najczęściej jednak dokładność pomiaru okazuje się niska ze względu na wpływ wielkości wpływających i konieczność kalibracji wag przyrządu.
Najliczniejszą grupę instrumentów wykorzystywanych do pomiaru metodą oceny bezpośredniej stanowią instrumenty wskazujące (w tym instrumenty wskaźnikowe). Należą do nich manometry, dynamometry, barometry, amperomierze, woltomierze, watomierze, przepływomierze, termometry cieczowe i wiele innych. Pomiary za pomocą miernika całkującego lub rejestratora są również określane jako ocena bezpośrednia.
Podczas dokonywania dokładniejszych pomiarów preferowane są: metoda porównania z miarą, w którym zmierzona wartość znajduje się w porównaniu z wartością odtwarzaną przez pomiar. Cechą charakterystyczną tej metody jest bezpośredni udział miernika w procesie pomiarowym.
Metody porównawcze, w zależności od obecności lub nieobecności, przy porównywaniu różnicy między wartością zmierzoną a wartością odtworzoną przez pomiar, dzielą się na zerowe i różnicowe. W obu tych metodach rozróżnia się metody opozycji, substytucji i przypadku.
Metoda pomiaru zerowego - jest to metoda porównania z miarą , w którym wynikowy wpływ wartości mierzonej i pomiaru na urządzenie porównawcze jest doprowadzony do zera. W takim przypadku wartość mierzonej wielkości jest równa wartości miary. Koincydencja wartości mierzonej i pomiaru jest zaznaczana za pomocą wskaźnika zerowego (wskaźnik zerowy). Przykłady metody pomiaru zerowego: ważenie na wadze równoramiennej; pomiar rezystancji, indukcyjności i pojemności za pomocą mostka symetrycznego; pomiar temperatury w pirometrze optycznym za pomocą przykładowej żarówki (odpowiednio skala, galwanometr i oko ludzkie są wskaźnikami zerowymi).
Metoda pomiaru różnicowego(zwana również różnicą) to metoda miar na miarę, w której wielkość mierzona jest porównywana z miarą i mierzona jest różnica między nimi. Miara powinna mieć wartość nieznacznie odbiegającą od wartości mierzonej wielkości. Przykład metody różnicowej: pomiar długości części przez różnicę między zmierzoną długością a płytką wzorcową (w dziedzinie pomiarów liniowych i kątowych metoda ta nazywana jest względną); pomiar rezystancji, indukcyjności i pojemności za pomocą niezrównoważonego mostka; ważenie na nierównych wagach. W tej metodzie nie jest wymagane użycie wskaźnika zerowego.
Metoda kontrastu polega na tym, że wartość zmierzona i wartość odtworzona przez miarę jednocześnie wpływają na urządzenie porównawcze, za pomocą którego ustalana jest relacja między tymi wartościami. Przykładem metody zerowego kontrastu jest ważenie ładunku X na wadze równoramiennej (rys. 1.6, a), gdy zmierzona masa ładunku X jest równa masie równoważących go odważników. Stan równowagi jest określony przez położenie wskaźnika zerowego (musi znajdować się na znaku zerowym). Podczas ważenia ładunku w przypadku różnicowej metody opozycji masa ładunku X jest równoważona masą odważnika i siłą sprężystego odkształcenia sprężyny (ryc. 1.6, b), której wartość wynosi mierzone na skali urządzenia. Masę ładunku określa się jako sumę masy odważnika i odczytów liczonych na wadze.
 |
| a) |
 |
| b) |
Ryż. 1.6. Schemat pomiaru metodą porównania z miarą: a - zero, b - różnica
Metoda kontrastu jest szeroko stosowana do pomiaru różnych wielkości fizycznych. Z reguły zapewnia większą dokładność pomiaru niż metoda oceny bezpośredniej, zmniejszając wpływ na wynik pomiaru błędu przyrządu pomiarowego i wielkości wpływające.
