Măsurători ale mărimilor fizice și clasificarea acestora. Măsurarea mărimilor fizice Măsurarea procedurilor de măsurare a mărimilor fizice
Venlens fizice. Unități fizice
Dezvoltarea și diseminarea pe scară largă a metodelor și mijloacelor de metrologie a condus la crearea unor sisteme întregi de unități de măsurare ale organizațiilor de stat și internaționale. În momentul actual al globalizării generale, rolul metrologiei și complexitatea sarcinilor crește semnificativ. Fiecare trăsătură calitativă a unui obiect fizic se numește mărime fizică (lungime, masă, viteză). O mărime fizică are o anumită dimensiune, care se exprimă printr-o unitate de măsură. Dintre mărimile fizice, se diferențiază elementele de bază și cele convertite din elementele de bază. Ambele mărimi fizice formează un sistem de unități. În momente diferite, existau diferite sisteme de unități de măsură. Sistem ISS - contor, kilogram, al doilea. Sistemul SGS a inclus centimetru, gram, al doilea etc. Pe baza acestora, a fost construit Sistemul Internațional de Unități (SI), care a fost adoptat la cea de-a XI-a Conferință Internațională privind Greutățile și Măsurile din 1960 pentru a introduce uniformitatea în unitățile de măsură din întreaga lume.
SI are șapte unități de bază, cu ajutorul cărora este posibilă măsurarea tuturor parametrilor mecanici, electrici, magnetici, acustici, luminoși și chimici, precum și a caracteristicilor radiațiilor ionizante. Principalele unități SI sunt:
metru (m) - pentru măsurarea lungimii;
kilogram (kg) - pentru a măsura masa;
second (s) - pentru a măsura timpul;
amper (A) - pentru a măsura puterea curentului electric;
kelvin (K) - pentru măsurarea temperaturii termodinamice;
mol (mol) - pentru a măsura cantitatea unei substanțe;
candela (cd) - a măsura intensitatea luminoasă.
SI a adoptat o nouă definiție a unității de lungime - metrul. Înainte de introducerea SI, măsurile de linie realizate dintr-un aliaj de platină-iridiu și având o formă de X în secțiune transversală au fost utilizate ca standarde internaționale și naționale ale contorului. Contorul a fost determinat la o temperatură de 20 ° C între axele celor două linii medii ale măsurii cu o precizie de ± 0,1 µm.
În noul sistem de unități, 1 m este exprimat în lungimile de undă ale undelor de lumină ale atomului de cripton, adică este asociat cu o cantitate naturală. Acum un metru are o lungime egală cu 1.650.763,73 lungimi de undă într-un vid de radiație corespunzător liniei portocalii a spectrului kripton-86. Cu noul standard, lungimea de 1 m este reprodusă acum cu o eroare de 0,002 microni, care este de 50 de ori mai mică decât eroarea vechiului standard artificial al contorului.
Metodă de măsurare- recepția sau un set de metode pentru compararea cantității fizice măsurate și a unității sale în conformitate cu principiul de măsurare implementat.
Metoda de măsurare este de obicei determinată de proiectarea instrumentului de măsurare. Există mai multe metode de măsurare de bază: evaluarea directă, compararea cu o măsură, diferențială sau diferență, zero, contact și non-contact.
Instrumentul de măsurare și tehnicile de utilizare a acestuia formează împreună o metodă de măsurare. Conform metodei de obținere a valorilor mărimilor măsurate, se disting două metode principale de măsurare: metoda evaluării directe și metoda comparării cu o măsură.
Metoda de evaluare directă- o metodă de măsurare în care valoarea unei cantități este determinată direct de la dispozitivul de citire al unui dispozitiv de măsurare cu acțiune directă.
De exemplu, măsurând lungimea cu o riglă, dimensiunile pieselor cu un micrometru, un etrier, s-a obținut valoarea mărimii
Figura 7.1- Schema de măsurare prin metoda de comparație cu măsura
Metoda de comparare cu măsura- metoda de măsurare în care cantitatea măsurată este comparată cu cantitatea reprodusă de standard. De exemplu, pentru a măsura înălțimea L detalii 1 (fig. 7.1) minimeter 2 fixat în raft. Săgeata minimeterului este setată la zero în funcție de un eșantion (un set de măsurători ale ecartamentului) 3), având o înălțime N, egală cu înălțimea nominală L partea de măsurat. Apoi încep să măsoare loturi de piese. Despre precizia dimensională L judecată după abaterea ± ∆ a săgeții minimeterului în raport cu poziția zero.
În funcție de relația dintre citirile dispozitivului și cantitatea fizică măsurată, măsurătorile sunt împărțite în directe și indirecte, absolute și relative.
La directÎn măsurători, valoarea dorită a cantității se găsește direct în procesul de măsurători, de exemplu, măsurarea unghiului cu un goniometru, diametrul - cu un etrier, masa - pe o balanță de cadran.
La indirect măsurare, valoarea cantității este determinată pe baza relației dintre această cantitate și cantitățile supuse măsurătorilor directe, de exemplu, determinarea diametrului mediu al filetului folosind trei fire pe un indicator de lungime verticală, unghiul utilizând o riglă sinusoidală, etc.
La măsurarea mărimilor liniare, indiferent de metodele luate în considerare, se disting metode de măsurare prin contact și fără contact.
Metoda de contact se efectuează prin contactul între suprafețele de măsurare ale instrumentului sau dispozitivului și piesa supusă testului. Dezavantajul său este necesitatea unui anumit efort la măsurare, care provoacă erori suplimentare (de exemplu, măsurători cu un etrier, micrometru, dispozitive mecanice cu pârghie).
Metoda fără contact este lipsit de lipsa contactului, deoarece în timpul măsurării nu există contact între mijloacele de control și produs. Aceasta este o verificare a proiectoarelor, a microscoapelor, folosind dispozitive pneumatice.
Măsurarea suprafețelor pieselor cu o formă geometrică complexă (fire, îmbinări spline) poate fi realizată fie prin element cu element, fie printr-o metodă integrată.
Prin metoda element cu element, de exemplu, firul diametrului mediu este verificat prin metoda cu trei fire, diametrul exterior cu un micrometru și unghiul profilului cu un microscop universal.
Metoda complexă Acestea sunt utilizate la verificarea filetului cu ajutorul șuruburilor și inelelor pentru machiaj, verificând în același timp pasul, unghiul profilului și diametrul mediu al filetului.
Mijloacele de măsurare (dispozitivele) sunt clasificate în funcție de scopul lor, de caracteristicile structurale și funcționale și de caracteristicile tehnologice de fabricație. La fabrici, atelierele specializate și secțiunile fabrică următoarele grupe de instrumente de măsurare.
1. Dispozitive optice:
a) dispozitive pentru măsurarea lungimilor și unghiurilor - metri lungi, profilometre, sferometre, microscopuri instrumentale și universale de măsurare, instrumente de măsurare liniare, mașini, capete optice de divizare, goniometre,
refractometre, tuburi de autocolimare, catetometre etc;
b) microscopuri (binoculare, de interferență, biologice etc.);
c) dispozitive de observare - binoclu galilean și prismatic, stereoscoape, periscope;
d) instrumente geodezice - niveluri, teodoliți, telemetre optice;
e) dispozitive spectrale prismatice și de difracție - microfotometre, interferometre, spectroproiectoare.
2. Dispozitive optice cu pârghie: optimometre, ultra-contoare etc.
3. Dispozitive mecanice cu pârghie:
a) pârghie de fapt (minimetri etc.);
b) angrenaj (indicatoare de cadran etc.);
c) pârghii dințate (micrometri etc.);
d) șurub-pârghie (indicator-micrometru);
e) cu transmisie cu arc (microcatoare etc.).
4. Instrumente pneumatice cu manometru și rotametru.
5. Dispozitive mecanice:
a) linii punctate, echipate cu vernier (unelte vernier și goniometre universale);
b) micrometrică, bazată pe utilizarea unei transmisii cu șurub (micrometri, manometre micrometrice, gauri de adâncime etc.).
6. Dispozitive electrificate (inductive, capacitive, fotovoltaice etc.).
7. Dispozitive automate: mașini de control și sortare, dispozitive de control activ etc.
Tipul instrumentelor de măsurare Este un set de instrumente de măsurare destinate măsurărilor unui anumit tip de mărime fizică.
Tipul instrumentelor de măsurare poate include mai multe tipuri. De exemplu, ampermetrele și voltmetrele (în general) sunt tipuri de instrumente de măsurare, respectiv, de curent electric și tensiune.
Dispozitiv de citire dispozitivul indicator poate avea o scală și un indicator. Pointer executate sub forma unei săgeți, a unui fascicul de lumină etc. În prezent, dispozitivele de citire cu indicație digitală sunt utilizate pe scară largă. Scară este un set de mărci și aplicat pe unele dintre ele cu numere de referință sau alte simboluri corespunzătoare unei serii de valori succesive ale cantității. Se numește intervalul dintre două mărci de scară adiacente împărțirea scalei.
Intervalul de divizare a scalei- distanța dintre două mărci de scară adiacente. Majoritatea instrumentelor de măsurare au un interval de scală de la 1 la 2,5 mm.
Figura 7.2- Intervalele de scară
Împărțirea scării- diferența dintre valorile cantităților corespunzătoare a două mărci de scară adiacente. De exemplu (vezi fig.), Indicatorul are o gradare de 0,002 mm.
Iniţialăși valoarea scării finale (limita de măsurare)- respectiv, cele mai mici și cele mai mari valori ale mărimii măsurate indicate pe scală, caracterizând capacitățile scalei instrumentului de măsurare și determinând gama de indicații.
1.5 Incertitudinea măsurării și sursele acesteia
Când se analizează o măsurătoare, valorile reale ale mărimilor fizice sunt comparate cu rezultatele măsurătorii. Abaterea ∆ a rezultatului măsurătorii X din adevărata valoare Î se numește cantitatea măsurată Eroare de măsurare:
∆ = X-Î.
Erorile de măsurare sunt de obicei clasificate în funcție de apariția lor și după tipul de eroare. În funcție de cauzele apariției, se disting următoarele erori de măsurare.
Eroare de metodă- Aceasta este o componentă a erorii de măsurare, care este o consecință a imperfecțiunii metodei de măsurare. Eroarea totală a metodei de măsurare este determinată de totalitatea erorilor componentelor sale individuale (citiri ale instrumentelor, blocuri de măsurare, schimbări de temperatură etc.).
Eroare de citire- componenta erorii de măsurare, care este o consecință a citirii insuficient de precise a citirilor instrumentului de măsurare și depinde de abilitățile individuale ale observatorului.
Eroare instrumentală- componenta erorii de măsurare, în funcție de erorile instrumentelor de măsurare utilizate. Distingeți între erorile de bază și cele suplimentare ale instrumentelor de măsurare. Pe eroare de bază acceptați eroarea instrumentului de măsurare utilizat în condiții normale. Eroare suplimentară este suma erorilor suplimentare ale traductorului de măsurare și a măsurii cauzate de abaterea de la condițiile normale.
Dacă temperatura articolului supus testului diferă de temperatura la care se efectuează controlul, va provoca erori rezultate din expansiunea termică. Pentru a evita apariția acestora, toate măsurătorile trebuie efectuate la temperatura normală (+ 20 ° C).
Instalarea incorectă a piesei sub control și erori de instalare a dispozitivului afectează, de asemenea, precizia măsurării. De exemplu, un etrier vernier ar trebui instalat perpendicular pe suprafață pentru a fi măsurat la măsurare. Cu toate acestea, pot exista distorsiuni în timpul procesului de măsurare, ceea ce duce la erori de măsurare.