Odmiany metody porównania z miarą obejmują: metoda substytucji szeroko stosowany w praktyce precyzyjnych badań metrologicznych. Istotą metody jest to, że zmierzoną wartość zastępuje się miarą o znanej wartości wielkości, tj. mierzona wartość i miara działają kolejno na urządzenie pomiarowe. W metodzie zerowej dokonuje się całkowitego zastąpienia wartości mierzonej miarą, a wynik pomiaru jest równy wartości miary. W metodzie różnicowej nie jest możliwe przeprowadzenie całkowitego zastąpienia, a aby otrzymać wartość wielkości mierzonej, do wartości pomiaru należy dodać wartość, o którą zmienił się odczyt przyrządu.
Ze względu na to, że wartość mierzona i miara znajdują się jedna po drugiej w tej samej części obwodu pomiarowego urządzenia, dokładność pomiaru ulega znacznemu zwiększeniu w porównaniu z pomiarami wykonywanymi innymi odmianami metody porównawczej, gdzie asymetria obwodów, w których zawarte są porównywane wielkości, prowadzi do występowania błędów systematycznych. Metoda substytucyjna jest często stosowana w pomiarach elektrycznych z mostkami AC.
Metoda koincydencji jest odmianą metody porównawczej z miarą, w której różnica między wartością zmierzoną a wartością odtworzoną przez pomiar jest mierzona przy użyciu koincydencji znaczników skali lub sygnałów okresowych. Noniusz zbudowany jest na zasadzie metody koincydencji, która jest częścią wielu przyrządów pomiarowych (np. suwmiarki noniuszowej).
Oprócz rozważanych metod pomiarowych rozróżnia się również kontaktowe i bezkontaktowe, w zależności od obecności (lub braku) bezpośredniego kontaktu czułego elementu przyrządu pomiarowego z obiektem pomiarowym. Przykłady metody kontaktowej – pomiar średnicy wału suwmiarką, pomiar temperatury ciała termometrem. Przykładami metody bezkontaktowej są pomiary temperatury w wielkim piecu za pomocą pirometru, pomiar odległości do obiektu za pomocą radaru.
Błędy pomiaru
Wynik pomiaru wielkości zależy od wielu czynników: wyboru metody i przyrządu pomiarowego, warunków jego wykonania (np. temperatura, ciśnienie, wilgotność otoczenia), sposobu opracowania wyników pomiaru, kwalifikacji operatora wykonywanie pomiarów itp. Czynniki te prowadzą do różnicy wartości wyniku pomiaru wielkości i jej rzeczywistej wartości, tj. do błędu. Jednym z głównych zadań metrologii jest opracowanie metod wyznaczania błędów pomiarowych.
W zależności od stopnia zbliżenia do obiektywnie istniejącej wartości wielkości, należy rozróżnić między rzeczywistą wartością wielkości a wynikiem jej pomiaru, a także jej rzeczywistą wartością.
Prawdziwe znaczenie X i ilości oznaczają wartość, która idealnie charakteryzuje odpowiednią wielkość fizyczną pod względem jakościowym i ilościowym. Można go uzyskać tylko w wyniku niekończącego się procesu pomiarowego z niekończącym się doskonaleniem metod i przyrządów pomiarowych.
Wynik pomiaru X meas nazywana jest wartością uzyskaną podczas jej pomiaru za pomocą określonych metod i przyrządów pomiarowych.
Błąd pomiaru(lub błąd pomiaru) D to odchylenie wyniku pomiaru od rzeczywistej wartości mierzonej wielkości, tj.
D = X zmierz - X i.
Ale ponieważ prawdziwa wartość mierzonej wielkości jest nieznana, wówczas błędy pomiaru są również nieznane, dlatego w praktyce do określenia błędu stosuje się tak zwaną rzeczywistą wartość wielkości, którą zastępuje prawdziwa wartość.