La erorile enumerate, puteți adăuga erori care apar atunci când interpretul citește dimensiunea datorită datelor sale subiective, erori din nedensitatea contactului dintre suprafețele de măsurare și produs.
Toate erorile de măsurare sunt împărțite după tip în sistematic, aleator și brut.
Sub sistematic să înțeleagă erorile care sunt constante sau variază în mod regulat, cu măsurători repetate ale aceleiași cantități. Aleatoriu erori - componente ale erorii de măsurare care se schimbă aleatoriu la măsurători repetate ale aceleiași cantități. LA nepoliticos se referă la erori aleatorii care sunt mult mai mari decât cele așteptate în condițiile date de măsurare (de exemplu, citiri greșite, zguduituri și impacturi ale instrumentului).
Calibrarea este stabilirea caracteristicilor metrologice ale instrumentelor de măsurare, care nu sunt acoperite de supravegherea metrologică de stat; calibrarea este efectuată de laboratoarele de calibrare.
Pragul de sensibilitate (răspuns) este cea mai mică creștere a cantității de intrare, ceea ce determină o schimbare vizibilă a cantității de ieșire.
O eroare elementară este o componentă a unei erori care, într-o analiză dată, nu trebuie împărțită în componente. Nu există metode universale pentru detectarea erorilor sistematice. Prin urmare, sunt utilizate diferite metode pentru a le reduce sau elimina. Erorile brute în rezultatele măsurătorii sunt excluse folosind criteriul rezultatelor anormale pentru care iau intervalul relativ la centrul de distribuție în fracțiuni ale abaterii standard. De obicei, dacă valoarea măsurării este mai mare de 3 σ, atunci o astfel de abatere este denumită anormală.
Pentru a asigura uniformitatea metrologică a măsurătorilor, certificarea metrologică a instrumentelor de măsurare se efectuează în laboratoarele de măsurare.
Verificare- stabilirea adecvării unui instrument de măsurare pentru utilizare pe baza conformității caracteristicilor metrologice determinate experimental și a controlului cu cerințele stabilite.
Principala caracteristică metrologică a unui instrument de măsurare, determinată în timpul verificării, este eroarea sa. De regulă, se găsește pe baza unei comparații a instrumentului de măsurare calibrat cu un instrument de măsurare exemplar sau standard, adică cu un mijloc mai precis destinat verificării.
Distingeți între verificări: de stat și departamentale, periodice și independente, extraordinare și de inspecție, complexe, element cu element, etc. Verificarea este efectuată de specialiști special instruiți, care dețin un certificat pentru dreptul de a o efectua.
Rezultatele verificării instrumentelor de măsurare recunoscute ca fiind adecvate pentru utilizare sunt formalizate prin eliberarea certificatelor de verificare, aplicarea unei mărci de verificare etc. Toate instrumentele de măsurare utilizate în economia națională sunt supuse verificării.
În întreprinderi, principalele mijloace de păstrare a măsurilor de lungime sunt măsurile finale. Toate instrumentele de măsurare din magazin sunt supuse verificării în laboratoarele de control și măsurare cu instrumente de măsurare exemplare.
Mărimi fizice. Unități de cantități
Cantitate fizica este o proprietate care este calitativ comună pentru multe obiecte fizice, dar cantitativ individuală pentru fiecare dintre ele.
Valoarea mărimii fizice este o estimare cantitativă a dimensiunii unei mărimi fizice, prezentată sub forma unui anumit număr de unități adoptate pentru aceasta (de exemplu, valoarea rezistenței unui conductor este de 5 ohmi).
Distinge Adevărat valoarea unei mărimi fizice care reflectă în mod ideal proprietatea obiectului și valabil găsit din punct de vedere experimental suficient de apropiat de adevărata valoare pentru a fi folosit în schimb și măsurat valoarea măsurată de dispozitivul de citire al instrumentului de măsurare.
Totalitatea cantităților, interconectate de dependențe, formează un sistem de mărimi fizice, în care există cantități de bază și derivate.
Principalul o cantitate fizică este o cantitate inclusă într-un sistem și luată în mod convențional ca independentă de alte cantități ale acestui sistem.
Derivat o cantitate fizică este o cantitate inclusă în sistem și determinată prin cantitățile de bază ale acestui sistem.
O caracteristică importantă a unei mărimi fizice este dimensiunea sa (slabă). Dimensiune este o expresie sub forma unui monomial de putere compus din produsele simbolurilor mărimilor fizice de bază și care reflectă relația unei mărimi fizice date cu mărimile fizice luate în acest sistem de mărimi ca cele de bază cu un coeficient de proporționalitate egal cu una.
Unitate fizică - este o mărime fizică specifică, definită și acceptată prin convenție, cu care se compară alte cantități de același fel.
În conformitate cu procedura stabilită, sunt permise utilizarea unităților de cantități ale Sistemului internațional de unități (SI), adoptat de Conferința generală privind greutățile și măsurile, recomandate de Organizația internațională de metrologie juridică.
Distingeți între unități de bază, derivate, multiple, fracționale, coerente, sistemice și nesistemice.
Unitatea de bază a sistemului de unități- o unitate a mărimii fizice de bază alese la construirea unui sistem de unități.
Metru este lungimea căii parcurse de lumină în vid pentru un interval de timp de 1/299792458 fracțiuni de secundă.
Kilogram- unitate de masă egală cu masa prototipului internațional al kilogramului.
Al doilea- timp egal cu 9192631770 perioade de radiații, corespunzător tranziției între două niveluri hiperfine ale stării fundamentale a atomului de cesiu-133.
Amper- forța unui curent constant, care, atunci când trece prin doi conductori rectilini paraleli de lungime infinită și zonă de secțiune circulară neglijabilă, situată în vid la o distanță de 1 m unul de altul, ar provoca o forță de interacțiune egală cu 2 ∙ 10 în fiecare secțiune a unui conductor de 1 m lungime -7 N.
Kelvin- o unitate de temperatură termodinamică, egală cu 1 / 273,16 din temperatura termodinamică a punctului triplu al apei.
Molie- cantitatea de materie dintr-un sistem conținând atâtea elemente structurale cât atomi în carbon-12 cântăresc 0,012 kg.
Candela- intensitatea luminoasă într-o direcție dată a unei surse care emite radiații monocromatice cu o frecvență de 540 ± 10 12 Hz, a cărei intensitate luminoasă în această direcție este 1/683 W / sr.
Există, de asemenea, două unități suplimentare furnizate.
Radian- unghiul dintre două raze ale unui cerc, lungimea arcului dintre care este egală cu raza.
Steradian- un unghi solid cu un vârf în centrul sferei, tăind pe suprafața sferei o zonă egală cu aria unui pătrat cu o latură egală cu raza sferei.
Unitate derivată a sistemului de unități- o unitate a cantității fizice derivate a sistemului de unități, formată în conformitate cu ecuația care îl conectează cu unitățile de bază sau cu derivatele de bază și deja definite. De exemplu, o unitate de putere, exprimată în unități SI, 1W = m 2 ∙ kg ∙ s -3.
Împreună cu unitățile SI, Legea „Asigurarea uniformității măsurătorilor” permite utilizarea unităților din afara sistemului, adică unități care nu sunt incluse în niciunul dintre sistemele existente. Se obișnuiește să distingem mai multe tipuri nesistemice unități:
Unități permise împreună cu unități SI (minut, oră, zi, litru etc.);
Unități utilizate în domenii speciale ale științei și tehnologiei
(anul lumină, parsec, dioptrii, electroni volt etc.);
Unități învechite (milimetri de mercur,
puterea calului etc.)
Unitățile de măsură multiple și submultiple, care uneori au nume proprii, de exemplu, unitatea de masă este o tonă (t), sunt, de asemenea, incluse în numărul celor nesistemice. În general, zecimalul, multiplii și sub-multiplii se formează folosind multiplicatori și prefixe.
Instrumente de masura
Sub instrument de masurare(SI) înseamnă un dispozitiv destinat măsurărilor și având metrologic standardizat caracteristici.
În funcție de scopul lor funcțional, instrumentele de măsurare se împart în: măsuri, instrumente de măsurare, traductoare de măsurare, instalații de măsurare, sisteme de măsurare.
Măsura- un instrument de măsurare conceput pentru a reproduce și stoca o cantitate fizică de una sau mai multe dimensiuni cu precizia necesară. O măsură poate fi reprezentată ca un corp sau un dispozitiv.
Aparat de măsură(IP) - un instrument de măsurare conceput pentru a extrage și transforma informații de măsurare
o formă accesibilă pentru percepția directă de către operator. Instrumentele de măsurare includ, de regulă
măsura. Conform principiului de funcționare, IP-urile se disting între analog și digital. Conform metodei de prezentare a informațiilor de măsurare, dispozitivele de măsurare fie indică, fie înregistrează.
În funcție de metoda de conversie a semnalului de măsurare a informațiilor, se disting dispozitive de conversie directă (acțiune directă) și dispozitive de conversie de echilibrare (comparație). În dispozitivele de conversie directă, semnalul de informații de măsurare este convertit de numărul necesar de ori într-o singură direcție, fără utilizarea feedbackului. În dispozitivele de conversie în echilibru, împreună cu un circuit de conversie directă, există un circuit de conversie inversă, iar valoarea măsurată este comparată cu o valoare cunoscută, care este omogenă cu valoarea măsurată.
În funcție de gradul de mediere a valorii măsurate, se disting dispozitive care dau citiri ale valorilor instantanee ale valorii măsurate și dispozitive de integrare, ale căror citiri sunt determinate de integral în timp al valorii măsurate.
Traductor de măsurare- un instrument de măsurare conceput pentru a converti o valoare măsurată în altă valoare sau un semnal de măsurare convenabil pentru procesare, stocare, conversii ulterioare, indicație sau transmisie.
În funcție de locul din circuitul de măsurare, se disting convertoarele primare și intermediare. Traductoarele primare sunt acelea la care este alimentată valoarea măsurată. Dacă traductoarele primare sunt plasate direct la obiectul de cercetare, la distanță de locul de procesare, atunci sunt uneori numite senzori.
În funcție de tipul semnalului de intrare, convertoarele sunt împărțite în analog, analog-digital și digital-analog. Traductoarele de măsurare pe scară largă sunt utilizate pe scară largă, concepute pentru a modifica dimensiunea unei cantități de un anumit număr de ori.
Configurare măsurare este un set de instrumente de măsurare combinate funcțional (măsuri, instrumente de măsurare, traductoare de măsurare) și dispozitive auxiliare (interfață, sursă de alimentare etc.) destinate uneia sau mai multor mărimi fizice și amplasate într-un singur loc.
Sistem de măsurare- un set de măsuri combinate funcțional, traductoare de măsurare, calculatoare și alte mijloace tehnice situate în diferite puncte ale obiectului controlat, pentru a măsura una sau mai multe mărimi fizice.
Tipuri și metode de măsurare
În metrologie, măsurarea este definită ca un set de operații efectuate cu ajutorul unui + tehnic - înseamnă stocarea unei unități dintr-o mărime fizică, permițându-i să compare cantitatea măsurată cu unitatea sa și să obțină valoarea acestei mărimi.
Clasificarea tipurilor de măsurători în funcție de principalele caracteristici de clasificare este prezentată în Tabelul 2.1.
Tabelul 2.1 - Tipuri de măsurători
Măsurare directă- măsurare, în care valoarea inițială a cantității se găsește direct din datele experimentale ca urmare a măsurării. De exemplu, măsurarea intensității curentului cu un ampermetru.
Indirect măsurare - măsurătoare în care valoarea dorită a unei cantități se găsește pe baza unei relații cunoscute între această cantitate și mărimile care sunt direct măsurate. De exemplu, măsurarea rezistenței unui rezistor cu un ampermetru și voltmetru folosind o relație care leagă rezistența la tensiune și curent.
Comun măsurătorile sunt măsurători a două sau mai multe cantități neidentice pentru a găsi relația dintre ele. Un exemplu clasic de măsurători articulare este găsirea dependenței rezistenței unui rezistor de temperatură;
Agregat măsurătorile sunt măsurători ale mai multor cantități cu același nume, în care valorile căutate ale mărimilor se găsesc prin rezolvarea unui sistem de ecuații obținut din măsurători directe și diverse combinații ale acestor mărimi.
De exemplu, găsirea rezistențelor a două rezistențe prin măsurarea rezistențelor seriei și a conexiunilor paralele ale acestor rezistențe.
Absolut măsurători - măsurători bazate pe măsurători directe ale uneia sau mai multor mărimi și folosind valorile constantelor fizice, de exemplu, măsurători ale curentului în amperi.
Relativ măsurători - măsurători ale raportului dintre valoarea unei mărimi fizice și cantitatea cu același nume sau modificările valorii cantității în raport cu cantitatea cu același nume, luată ca cea inițială.
LA static măsurătorile includ o măsurare în care SI funcționează într-un mod static, adică când semnalul său de ieșire (de exemplu, devierea indicatorului) rămâne neschimbat în timpul măsurării.
LA dinamic măsurătorile includ măsurători efectuate de SI într-un mod dinamic, adică când citirile sale depind de proprietățile dinamice. Proprietățile dinamice ale SI se manifestă prin faptul că nivelul impactului variabil asupra acestuia în orice moment determină semnalul de ieșire al SI în momentul următor în timp.
Măsurători cu cea mai mare precizie posibilă realizat la nivelul actual de dezvoltare a științei și tehnologiei. Astfel de măsurători se efectuează atunci când se creează standarde și se măsoară constante fizice. Estimarea erorilor și analiza surselor de apariție a acestora sunt caracteristice acestor măsurători.
Tehnic măsurătorile sunt măsurători efectuate în condiții specificate în conformitate cu o metodologie specifică și efectuate în toate sectoarele economiei naționale, cu excepția cercetării științifice.
Se numește setul de tehnici pentru utilizarea principiului și a instrumentelor de măsurare metoda de măsurare(Figura 2.1).
Fără excepție, toate metodele de măsurare se bazează pe compararea valorii măsurate cu valoarea reprodusă de măsură (cu o singură valoare sau cu mai multe valori).
Metoda de evaluare directă se caracterizează prin faptul că valorile mărimii măsurate sunt citite direct de pe dispozitivul de citire al dispozitivului de măsurare cu acțiune directă. Scara dispozitivului este pre-calibrată utilizând o măsură multivalorată în unitățile valorii măsurate.
Metodele de comparație cu o măsură implică compararea unei cantități măsurabile și a unei cantități reproduse printr-o măsură. Următoarele metode de comparație sunt cele mai frecvente: diferențial, nul, substituție, coincidență.
Figura 2.1 - Clasificarea metodelor de măsurare
Cu metoda de măsurare zero, diferența dintre valoarea măsurată și valoarea cunoscută este redusă la zero în timpul măsurării, care este fixată de un indicator de zero foarte sensibil.
În metoda diferențială, pe scara dispozitivului de măsurare, se ia în calcul diferența dintre valoarea măsurată și valoarea reprodusă de măsură. Valoarea necunoscută este determinată din valoarea cunoscută și din diferența măsurată.
Metoda de substituție prevede conectarea alternativă a valorilor măsurate și cunoscute la intrarea indicatorului, adică măsurătorile se efectuează în două etape. Cea mai mică eroare de măsurare se obține atunci când, ca urmare a selectării unei valori cunoscute, indicatorul dă aceeași citire ca și cu o valoare necunoscută.
Metoda coincidenței se bazează pe măsurarea diferenței dintre valoarea măsurată și valoarea reprodusă de măsură. Când măsurați, utilizați coincidența semnelor scalei sau a semnalelor periodice. Metoda este utilizată, de exemplu, atunci când se măsoară frecvența și timpul din semnale de referință.
Măsurătorile se efectuează cu observații unice sau multiple. Observația este înțeleasă aici ca o operație experimentală efectuată în procesul de măsurare, în urma căreia se obține o valoare a unei mărimi, care este întotdeauna aleatorie în natură. În măsurătorile cu observații multiple, este necesară prelucrarea statistică a rezultatelor observației pentru a obține rezultatul măsurătorii.
Metodele de măsurare sunt determinate de tipul valorilor măsurate, de dimensiunile acestora, de precizia necesară a rezultatului, de viteza necesară a procesului de măsurare și de alte date.
Există multe metode de măsurare și, odată cu dezvoltarea științei și tehnologiei, numărul crește.
Conform metodei de obținere a valorii numerice a valorii măsurate, toate măsurătorile sunt împărțite în trei tipuri principale: directă, indirectă și cumulativă.
Drept se numesc măsurători în care valoarea dorită a cantității se găsește direct din datele experimentale (de exemplu, măsurarea masei pe un cadran sau echilibru cu braț egal, temperatura - cu un termometru, lungimea - folosind măsuri liniare).
Indirect se numesc măsurători în care valoarea dorită a cantității se găsește pe baza relației cunoscute dintre această cantitate și cantitățile supuse măsurătorilor directe (de exemplu, densitatea unui corp omogen prin masa și dimensiunile sale geometrice; determinarea electricității rezistență din rezultatele măsurării căderii de tensiune și puterii curentului).
Agregat măsurătorile se numesc măsurători în care se măsoară simultan mai multe cantități cu același nume, iar valoarea dorită a cantităților se găsește prin rezolvarea unui sistem de ecuații obținut prin măsurători directe ale diferitelor combinații ale acestor mărimi (de exemplu, măsurători în care masele a greutăților individuale ale unui set sunt stabilite din masa cunoscută a unuia dintre ele și din rezultatele comparațiilor în linii drepte ale maselor diferitelor combinații de greutăți).
Anterior, se spunea că, în practică, măsurătorile directe sunt cele mai răspândite datorită simplității și vitezei de execuție. Să oferim o scurtă descriere a măsurătorilor directe.
Măsurătorile directe ale cantităților se pot face prin următoarele metode:
1) Metoda de evaluare directă - valoarea cantității este determinată direct de dispozitivul de citire al dispozitivului de măsurare (măsurarea presiunii - cu un manometru cu arc, masă - cu cântare cu cadran, curent electric - cu un ampermetru).
2) Metoda de comparare cu măsura – valoarea măsurată este comparată cu valoarea reprodusă de măsură (măsurarea masei cu o balanță a fasciculului cu echilibrarea greutăților).
3) Metoda diferențială - metoda de comparație cu măsura, în care diferența dintre valoarea măsurată și valoarea cunoscută reprodusă de măsură acționează asupra dispozitivului de măsurare (măsurători efectuate la verificarea măsurilor de lungime prin comparație cu o măsură de referință pe un comparator).
4) Metoda zero - metoda comparării cu măsura, atunci când efectul rezultat al influenței cantităților asupra comparatorului este adus la zero (măsurarea rezistenței electrice de către punte cu echilibrarea completă a acestuia).
5) Metoda coincidenței - o metodă de comparație cu o măsură, în care diferența dintre valoarea măsurată și valoarea reprodusă de măsură se măsoară folosind coincidența semnelor scalei sau a semnalelor periodice (măsurarea lungimii folosind un etrier vernier, când coincidența de urme pe cântarele etrierului și vernierului se observă).
6) Metoda de substituție – metoda de comparație cu o măsură, atunci când valoarea măsurată este înlocuită cu o valoare cunoscută reproductibilă prin măsură (cântărirea cu plasarea alternativă a masei măsurate și a greutăților pe aceeași tigaie).
Sfârșitul lucrărilor -
Acest subiect aparține secțiunii:
Metrologie
Conceptul de metrologie ca metrologie științifică este știința măsurării, metode și .. concepte de bază asociate obiectelor de măsură ..
Dacă aveți nevoie de material suplimentar pe acest subiect sau nu ați găsit ceea ce căutați, vă recomandăm să utilizați căutarea în baza noastră de lucrări:
Ce vom face cu materialul primit:
Dacă acest material s-a dovedit a fi util pentru dvs., îl puteți salva pe pagina dvs. de pe rețelele de socializare:
| Tweet |
Toate subiectele din această secțiune:
Conceptul de metrologie ca știință
Metrologia este știința măsurătorilor, metodelor și mijloacelor de asigurare a unității și modalităților lor de a atinge acuratețea cerută. În viața practică, o persoană este
Conceptul de instrumente de măsurare
Un instrument de măsurare (SI) este un mijloc tehnic (sau un set de mijloace tehnice) destinat măsurării, având un caracter metrologic normalizat
Caracteristicile metrologice ale instrumentelor de măsurare
Caracteristicile metrologice ale instrumentelor de măsurare sunt caracteristici ale proprietăților care afectează rezultatele și erorile de măsurare. Contor de informații despre programare
Factorii care afectează rezultatele măsurătorilor
În practica metrologică, la efectuarea măsurătorilor, este necesar să se ia în considerare o serie de factori care afectează rezultatele măsurătorilor. Este un obiect și subiect de măsurare, o metodă de măsurare, cf.
Formarea rezultatului măsurării. Erori de măsurare
Procedura de măsurare constă din următoarele etape principale: 1) adoptarea modelului de măsurare a obiectului; 2) alegerea metodei de măsurare; 3) selectarea instrumentelor de măsurare;
Prezentarea rezultatelor măsurătorilor
Există o regulă: rezultatele măsurătorilor sunt rotunjite la cea mai apropiată „eroare”. În metrologia practică, au fost elaborate reguli pentru rotunjirea rezultatelor și a erorilor de măsurare. viespi
Motive pentru erorile de măsurare
Există o serie de termeni de eroare care domină eroarea totală de măsurare. Acestea includ: 1) erori dependente de măsurare. Dar
Procesare de măsurare multiplă
Presupunem că măsurătorile sunt la fel de exacte, adică sunt efectuate de un experimentator, în aceleași condiții, cu un singur dispozitiv. Tehnica se reduce la următoarele: se efectuează n observații (una
Distribuția elevilor (testul t)
n / α 0,40 0,25 0,10 0,05 0,025 0,01 0,005 0,0005
Tehnici de măsurare
Principala pierdere de precizie în timpul măsurătorilor nu se datorează unei posibile defecțiuni metrologice a instrumentelor de măsurare utilizate, ci în primul rând datorită imperfecțiunii metodei
Conceptul de suport metrologic
Sprijinul metrologic (MO) este înțeles ca stabilirea și aplicarea fundamentelor științifice și organizaționale, a mijloacelor tehnice, a regulilor și normelor, necesare
O abordare sistematică a dezvoltării suportului metrologic
Atunci când se dezvoltă MO, este necesar să se utilizeze o abordare sistematică, a cărei esență este să se considere MO ca un set de procese interdependente, unite printr-un singur scop - atins
Bazele suportului metrologic
Sprijinul metrologic are patru baze: științific, organizațional, de reglementare și tehnic. Conținutul lor este prezentat în Figura 1. Anumite aspecte ale ML sunt luate în considerare în recomandare
Legislația RF privind asigurarea uniformității măsurătorilor
Cadrul de reglementare pentru asigurarea uniformității măsurătorilor este prezentat în Figura 2.