Aktualna wartość X d wartości – jest to wartość uzyskana eksperymentalnie i jest tak bliska rzeczywistej wartości, że może być użyta zamiast niej w zadanym zadaniu pomiarowym. Rzeczywistą wartość ustala się za pomocą dokładniejszych metod i przyrządów pomiarowych. Im wyższa dokładność przyrządu i metoda pomiaru, za pomocą której określa się X d, tym pewniej jest on uważany za zbliżony do prawdy. Dlatego w praktyce błąd pomiaru D (tu mamy na myśli błąd bezwzględny) znajduje się wzorem
D = X pomiar - X d (1.6)
Całkowite wyeliminowanie błędów jest niemożliwe, ale można je zredukować, korzystając z omówionych poniżej metod.
Dokładność pomiaru- jest to jedna z najważniejszych cech (wskaźników) jakości pomiaru, odzwierciedlająca bliskość do zera błędu wyniku pomiaru. Ponadto wyznacznikami jakości pomiarów są powtarzalność, odtwarzalność, poprawność i wiarygodność wyników pomiarów, które zostaną omówione poniżej.
Zasada Trzech Sigma
Charakterystyczną właściwością rozkładu normalnego jest to, że około 68% wszystkich jego wyników pomiarowych znajduje się w przedziale ± 1s]. W zakresie ± 2s] - 95%. W zakresie ±3s] - 99,73% (ryc. 1.12). W konsekwencji prawie wszystkie wyniki pomiarów leżą w przedziale 6s (po trzy s w każdym kierunku od M [X]). Poza tym przedziałem może znajdować się 0,27% danych z ich całkowitej liczby (około trzy na tysiąc pomiarów).
Ryż. 1.12. Ilustracja reguły trzech sigma
Wynika z tego, że jeśli jakakolwiek wartość wielkości przekracza ± 3s, to z dużym prawdopodobieństwem można ją uznać za błędną.
Na tej podstawie został sformułowany zasada trzech sigma: jeśli przy wielokrotnych pomiarach (n> 25 ... 30) o tej samej stałej wielkości wątpliwy wynik X wątpliwości pojedynczego pomiaru (maksymalny lub minimalny) różni się od wartości średniej o więcej niż 3 s, to z prawdopodobieństwem 99,7% jest błędna, tj.
jeśli> 3s, (1.12)
wtedy X jest wątpliwy; jest odrzucany i nie jest uwzględniany w dalszym przetwarzaniu wyników pomiarów.
Prawo rozkładu normalnego działa, gdy liczba wyników pomiarów wynosi n = ¥. W rzeczywistości uzyskuje się skończoną liczbę pomiarów, które są zgodne z prawem rozkładu Studenta. Dla n> 25 rozkład Studenta ma tendencję do normalizacji.
Rozdział 2. PRZYRZĄDY POMIAROWE
Jednym z najważniejszych elementów procesu pomiarowego, pozwalającym na bezpośrednie pozyskiwanie informacji pomiarowych, jest przyrząd pomiarowy. Każdego dnia przeprowadzana jest ogromna liczba pomiarów za pomocą całej „armii” różnych przyrządów pomiarowych. Jest ich wiele, mogą być łatwe w obsłudze, jak linijka, lub reprezentują najbardziej złożone urządzenia wymagające wysoko wykwalifikowanej obsługi, jak np. system radionawigacji. Bez względu na złożoność, cel i zasadę działania wszystkie pełnią tę samą funkcję - porównują nieznaną wielkość wielkości fizycznej z jej jednostką. Jednocześnie ważne jest, aby przyrząd pomiarowy „umiejętnie” przechowywał (i odtwarzał) jednostkę wielkości fizycznej w taki sposób, aby spełniony był wymóg niezmienionej wielkości przechowywanej jednostki w czasie. To właśnie to „umiejętne przechowywanie” odróżnia przyrządy pomiarowe od innych środków technicznych. Zatem, przyrząd pomiarowy jest środkiem technicznym (lub jego zespołem) przeznaczonym do pomiarów, posiadającym znormalizowane właściwości metrologiczne, odtwarzającym i (lub) przechowującym jednostkę wielkości fizycznej, której wielkość przyjmuje się niezmienioną (w granicach