Sistem național de asigurare a uniformității măsurătorilor
Sistemul național pentru asigurarea uniformității măsurătorilor (NSOEI) este un set de reguli pentru efectuarea lucrărilor pentru a asigura uniformitatea măsurătorilor, a participanților și a regulilor sale
Principalele tipuri de activități metrologice pentru a asigura uniformitatea măsurătorilor
Uniformitatea măsurătorilor este înțeleasă ca o astfel de stare a măsurătorilor în care rezultatele lor sunt exprimate în unități legalizate de mărimi și erori (la nesfârșit)
Evaluarea conformității instrumentelor de măsurare
Atunci când se efectuează măsurători legate de domeniul reglementării de stat pentru asigurarea uniformității măsurătorilor, pe teritoriul Rusiei trebuie utilizat SI care îndeplinește cerințele
Aprobarea de tip a instrumentelor de măsurare
Aprobarea de tip (cu excepția SOCCVM) se realizează pe baza rezultatelor pozitive ale testelor. Omologarea de tip SOCCVM se realizează pe baza rezultatelor pozitive ale atte
Certificarea procedurilor de măsurare
O tehnică de măsurare este un set de operații și reguli, a căror implementare asigură un rezultat de măsurare cu o eroare specificată.
Verificarea și calibrarea instrumentelor de măsurare
Verificarea instrumentelor de măsurare este un set de operații efectuate pentru a confirma conformitatea valorilor reale ale caracteristicilor metrologice
Structura și funcțiile serviciului metrologic al unei întreprinderi, organizații, instituții care sunt persoane juridice
Serviciul metrologic al unei întreprinderi, organizații și instituții care se bucură de drepturile unei persoane juridice, indiferent de forma de proprietate (denumită în continuare întreprindere), include un departament (serviciu)
Conceptul de interschimbabilitate
Intercambiabilitatea este proprietatea acelorași piese, unități sau ansambluri de mașini etc., care permite instalarea pieselor (ansambluri, ansambluri) în timpul asamblării sau
Calități, abateri principale, plantări
Precizia pieselor este determinată de precizia dimensională, rugozitatea suprafeței, precizia formei suprafeței, precizia locației și ondularea suprafeței. A furniza
Desemnarea câmpurilor de toleranțe, abateri maxime și aterizări în desene
Abaterile limită ale dimensiunilor liniare sunt indicate pe desene prin denumiri convenționale (litere) ale câmpurilor de toleranță sau valori numerice ale abaterilor maxime, precum și prin literă
Abateri limită nespecificate ale dimensiunilor
Abaterile limită care nu sunt indicate imediat după dimensiunile nominale, dar specificate de înregistrarea generală în cerințele tehnice ale desenului, se numesc abateri maxime nespecificate.
Recomandări pentru utilizarea debarcărilor de degajare
Aterizarea H5 / h4 (Smin = 0 și Smax = Td + Td) este atribuită pentru perechi cu centrare și direcție precise în care sunt permise rotația și mișcarea longitudinală
Recomandări pentru utilizarea debarcărilor tranzitorii
Palierele tranzitorii N / js, N / k, N / m, N / n sunt utilizate în îmbinările fixe detașabile pentru centrarea pieselor înlocuibile sau a pieselor care, dacă este necesar, pot fi mutate vd
Recomandări pentru utilizarea interferențelor
Aterizare N / R; Р / h - „apăsare ușoară” - se caracterizează prin interferența minimă garantată. Instalat în cele mai exacte calificări (arbori 4 - 6, găuri 5 - 7-
Conceptul de rugozitate a suprafeței
Rugozitatea suprafeței conform GOST 25142 - 82 este setul de nereguli de suprafață cu trepte relativ mici, evidențiate folosind lungimea bazei. Bazova
Parametrii de rugozitate
Conform GOST 2789 - 73, rugozitatea suprafeței produselor, indiferent de material și metoda de fabricație, poate fi estimată prin următorii parametri (Figura 10):
Termeni și definiții generale
Toleranțele formei și locației suprafețelor pieselor și dispozitivelor mașinii, termeni, definiții legate de principalele tipuri de abateri sunt standardizate de GOST 24642 - 81. Practic
Abateri și toleranțe ale formei
Abaterile de formă includ abateri de rectitudine, planeitate, rotunjime, profil de secțiune longitudinală și cilindricitate. Abateri de la forma suprafețelor plane
Abateri și toleranțe de localizare
Abaterea locației suprafeței sau a profilului este abaterea locației reale a suprafeței (profilului) față de locația nominală a acesteia. Cantitativ deviația locației aproximativ
Abateri și toleranțe totale ale formei și locației suprafețelor
Abaterea totală a formei și a locației se numește abaterea, care este rezultatul manifestării comune a abaterii de formă și a abaterii locației elementului în cauză (rândul său
Toleranță dependentă și independentă de formă și localizare
Toleranțele de poziționare sau de formă pentru arbori sau găuri pot fi dependente sau independente. Dependent este toleranța formei sau a locației, valoarea minimă
Valorile numerice ale toleranțelor formei și locației suprafețelor
Conform GOST 24643 - 81, sunt stabilite 16 grade de precizie pentru fiecare tip de toleranță a formei și a locației suprafețelor. Valorile numerice ale toleranțelor de la un grad la altul se schimbă
Desemnarea în desene a toleranțelor formei și locației
Tipul de toleranță al formei și locației conform GOST 2.308 - 79 trebuie indicat pe desen prin semnele (simbolurile grafice) date în tabelul 4. Introduc semnul și valoarea numerică a toleranței
Toleranțe de formă și poziție nespecificate
Direct în desen indicați, de regulă, toleranțele cele mai critice ale formei și locației suprafețelor. Conform GOST 25069 - 81, toți indicatorii de formă și precizie a poziției
Reguli de definire a bazei
1) Dacă piesa are mai mult de două elemente pentru care sunt stabilite aceleași poziții nespecificate sau toleranțe de rulare, atunci aceste toleranțe ar trebui atribuite aceleiași baze;
Reguli pentru determinarea toleranței de mărime definitoare
Toleranța dimensională definitorie se înțelege astfel: 1) Când se determină toleranța nespecificată a perpendicularității sau a scurgerii finale - toleranța coordonării mărimii
Ondulația suprafeței
Ondulația suprafeței este înțeleasă ca un set de nereguli care se repetă periodic, în care distanțele dintre dealurile sau văile adiacente depășesc lungimea de bază l.
Toleranțe ale rulmentului
Calitatea rulmenților, alte lucruri fiind egale, este determinată de: 1) precizia dimensiunilor de conectare și lățimea inelelor, precum și pentru rulmenții cu contact unghiular cu role
Selectarea aterizărilor rulmentului
Ajustarea rulmentului rulant pe arbore și în carcasă este selectată în funcție de tipul și dimensiunea rulmentului, condițiile sale de funcționare, valoarea și natura sarcinilor care acționează asupra acestuia și tipul de încărcare a inelelor
Soluţie
1) Cu un arbore rotativ și o forță constantă Fr, inelul interior este încărcat cu circulație, iar inelul exterior - cu sarcini locale. 2) Intensitatea sarcinii
Convenții purtătoare
Sistemul de desemnare pentru rulmenții cu bile și role este stabilit de GOST 3189 - 89. Desemnarea rulmentului oferă o imagine completă a dimensiunilor sale generale, a designului, a preciziei de fabricație
Toleranțe unghiulare
Toleranțele de unghi sunt atribuite în conformitate cu GOST 8908 - 81. Toleranțele de unghi AT (din engleză Toleranță de unghi) ar trebui atribuite în funcție de lungimea nominală L1 a laturii mai scurte
Sistem de toleranțe și potriviri pentru conexiuni conice
Conexiunea conică are avantaje în comparație cu cea cilindrică: este posibilă ajustarea dimensiunii spațiului sau a etanșeității prin deplasarea relativă a pieselor de-a lungul axei; cu o conexiune fixă
Parametrii de bază ai firelor de fixare metrice
Parametrii filetului cilindric (Figura 36, a): d2 mediu (D2); diametre exterioare d (D) și interioare d1 (D1) pe
Principii generale ale interschimbabilității firelor cilindrice
Sistemele de toleranțe și ajustări care asigură interschimbabilitatea firelor metrice, trapezoidale, de tracțiune, de țeavă și alte fire cilindrice se bazează pe un singur principiu: țin seama de prezența reciprocă
Toleranțe și potriviri de fire cu un decalaj
Toleranțele filetelor metrice cu pasuri grosiere și mici pentru diametre 1 - 600 mm sunt reglementate de GOST 16093 - 81. Acest standard stabilește abaterile maxime pentru diametrele filetului în
Toleranțe de interferență și tranziție a firului
Accesoriile luate în considerare sunt utilizate în principal pentru conectarea știfturilor cu părțile corpului, dacă nu pot fi utilizate conexiuni cu șurub sau piuliță. Aceste aterizări sunt utilizate în elemente de fixare
Fire standard pentru scopuri generale și speciale
Tabelul 9 prezintă numele firelor standard de uz general, cele mai răspândite în ingineria mecanică și fabricarea instrumentelor, precum și exemple de desemnare a acestora în desene. La cel mai mult
Precizie cinematică a transmisiei
Pentru a asigura precizia cinematică, sunt prevăzute standarde care limitează eroarea cinematică a transmisiei și eroarea cinematică a roții. Cinematic
Netezimea transmisiei
Această caracteristică de transmisie este determinată de parametrii, ale căror erori se manifestă în mod repetat (ciclic) pe rotație a roții dințate și, de asemenea, fac parte din linia cinematică
Contactul dinților din unelte
Pentru a crește rezistența la uzură și durabilitatea angrenajelor, este necesar ca contactul complet al suprafețelor flancului de împerechere a dinților roților să fie mai mare. Cu incomplete și ineficiente
Joc lateral
Pentru a elimina posibile blocaje atunci când angrenajul este încălzit, pentru a asigura condițiile de curgere a lubrifiantului și pentru a limita reacția la inversarea numărării și împărțirii angrenajelor reale
Desemnarea exactă a roților și treptelor de viteză
Precizia fabricării roților dințate și a angrenajelor este stabilită de gradul de precizie și de cerințele pentru jocul lateral - de tipul de împerechere în conformitate cu normele jocului lateral. Exemple de simboluri de desemnare:
Selectarea gradului de precizie și a parametrilor controlați ai uneltelor
Gradul de precizie al roților și al angrenajelor este stabilit în funcție de cerințele de precizie cinematică, netezime, putere transmisă, precum și viteza periferică a roților. La alegerea gradului de precizie
Toleranțele angrenajelor conice și hipoide
Principiile de construire a unui sistem de toleranțe pentru conicitate a angrenajului (GOST 1758 - 81) și angrenaje hipoide (GOST 9368 - 81) sunt similare cu principiile construirii unui sistem pentru angrenaje cilindrice
Toleranțe ale roților dințate elicoidale
Pentru angrenajele melcate cilindrice, GOST 3675 - 81 stabilește 12 grade de precizie: 1, 2 ,. ... ., 12 (în ordinea descrescătoare a preciziei). Pentru viermi, roți de vierme și roți dințate
Toleranțe și potriviri ale conexiunilor flancului drept
Conform GOST 1139 - 80, se stabilesc toleranțe pentru articulațiile centrate pe diametrul interior și exterior D, precum și pe laturile laterale ale dinților b. Deoarece vederea este centrată
Toleranțe și potriviri ale articulațiilor spline cu profil involuntar al dinților
Dimensiunile nominale ale îmbinărilor splinei cu profil involut (Figura 58), dimensiunile nominale ale rolelor (Figura 59) și lungimea normalului comun pentru măsurători individuale ale arborilor și bucșelor splinei trebuie
Controlul preciziei conexiunilor spline
Îmbinările strânse sunt controlate cu manometre complexe ale forajului (Figura 61) și manometre element cu element non-foraj.
Metoda de proiectare a lanțului dimensional pentru interschimbabilitate completă
Pentru a asigura interschimbabilitatea completă, lanțurile dimensionale sunt calculate prin metoda maxim-minim, în care toleranța dimensiunii de închidere este determinată de adăugarea aritmetică a toleranțelor.
Metoda teoretică a probabilității pentru calcularea lanțurilor dimensionale
La calcularea lanțurilor dimensionale folosind metoda maxim-minim, s-a presupus că în timpul procesării sau asamblării, este posibilă o combinație simultană dintre cele mai mari dimensiuni crescătoare și cele mai mici descrescătoare.
Metoda de schimb a grupului de asamblare selectivă
Esența metodei interschimbabilității de grup este fabricarea de piese cu toleranțe tehnologice relativ largi fezabile selectate din standardele relevante, grad
Metoda de ajustare și potrivire
Metoda de reglementare. Metoda de reglare este înțeleasă ca calculul lanțurilor dimensionale, în care precizia necesară a legăturii inițiale (de închidere) este obținută prin modificări deliberate
Calculul lanțurilor dimensionale plane și spațiale
Lanțurile dimensionale plane și spațiale sunt calculate utilizând aceleași metode ca și cele liniare. Este necesar doar să le aduceți sub formă de lanțuri dimensionale liniare. Acest lucru se realizează prin proiectare
Bazele istorice ale dezvoltării standardizării
Omul se standardizează din cele mai vechi timpuri. De exemplu, scrisul are o vechime de cel puțin 6 mii de ani și a apărut conform ultimelor descoperiri din Sumer sau Egipt.
Temei juridic pentru standardizare
Baza legală pentru standardizare în Federația Rusă este stabilită de Legea federală „Cu privire la reglementarea tehnică” din 27 decembrie 2002. Este obligatoriu pentru toate agențiile guvernamentale.
Principiile reglementării tehnice
În prezent, au fost stabilite următoarele principii: 1) aplicarea regulilor uniforme pentru stabilirea cerințelor pentru produse sau pentru procesele de proiectare conexe (inclusiv cercetarea), producția
Obiectivele reglementărilor tehnice
Legea privind reglementarea tehnică stabilește un nou document - reglementarea tehnică. Reglementări tehnice - un document adoptat de un tratat internațional al Rusiei
Tipuri de reglementări tehnice
În Federația Rusă se aplică două tipuri de reglementări tehnice: - reglementări tehnice generale; - reglementări tehnice speciale. Reglementările tehnice generale ale ra
Conceptul de standardizare
Conținutul termenilor de standardizare a parcurs o lungă cale evolutivă. Rafinarea acestui termen a avut loc în paralel cu dezvoltarea standardizării în sine și a reflectat nivelul atins al dezvoltării sale la p
Obiectivele standardizării
Standardizarea se realizează pentru: 1) Creșterea nivelului de siguranță: - viața și sănătatea cetățenilor; - proprietatea persoanelor fizice și juridice; - stat
Obiectul, aspectul și domeniul de aplicare al standardizării. Niveluri de standardizare
Obiectul standardizării este un produs specific, un serviciu, un proces de producție (lucru) sau un grup de produse, servicii, procese similare pentru care sunt dezvoltate cerințe.
Principiile și funcțiile standardizării
Principiile de bază ale standardizării în Federația Rusă, care asigură realizarea obiectivelor și obiectivelor dezvoltării sale, sunt: 1) aplicarea voluntară a documentelor în domeniul standardizării
Standardizarea internațională
Standardizarea internațională (IS) este o activitate care implică două sau mai multe state suverane. SM joacă un rol proeminent în aprofundarea cooperării economice mondiale, în m
Complex de standarde ale sistemului național de standardizare
Pentru punerea în aplicare a Legii federale „Cu privire la reglementarea tehnică” din 2005, au fost în vigoare 9 standarde naționale ale complexului „Standardizarea Federației Ruse”, care a înlocuit complexul „Sistemul de standardizare a statului”. aceasta
Structura organismelor și serviciilor de standardizare
Organismul național de standardizare este Agenția Federală pentru Reglementare Tehnică și Metrologie (Rostekhregulirovanie), care a înlocuit Gosstandat. Se supune direct
Documente normative privind standardizarea
Documente normative privind standardizarea (ND) - documente care conțin reguli, principii generale pentru obiectul standardizării și sunt disponibile pentru o gamă largă de utilizatori. ND include: 1)
Categorii de standarde. Notarea standardelor
Categoriile de standardizare se disting prin nivelul la care standardele sunt adoptate și aprobate. Sunt stabilite patru categorii: 1) internațional; 2) intergo
Tipuri de standarde
În funcție de obiectul și aspectul standardizării, GOST R 1.0 stabilește următoarele tipuri de standarde: 1) standarde fundamentale; 2) standarde de produs;
Controlul statului asupra respectării cerințelor reglementărilor și standardelor tehnice
Controlul de stat este efectuat de oficiali ai organismului de control al statului din Federația Rusă cu privire la respectarea cerințelor TR privind stadiul circulației produsului. Organele de control ale statului din regiune
Standarde de organizare (STO)
Organizarea și procedura pentru dezvoltarea STO sunt cuprinse în GOST R 1.4 - 2004. Organizație - un grup de lucrători și fondurile necesare cu repartizarea responsabilității, puterilor și relațiilor
Numere preferate necesare (IF)
Introducerea invertorului este cauzată de următoarele considerații. Utilizarea unui convertor de frecvență permite cea mai bună coordonare posibilă a parametrilor și dimensiunilor unui singur produs cu toate asociate
Serie bazată pe progresia aritmetică
Cel mai adesea, seriile IF sunt construite pe baza unei progresii geometrice, mai rar pe baza unei progresii aritmetice. În plus, există varietăți de rânduri construite pe baza „aurului și
Serie bazată pe progresia geometrică
Practica pe termen lung a standardizării a arătat că cele mai convenabile sunt seriile construite pe baza unei progresii geometrice, deoarece în acest caz aceeași diferență relativă între
Proprietăți preferate ale seriei de numere
Seria invertorului are proprietățile unei progresii geometrice. Seriile IF nu sunt limitate în ambele direcții, în timp ce numerele mai mici de 1,0 și mai mult de 10 sunt obținute prin împărțirea sau înmulțirea cu 10, 100 etc.
Serie limitată, eșantionată, compusă și aproximativă
Ranguri limitate. Dacă este necesar, limitarea seriei principale și suplimentare în denumirile lor indică termenii limitativi, care sunt întotdeauna incluși în seria limitată. Exemplu. R10 (
Conceptul și tipurile de unificare
În timpul unificării, se stabilește numărul minim permis, dar suficient de tipuri, tipuri, dimensiuni, produse, unități de asamblare și piese cu indicatori de înaltă calitate
Indicatori ai nivelului de unificare
Nivelul de unificare a produselor este înțeles ca saturația lor cu elemente constitutive unificate; detalii, module, noduri. Principalii indicatori cantitativi ai nivelului de unificare a produsului
Determinarea indicatorului nivelului de unificare
Evaluarea nivelului de unificare se bazează pe corectarea următoarei formule:
Istoria dezvoltării certificării
„Certificat” tradus din latină înseamnă „făcut bine”. Deși termenul „certificare” a devenit familiar în viața de zi cu zi și în practica comercială
Termeni și definiții în domeniul atestării conformității
Evaluarea conformității este o determinare directă sau indirectă a conformității cu cerințele pentru un obiect. Un exemplu tipic de activitate de evaluare este
Obiective, principii și obiecte de confirmare a conformității
Confirmarea conformității se efectuează pentru a: - certifica conformitatea produselor, procesele de proiectare (inclusiv anchete), producția, construcția, instalarea
Rolul certificării în îmbunătățirea calității produsului
O îmbunătățire radicală a calității produselor în condiții moderne este una dintre sarcinile economice și politice cheie. De aceea o combinație a aceluiași lucru
Scheme de certificare a produselor pentru respectarea cerințelor reglementărilor tehnice
Un sistem de certificare este un set definit de acțiuni, acceptat oficial ca dovadă a conformității produsului cu cerințele specificate.
Scheme de declarare a conformității pentru conformitatea cu cerințele reglementărilor tehnice
Tabelul 17 - Scheme de declarare a conformității pentru conformitatea cu cerințele reglementărilor tehnice
Scheme de certificare a serviciilor
Tabelul 18 - Scheme de certificare a serviciilor Schema nr.
Scheme de evaluare a conformității
Tabelul 19 - Scheme de certificare a produsului Număr schemă Teste în laboratoare acreditate de testare și alte metode de probă
Confirmarea obligatorie a conformității
Confirmarea obligatorie a conformității poate fi efectuată numai în cazurile stabilite de reglementările tehnice și numai pentru respectarea cerințelor acestora. Unde
Declaratie de conformitate
Legea federală „Cu privire la reglementarea tehnică” formulează condiții în care poate fi adoptată o declarație de conformitate. În primul rând, această formă de confirmare a conformității d
Certificare obligatorie
Certificarea obligatorie în conformitate cu legea federală „Cu privire la reglementarea tehnică” se realizează de către un organism de certificare acreditat pe baza unui acord cu solicitantul.
Confirmarea voluntară a conformității
Confirmarea voluntară a conformității trebuie efectuată numai sub formă de certificare voluntară. Certificarea voluntară se realizează la inițiativa solicitantului pe baza unui contract
Sisteme de certificare
Un sistem de certificare este înțeles ca un set de participanți la certificare care operează într-o anumită zonă în conformitate cu regulile definite în sistem. Conceptul de "sistem de certificare" în
Procedura de certificare
Certificarea produsului parcurge următoarele etape principale: 1) Depunerea unei cereri de certificare; 2) Luarea în considerare și luarea deciziilor cu privire la cerere; 3) Selecție, id
Organisme de certificare
Organism de certificare - o persoană juridică sau un antreprenor individual acreditat în conformitate cu procedura stabilită pentru efectuarea lucrărilor de certificare.
Laboratoare de testare
Laborator de testare - un laborator care efectuează teste (anumite tipuri de teste) ale anumitor produse. La efectuarea ser
Acreditarea organismelor de certificare și a laboratoarelor de testare
Conform definiției date în Legea federală „Cu privire la reglementarea tehnică”, acreditarea este „recunoașterea oficială de către organismul de acreditare a competenței fizice
Certificarea serviciului
Certificarea se efectuează de către organismele de certificare a serviciilor acreditate în domeniul lor de acreditare. Certificarea verifică caracteristicile serviciilor și utilizărilor
Certificarea sistemelor de calitate
În ultimii ani, numărul companiilor din lume care și-au certificat sistemele de calitate în conformitate cu seria ISO 9000 a crescut rapid. În prezent, aceste standarde sunt aplicate
Capitolul 1. MĂSURAREA CANTITĂȚILOR FIZICE
O mare varietate de fenomene pe care trebuie să le întâmpinăm în practică determină o gamă largă de cantități care trebuie măsurate. Principalul obiect de studiu în metrologie este măsurarea mărimilor fizice. În toate cazurile de măsurători, indiferent de mărime, metodă și instrument de măsurare, există un lucru comun care stă la baza măsurătorilor - aceasta este o comparație a dimensiunii unei cantități date cu unitatea stocată de instrumentul de măsurare. Cu orice măsurare, cu ajutorul unui experiment, determinăm cantitativ o mărime fizică sub forma unui anumit număr de unități adoptate pentru aceasta, adică găsim valoarea mărimii mărimii fizice. Măsurarea se efectuează utilizând o scală - un set ordonat predeterminat al unei secvențe de mărimi fizice, adoptat de comun acord.
Alegerea unităților de măsurare a cantităților este de o mare importanță pentru compararea rezultatelor efectuate folosind diferite metode, mijloace și în diferite condiții de măsurare. Prin urmare, este obișnuit să se stabilească dimensiunea lor prin mijloace legislative. Sistemul internațional de unități, aprobat de cea de-a XI-a Conferință generală privind greutățile și măsurile, a creat perspective reale pentru unificarea completă a unităților de măsură în toate țările comunității mondiale.
Obiecte de măsurare
Scale de măsurare
Scara de măsurare servește ca bază inițială pentru măsurarea acestei cantități. Este o colecție ordonată de valori cantitative.
Activitatea practică a condus la formarea diferitelor tipuri de scale pentru măsurarea mărimilor fizice, dintre care principalele sunt patru, discutate mai jos.
1. Scala comenzii (ranguri) este o serie clasată – o secvență crescătoare sau descendentă de valori care caracterizează proprietatea studiată. Vă permite să stabiliți raportul ordinii în cantități crescătoare sau descrescătoare, dar nu există nicio modalitate de a judeca de câte ori (sau cât) o cantitate este mai mare sau mai mică decât alta. În scale de ordine, într-un număr de cazuri, poate exista zero (punct zero); dimensiunea sa nu poate fi stabilită; în aceste scale, operațiile matematice (multiplicare, însumare) nu pot fi efectuate pe valori.
Un exemplu de scară de ordine este scala Mohs pentru determinarea durității corpurilor. Aceasta este o scală cu puncte de referință, care conține 10 minerale de referință (de referință) cu numere diferite de duritate condiționată. Exemple de astfel de scări sunt, de asemenea, scara Beaufort pentru măsurarea forței (vitezei) vântului și scara cutremurului Richter (scara seismică).
2. Scara intervalelor (diferențe) diferă de scara ordinii prin faptul că nu sunt introduse numai rapoarte de ordine pentru mărimile măsurate, ci și însumarea intervalelor (diferențelor) dintre diferitele manifestări cantitative ale proprietăților. Scalele de diferență pot avea puncte convenționale de referință zero și unități de măsură stabilite de comun acord. Pe scara intervalelor, puteți determina cât de mult o valoare este mai mare sau mai mică decât alta, dar nu puteți spune de câte ori. Scalele de interval măsoară timpul, distanța (dacă nu se cunoaște începutul căii), temperatura în grade Celsius etc.
Scalele de interval sunt mai perfecte decât scalele de comandă. În aceste scale, operațiile matematice aditive (adunare și scădere) pot fi efectuate pe mărimi, dar operațiile multiplicative (înmulțire și împărțire) nu sunt permise.
3.Scara relației descrie proprietățile mărimilor pentru care sunt aplicabile ordonarea, însumarea intervalelor și relațiile de proporționalitate. În aceste scale, există un zero natural și, de comun acord, se stabilește unitatea de măsură. Scara raporturilor servește la reprezentarea rezultatelor măsurătorilor obținute în conformitate cu ecuația de măsurare de bază (1.1) prin compararea experimentală a mărimii necunoscute Q cu unitatea sa [Q]. Exemple de scale de raport sunt scale de masă, lungime, viteză, temperatură termodinamică.
Scara de raport este cea mai perfectă și cea mai comună dintre toate scale de măsurare. Aceasta este singura scară prin care puteți seta valoarea mărimii măsurate. Orice operații matematice sunt definite pe scara de raport, ceea ce vă permite să efectuați corecții multiplicative și aditive la citirile reprezentate pe scară.
4. Scara absolută posedă toate semnele scalei relațiilor, dar în plus există o definiție naturală fără echivoc a unității de măsură în ea. Astfel de scale sunt utilizate pentru măsurarea valorilor relative (câștig, atenuare, eficiență, reflexie, absorbție, modulație a amplitudinii etc.). Un număr de astfel de scale au limite între zero și unul.
Scările intervalelor și rapoartelor sunt unite prin termenul „scale metrice”. Scala de ordine este denumită scară condițională, adică la scale în care unitatea de măsură nu este definită și este uneori numită nemetrică. Scările absolute și metrice sunt clasificate ca liniare. Implementarea practică a scalei de măsurare se realizează prin standardizarea atât a scalei, cât și a unităților de măsură în sine, și, dacă este necesar, a metodelor și condițiilor pentru reproducerea lor fără echivoc.
Unități de bază SI
Unitate de bază cantitatea se numește unitatea mărimii fizice de bază, adică valoare, care este acceptată în mod convențional ca independentă de alte valori ale sistemului. La alegerea unităților SI de bază, am plecat de la faptul că: 1) sistemul ar trebui să acopere toate domeniile științei și tehnologiei; 2) creați o bază pentru formarea unităților derivate pentru diferite mărimi fizice; 3) să accepte dimensiunile unităților de bază, care sunt deja răspândite, care sunt convenabile pentru practică; 4) alegeți unități de astfel de cantități, a căror reproducere cu ajutorul standardelor este posibilă cu cea mai mare acuratețe.
Unitățile SI de bază cu indicația denumirilor prescurtate în litere rusești și latine sunt date în tabel. 1.1.
Tabelul 1.1.
Unități de bază SI
Definițiile unităților de bază, în concordanță cu deciziile Conferinței generale privind greutățile și măsurile, sunt după cum urmează.
Metru este egală cu lungimea căii parcurse de lumină în vid în 1/299 792 458 fracțiuni de secundă.
Kilogram este egal cu masa kilogramului prototip internațional.
Al doilea este egal cu 9 192 631 770 perioade de radiații corespunzătoare tranziției între două niveluri hiperfine ale stării fundamentale a atomului de cesiu-133.
Amper este egal cu puterea unui curent constant, care, atunci când trece prin doi conductori rectilini paraleli de lungime infinită și zonă de secțiune transversală circulară neglijabilă situată la o distanță de 1 m unul de altul în vid, provoacă o forță de interacțiune egală cu 2 × 10 -7 în fiecare secțiune a unui conductor de 1 m lungime N.
Kelvin este egal cu 1 / 273,16 din temperatura termodinamică a punctului triplu al apei.
Molie este egal cu cantitatea de materie dintr-un sistem care conține la fel de multe elemente structurale pe cât sunt atomi în carbon-12 și cântăresc 0,012 kg.
Candela este egală cu intensitatea luminoasă într-o direcție dată a unei surse care emite radiații monocromatice cu o frecvență de 540 × 10 12 Hz, a cărei intensitate luminoasă în această direcție este 1/683 W / sr.
Primele trei unități SI (metru, kilogram și a doua) fac posibilă formarea de unități derivate pentru măsurarea mărimilor mecanice și acustice. Când adăugați o unitate de temperatură (kelvin) la acestea, puteți forma unități derivate pentru măsurarea mărimilor termice.
Contorul, kilogramul, al doilea și amperul servesc ca bază pentru formarea unităților derivate în domeniul măsurătorilor electrice, magnetice și al radiațiilor ionizante, iar alunița este utilizată pentru a forma unități în domeniul măsurătorilor fizico-chimice.
Unități derivate din SI
Unitățile derivate ale Sistemului Internațional de Unități sunt formate din cele de bază folosind ecuațiile relației dintre mărimi, în care coeficienții numerici sunt egali cu unul. De exemplu, pentru a stabili o unitate de viteză liniară v, ar trebui să se utilizeze ecuația mișcării rectilinii uniforme
unde l este lungimea potecii acoperite (în metri); t - timp (în secunde).
În consecință, unitatea de viteză SI - metru pe secundă - este viteza unui punct rectiliniu și în mișcare uniformă la care se deplasează la o distanță de 1 m într-un timp de 1 s.
Unitățile derivate pot fi numite după oameni de știință celebri. Astfel, unității de presiune 1 N / m 2 i s-a dat un nume special - pascal (Pa) după matematicianul și fizicianul francez Blaise Pascal. Unitățile derivate cu nume speciale sunt date în tabel. 1.2.
Tabelul 1.2.
Unități derivate din SI cu nume speciale
| Magnitudinea | Unitate | |||
| Nume | Dimensiune | Nume | Desemnare | Exprimarea în unități SI |
| Frecvență | T -1 | hertz | Hz | s -1 |
| Rezistență, greutate | LMT -2 | Newton | H | m kg s -2 |
| Presiune, solicitare mecanică | L -1 MT -2 | pascal | Pa | m -1 kg s -2 |
| Energie, muncă, cantitate de căldură | L 2 MT -2 | joule | J | m 2 kg s -2 |
| Putere | L 2 MT -3 | watt | W | m 2 kg s -3 |
| Cantitatea de energie electrică | TI | pandantiv | CL | s A |
| Tensiune electrică, potențial | L 2 MT -3 I -1 | volt | V | m 2 kg s -3 A -1 |
| Capacitate electrică | L -2 M -1 T 4 I 2 | farad | F | m -2 kg -1 s 4 A 2 |
| Rezistență electrică | L 2 MT -3 I -2 | ohm | Ohm | m 2 kg s -3 A -2 |
| Conductivitate electrică | L -2 M -1 T 3 I 2 | Siemens | Cm | m -2 kg -1 s 3 A 2 |
| Fluxul de inducție magnetică | L 2 MT -2 I -1 | weber | Wb | m 2 kg s -2 A -1 |
| Inducție magnetică | MT -2 I -1 | tesla | T | kg s -2 A -1 |
| Inductanţă | L 2 MT -2 I -2 | Henry | Domnul. | m 2 kg s -2 A -2 |
| Activitate radionuclidică | T -1 | becquerel | Bq | s -1 |
| Doza de radiație absorbită | L 2 T -2 | gri | Gr | m 2 s -2 |
| Doza echivalentă de radiații | L 2 T -2 | sievert | Sv | m 2 s -2 |
Pentru a măsura unghiurile plane și solide în SI, sunt intenționați, respectiv, radianii și steradienii.
Radian(rad) - unitatea unui unghi plat este unghiul dintre două raze ale unui cerc, arcul dintre care este egal în lungime cu raza. În termeni de grade, radianul este de 57 ° 17 "48".
Steradian(cf) - unitatea unghiului solid este unghiul solid, al cărui vârf este situat în centrul sferei și care decupează pe suprafața sferei o zonă egală cu aria unui pătrat cu o lungimea laturii egală cu raza sferei.
De la sine, radianul și steradianul sunt utilizate în principal pentru calcule teoretice; în practică, unghiurile sunt măsurate în grade unghiulare (minute, secunde). În aceste unități sunt calibrate majoritatea instrumentelor de măsurare goniometrice.
Multipli și submultipli
Distingeți între unități multiple și submultipli. Unitate multiplă Este o unitate de mărime fizică care este un număr întreg de ori mai mare decât o unitate de sistem sau non-sistem. De exemplu, unitatea de lungime, kilometru, este egală cu 10 3 m, adică multiplu de metru. Unitate fracționată- o unitate de mărime fizică, a cărei valoare este un număr întreg de ori mai mic decât o unitate de sistem sau non-sistem. De exemplu, unitatea de lungime, milimetrică, este egală cu 10 -3 m, adică este fracționată.
Pentru comoditatea utilizării unităților SI de mărimi fizice, se adoptă prefixe pentru formarea numelor multiplelor zecimale ale unităților și ale unităților fracționare, tabel. 1.3.
Tabelul 1.3.
Multiplicatori și prefixe pentru formarea multiplilor și sub-multiplilor zecimali și a numelor acestora
| Factor | Prefix | Desemnarea prefixului | |
| Rusă | internaţional | ||
| 10 24 | trebuie | Da | ȘI |
| 10 21 | zetta | Z | Z |
| 10 18 | exa | NS | E |
| 10 15 | peta | NS | R |
| 10 12 | tera | T | T |
| 10 9 | giga | G | G |
| 10 6 | mega | M | M |
| 10 3 | kilogram | La | k |
| 10 2 | hecto | G | h |
| 10 1 | placă de sunet | da | da |
| 10 -1 | deci | d | d |
| 10 -2 | santi | cu | c |
| 10 -3 | Milli | m | m |
| 10 -6 | micro | mk | m |
| 10 -9 | nano | n | n |
| 10 -12 | picot | NS | p |
| 10 -15 | femto | f | f |
| 10 -18 | la | A | A |
| 10 -21 | zepto | z | s |
| 10 -24 | iokto | y | și |
În conformitate cu normele internaționale, multiplii și submultiplii de unități de suprafață și volum ar trebui să fie formate prin atașarea de prefixe la unitățile originale. Astfel, gradele se referă la acele unități care sunt obținute ca urmare a atașării prefixelor. De exemplu, 1 km 2 = 1 (km) 2 = (10 3 m) 2 = 10 6 m 2.
Tipuri și metode de măsurare
Conceptul de măsurare
Măsurarea este cel mai important concept în metrologie. După cum sa menționat mai sus, este procesul de a găsi valoarea unei mărimi fizice folosind mijloace tehnice speciale (instrumente de măsurare). Când măsurați, efectuați observareîn spatele obiectului de măsurare pentru a conta în timp util și corect. Obiectul măsurării poate fi un dispozitiv tehnic (de exemplu, un cuptor cu cameră), procese tehnologice, mediul înconjurător, consumul de substanțe și materiale, indicatori ai activității vitale umane etc. Cantitatea fizică selectată pentru măsurători se numește valoare măsurată.
În plus față de cantitatea măsurată, obiectul măsurării și, în consecință, rezultatul măsurării, sunt influențate de alte mărimi fizice care nu sunt măsurate de acest instrument de măsurare. Ei sunt numiti, cunoscuti influențând cantitățile fizice... Cantitățile de influență sunt împărțite în următoarele grupe:
climatic (temperatura ambiantă, umiditatea aerului, presiunea atmosferică);
electric și magnetic (fluctuații ale curentului electric, tensiunea într-un circuit electric, frecvența curentului alternativ, câmpul magnetic);
sarcini externe (vibrații, sarcini de șoc, radiații ionizante).
Efectul acestor mărimi asupra rezultatului măsurătorii, precum și imperfecțiunea fabricării instrumentului de măsurare, erorile subiective ale operatorului uman și o serie de alți factori sunt motivele apariției inevitabile a erorii de măsurare.
Procesul de rezolvare a oricărei probleme de măsurare, de regulă, include trei etape:
1) pregătirea pentru măsurători (selectarea metodelor și instrumentelor de măsurare, asigurarea condițiilor de măsurare etc.);
2) efectuarea de măsurători (experiment de măsurare);
3) procesarea rezultatelor măsurătorilor.
În timpul experimentului de măsurare prezentat în Fig. 1.2, obiectul de măsurare și instrumentul de măsurare sunt aduse în interacțiune. În acest caz, valoarea măsurată, acționând asupra instrumentului de măsurare, este convertită într-un semnal perceput de o persoană sau de diverse dispozitive tehnice - consumatori de informații de măsurare.
Orez. 1.2. Diagrama procesului de achiziție a măsurătorilor
Acest semnal este legat funcțional de mărimea fizică măsurată, deci este numit semnalul măsurării informație. Cele mai frecvent utilizate semnale sunt:
semnale de nivel constant (curent și tensiune electrică constantă, presiune aer comprimat, flux luminos);
semnale sinusoidale (curent electric alternativ și tensiune);
o succesiune de impulsuri dreptunghiulare (electrice, luminoase).
Semnalele primite ale informațiilor de măsurare pot fi procesate în continuare pentru a prezenta rezultatul măsurării în cel mai convenabil mod. O astfel de procesare poate include procesare statistică (pentru măsurători multiple ale unei cantități), calcule suplimentare (pentru măsurători indirecte), rotunjire etc. Problemele legate de procesarea rezultatelor măsurătorilor sunt luate în considerare mai jos (clauza 2.4).
Clasificarea măsurătorilor
Măsurătorile sunt foarte diverse și pot fi clasificate în funcție de diverse criterii, dintre care cele mai importante sunt reflectate în Fig. 1.3.
Orez. 1.3. Clasificarea măsurătorilor
În primul rând, măsurătorile sunt determinate de natura fizică a fenomenelor (proceselor), în conformitate cu care s-au dezvoltat anumite seturi de mărimi fizice care sunt legate de natură sau de aplicare în anumite domenii ale științei și tehnologiei - măsurători mecanice, termice, fizico-chimice și de altă natură.
În al doilea rând, măsurătorile, în funcție de metoda de obținere a rezultatelor măsurătorilor, sunt împărțite în directe și indirecte. Direct- acestea sunt măsurători în care valoarea dorită a mărimii fizice se găsește direct din datele experimentale. În acest caz, obiectul de măsurare este adus în interacțiune cu instrumentul de măsurare și, conform indicațiilor sale, se determină valoarea mărimii măsurate. Exemple de măsurători directe: măsurarea lungimii cu o riglă, timpul cu un ceas, masa cu o balanță, temperatura - cu un termometru, curent - cu un ampermetru etc. Măsurătorile directe includ măsurători ale marii majorități a parametrilor proceselor tehnologice.
Indirect- acestea sunt măsurători în care valoarea dorită este determinată pe baza rezultatelor măsurătorilor directe, funcțional legate de aceasta. Valoarea lui Q se găsește calculând după formulă
Q = f (X 1, X 2, ... X m), (1,5)
unde X 1, X 2, ... X m - cantități, a căror dimensiune este determinată din măsurători directe
Exemple de măsurători indirecte: determinarea densității unui corp omogen prin masa și volumul său, rezistența electrică a unui conductor prin căderea de tensiune și puterea curentului, puterea prin puterea și tensiunea curentului.
Măsurătorile indirecte sunt răspândite în cazurile în care valoarea dorită este imposibilă sau prea dificilă de măsurat direct sau când o măsurare directă dă un rezultat mai puțin precis. Rolul lor este deosebit de mare atunci când se măsoară cantități inaccesibile comparării directe directe, de exemplu, dimensiunile ordinii astronomice sau intra-atomice.
În scopuri metrologice, măsurătorile sunt împărțite în cele tehnice și metrologice. Tehnic măsurătorile se efectuează prin utilizarea instrumentelor de măsurare pentru a determina valoarea mărimii măsurate, precum și în timpul controlului acesteia. Aceste măsurători sunt cele mai frecvente și sunt efectuate în toate ramurile industriei și științei. Metrologic măsurătorile se efectuează folosind standarde pentru a reproduce unități de mărimi fizice și pentru a transfera dimensiunea acestora la instrumentele de măsurare de lucru (în timpul lucrărilor de verificare și calibrare efectuate de serviciile metrologice).
În funcție de numărul de măsurători efectuate pentru a obține un rezultat, se poate distinge între măsurători simple și multiple. O dată se referă la o măsurare luată o dată. De exemplu, măsurarea timpului pe ore. Dacă aveți nevoie de mai multă încredere în rezultatul obținut, atunci efectuați multiplu măsurători de aceeași cantitate, al căror rezultat este de obicei luat ca medie aritmetică a măsurătorilor individuale. De obicei, pentru măsurători multiple, numărul măsurătorilor este n ³3.
În funcție de dependența valorii măsurate de timp, măsurătorile sunt împărțite în statice și dinamice. La staticÎn măsurători, o cantitate fizică este considerată neschimbată în timpul măsurării (de exemplu, măsurarea lungimii unei piese la temperatura normală). Dacă dimensiunea unei mărimi fizice se schimbă în timp, atunci se fac astfel de măsurători dinamic(de exemplu, măsurarea distanței până la sol de la o aeronavă descendentă).
În funcție de precizia instrumentelor de măsurare utilizate și de condițiile de măsurare, acestea sunt împărțite în egale și inegale. Egal se referă la măsurători ale unei cantități realizate cu aceleași instrumente de măsurare de precizie în aceleași condiții cu aceeași minuțiozitate. Dacă măsurătorile au fost efectuate cu instrumente de măsurare diferite în ceea ce privește precizia și (sau) în condiții diferite, atunci acestea sunt numite inegal.
Pe lângă cele prezentate în Fig. 1.3. Pentru cazuri specifice, există altele care pot fi utilizate dacă este necesar pentru clasificarea măsurătorilor. De exemplu, măsurătorile pot fi împărțite în funcție de locație în laborator și industrial; în funcție de forma de prezentare a rezultatelor - în absolut și relativ.
Măsurătorile de mai sus pot fi efectuate folosind diverse metode, adică modalități de rezolvare a problemei de măsurare.
Metode de măsurare
Metoda de măsurare este o tehnică sau un set de tehnici pentru compararea unei valori măsurate cu unitatea sa în conformitate cu principiul de măsurare implementat. Sub principiul de măsurare să înțeleagă efectele fizice (fenomenele) care stau la baza măsurătorilor. De exemplu, măsurarea temperaturii utilizând efectul termoelectric. Metoda de măsurare este de obicei determinată de proiectarea instrumentului de măsurare.
Există multe metode de măsurare și, odată cu dezvoltarea științei și tehnologiei, numărul acestora crește. Fiecare mărime fizică poate fi măsurată, de regulă, prin mai multe metode. Pentru sistematizarea lor, este necesar să se evidențieze trăsăturile caracteristice comune. Unul dintre aceste semne este prezența sau absența unei măsuri la măsurare. În funcție de aceasta, se disting două metode de măsurare: metoda de evaluare directă și metoda de comparație cu o măsură (Fig. 1.4). Măsura se referă la un instrument de măsurare conceput pentru a reproduce și (sau) stoca o cantitate fizică de una sau mai multe dimensiuni specificate, ale cărei valori sunt exprimate în unități stabilite și sunt cunoscute cu precizia necesară. Pentru mai multe detalii despre tipurile de măsuri, vezi p. 3.1.
Orez. 1.4. Clasificarea metodelor de măsurare
Cel mai comun metoda de evaluare directă... Esența sa constă în faptul că valoarea mărimii măsurate este determinată direct de dispozitivul de citire al dispozitivului de măsurare, de exemplu, măsurarea tensiunii cu un voltmetru, cântărirea unei sarcini pe o balanță cu arc (Fig. 1.5). În acest caz, masa sarcinii X este determinată pe baza unei transformări de măsurare în funcție de valoarea deformării d a arcului.
Orez. 1.5. Configurare directă de măsurare
Măsurătorile de măsurare directă sunt în general simple și nu necesită calificări ridicate ale operatorului, deoarece nu este necesar să se creeze setări speciale de măsurare și să se efectueze calcule complexe. Cu toate acestea, acuratețea măsurării se dovedește cel mai adesea scăzută datorită influenței cantităților care influențează și a necesității de calibrare a scalei instrumentului.
Cel mai numeros grup de instrumente utilizate pentru măsurarea prin metoda evaluării directe sunt instrumentele indicatoare (inclusiv instrumentele pointer). Acestea includ manometre, dinamometre, barometre, ampermetre, voltmetre, wattmetre, debitmetre, termometre pentru lichide și multe altele. Măsurătorile cu un contor integrat sau un înregistrator sunt, de asemenea, denumite evaluări directe.
Atunci când se efectuează măsurători mai precise, se preferă metoda de comparare cu măsura, în care valoarea măsurată se găsește prin comparație cu valoarea reprodusă de măsură. O caracteristică distinctivă a acestei metode este participarea directă a măsurii în procesul de măsurare.
Metodele de comparație, în funcție de prezență sau absență, atunci când se compară diferența dintre valoarea măsurată și valoarea reprodusă de măsură, sunt împărțite în zero și diferențiale. În ambele metode, se face distincția între metodele de opoziție, substituire și coincidență.
Metoda de măsurare zero - aceasta este o metodă de comparație cu o măsură , în care efectul rezultat al valorii măsurate și al măsurii asupra dispozitivului de comparație este adus la zero. În acest caz, valoarea mărimii măsurate este luată egală cu valoarea măsurii. Coincidența valorilor valorii măsurate și a măsurii este marcată folosind un indicator zero (indicator zero). Exemple de metode de măsurare zero: cântărirea pe o scală cu braț egal; măsurarea rezistenței, inductanței și capacității utilizând o punte echilibrată; măsurarea temperaturii într-un pirometru optic folosind o lampă cu incandescență exemplificativă (respectiv, cântarul, galvanometrul și ochiul uman sunt indicatoare zero).
Metoda de măsurare diferențială(numită și diferență) este o metodă măsură la măsură în care un măsurand este comparat cu o măsură și se măsoară diferența dintre cele două. Măsura trebuie să aibă o valoare care diferă ușor de valoarea mărimii măsurate. Un exemplu de metodă diferențială: măsurarea lungimii unei piese prin diferența dintre lungimea măsurată și blocul de măsurare (în câmpul măsurătorilor liniare și unghiulare, această metodă se numește relativă); măsurarea rezistenței, inductanței și capacității utilizând o punte dezechilibrată; cântărind pe cântare inegale. Utilizarea unui pointer nul nu este necesară în această metodă.
Metoda de contrast constă în faptul că valoarea măsurată și valoarea reprodusă de măsură afectează simultan dispozitivul de comparație, cu ajutorul căruia se stabilește relația dintre aceste valori. Un exemplu al metodei de opoziție zero este cântărirea sarcinii X pe o balanță cu braț egal (Fig. 1.6, a), când masa măsurată a sarcinii X este egală cu masa greutăților care o echilibrează. Starea de echilibru este determinată de poziția indicatorului indicatorului zero (trebuie să fie la punctul zero). La cântărirea unei sarcini în cazul metodei diferențiale de opoziție, masa sarcinii X este echilibrată de masa greutății și forța de deformare elastică a arcului (figura 1.6, b), a cărei valoare este măsurată pe scara dispozitivului. Masa sarcinii este determinată ca suma masei greutății și a citirilor, numărate pe cântar.
 |
| A) |
 |
| b) |
Orez. 1.6. Schema de măsurare prin metoda comparației cu o măsură: a - zero, b - diferențială
Metoda de contrast este utilizată pe scară largă pentru a măsura diferite mărimi fizice. De regulă, asigură o precizie de măsurare mai mare decât metoda de evaluare directă, prin reducerea impactului asupra rezultatului măsurării erorii instrumentului de măsurare și a mărimilor care influențează.
Soiurile metodei de comparație cu măsura includ metoda substituției larg utilizat în practica cercetării metrologice precise. Esența metodei este că valoarea măsurată este înlocuită de o măsură cu o valoare cunoscută a cantității, adică valoarea măsurată și măsura acționează secvențial asupra dispozitivului de măsurare. În metoda zero, se efectuează o înlocuire completă a valorii măsurate cu o măsură, iar rezultatul măsurării este luat egal cu valoarea măsurii. În metoda diferențială, nu este posibil să se efectueze o înlocuire completă și, pentru a obține valoarea mărimii măsurate, valoarea cu care s-a modificat citirea instrumentului trebuie adăugată la valoarea măsurii.
Datorită faptului că valoarea măsurată și măsura sunt incluse una după alta în aceeași parte a circuitului de măsurare al dispozitivului, precizia măsurării este semnificativ crescută în comparație cu măsurătorile efectuate utilizând alte varietăți ale metodei de comparație, unde asimetria circuitelor în care sunt incluse cantitățile comparate duce la apariția unor erori sistematice. Metoda de substituție este adesea utilizată în măsurători electrice cu punți de curent alternativ.
Metoda coincidenței este o variație a metodei de comparație cu o măsură în care diferența dintre valoarea măsurată și valoarea reprodusă de măsură se măsoară folosind coincidența mărcilor de scală sau a semnalelor periodice. Vernierul este construit pe principiul metodei coincidenței, care face parte dintr-o serie de instrumente de măsurare (de exemplu, un etrier vernier).
Pe lângă metodele de măsurare luate în considerare, se disting și contactul și non-contactul, în funcție de prezența (sau absența) contactului direct între elementul sensibil al instrumentului de măsurare și obiectul de măsurare. Exemple de metode de contact - măsurarea diametrului arborelui cu un etrier, măsurarea temperaturii corpului cu un termometru. Exemple de metode fără contact sunt măsurarea temperaturii într-un furnal cu un pirometru, măsurarea distanței până la un obiect cu un radar.
Erori de măsurare
Rezultatul măsurării unei cantități depinde de mulți factori: alegerea metodei și a instrumentului de măsurare, condițiile de implementare a acesteia (de exemplu, temperatura, presiunea, umiditatea ambientală), metoda de procesare a rezultatelor măsurării, calificările operatorul care efectuează măsurătorile etc. Acești factori conduc la o diferență în valoare, rezultatul măsurării cantității și valoarea reală a acesteia, adică la eroare. Una dintre sarcinile principale ale metrologiei este dezvoltarea metodelor de determinare a erorilor de măsurare.
În funcție de gradul de aproximare la valoarea obiectivă existentă a unei cantități, ar trebui să se facă distincția între valoarea reală a cantității și rezultatul măsurării acesteia, precum și valoarea sa reală.
Adevărat sens X și cantitățile desemnează o valoare care caracterizează în mod ideal cantitatea fizică corespunzătoare în termeni calitativi și cantitativi. Poate fi obținut numai ca rezultat al unui proces de măsurare fără sfârșit, cu o îmbunătățire nesfârșită a metodelor și instrumentelor de măsurare.
Rezultatul măsurătorii X Meas se numește valoarea obținută atunci când se măsoară folosind metode și instrumente de măsurare specifice.
Eroare de măsurare(sau eroare de măsurare) D este abaterea rezultatului măsurării de la valoarea reală a mărimii măsurate, adică
D = X măsură - X și.
Dar întrucât adevărata valoare a mărimii măsurate este necunoscută, erorile de măsurare sunt, de asemenea, necunoscute, prin urmare, în practică, pentru a determina eroarea, se folosește așa-numita valoare reală a cantității, care este înlocuită cu valoarea adevărată.
Valoarea reală Valorile X d – este o valoare obținută experimental și este atât de apropiată de valoarea reală încât poate fi utilizată în locul ei în problema de măsurare dată. Valoarea reală se găsește prin metode și instrumente de măsurare mai precise. Cu cât este mai mare precizia instrumentului și a metodei de măsurare, cu ajutorul căreia se determină X d, cu atât mai încrezător este considerat aproape de adevărat. Prin urmare, în practică, eroarea de măsurare D (aici înțelegem eroarea absolută) se găsește prin formulă
D = X măsură - X d (1,6)
Este imposibil să eliminați complet erorile, dar le puteți reduce folosind metodele discutate mai jos.
Precizia măsurării- aceasta este una dintre cele mai importante caracteristici (indicatori) ai calității măsurătorilor, reflectând apropierea de zero a erorii rezultatului măsurării. În plus, indicatorii calității măsurătorilor sunt repetabilitatea, reproductibilitatea, corectitudinea și fiabilitatea rezultatelor măsurătorilor, care vor fi discutate mai jos.
Regula celor trei Sigma
O proprietate caracteristică a distribuției normale este că aproximativ 68% din toate rezultatele măsurătorilor sale se află în intervalul ± 1s]. În intervalul ± 2s] - 95%. În intervalul ± 3s] - 99,73% (Fig. 1.12). În consecință, aproape toate rezultatele măsurătorilor se află în intervalul 6s (trei s în fiecare direcție de la M [X]). În afara acestui interval, 0,27% din datele din numărul lor total pot fi localizate (aproximativ trei din o mie de măsurători).
Orez. 1.12. Ilustrație cu trei reguli sigma
Rezultă din aceasta că, dacă orice valoare a cantității depășește ± 3s, atunci cu o probabilitate mare poate fi considerată eronată.
Pe baza acestui fapt, a fost formulat regula celor trei sigme: dacă cu măsurători multiple (n> 25 ... 30) de aceeași dimensiune constantă rezultatul dubios X îndoială a unei măsurători individuale (maximă sau minimă) diferă de valoarea medie cu mai mult de 3 secunde, atunci cu o probabilitate de 99,7% este eronat, adică .e.
dacă> 3s, (1.12)
atunci X este îndoielnic; este aruncat și nu este luat în considerare la procesarea ulterioară a rezultatelor măsurătorii.
Legea distribuției normale funcționează atunci când numărul rezultatelor măsurătorilor este n = ¥. În realitate, se obține un număr finit de măsurători, care respectă legea de distribuție a Studentului. Pentru n> 25, distribuția Studentului tinde la normal.
Capitolul 2. INSTRUMENTE DE MĂSURARE
Unul dintre cele mai importante elemente ale procesului de măsurare, care vă permite să obțineți direct informații de măsurare, este instrumentul de măsurare. În fiecare zi, se efectuează un număr mare de măsurători cu ajutorul unei „armate” întregi de diverse instrumente de măsurare. Există multe dintre ele, pot fi ușor de utilizat, cum ar fi o riglă, sau pot reprezenta cele mai complexe dispozitive care necesită servicii de înaltă calificare, cum ar fi un sistem de navigație radio. Indiferent de complexitate, scopul și principiul de funcționare, toate îndeplinesc aceeași funcție - compară dimensiunea necunoscută a unei mărimi fizice cu unitatea sa. În același timp, este important ca un instrument de măsurare să stocheze (și să reproducă) „cu pricepere” o unitate dintr-o cantitate fizică în așa fel încât să fie îndeplinită cerința ca dimensiunea unității stocate să rămână neschimbată în timp. Această „depozitare pricepută” distinge instrumentele de măsurare de alte mijloace tehnice. Prin urmare, instrument de masurare este un mijloc tehnic (sau complexul lor) destinat măsurătorilor, având caracteristici metrologice normalizate, reproducând și (sau) stocând o unitate de mărime fizică, a cărei dimensiune este presupusă neschimbată (în
