Вимірювання фізичних величин і їх класифікація. Вимірювання фізичних величин Вимірювання фізичних величин методики вимірювань
Фізичні венлічіни. Одиниці фізичних величин
Широкий розвиток і поширення методів і засобів метрології зумовило створення цілих систем одиниць вимірювань державних і міжнародних організацій. На даний момент загальної глобалізації роль метрології та складність завдань значно зростає. Кожну якісну особливість фізичного об'єкта називають фізичною величиною (довжина, маса, швидкість). Фізична величина має певний розмір, який виражається через одиницю виміру. Серед фізичних величин розрізняють основні і перетворені з основних. Обидві ці фізичні величини утворюють систему одиниць. У різний час існували різні системи одиниць вимірювання. Система МКС - метр, кілограм, секунда. Система СГС включала сантиметр, грам, секунда і т.д. На основі їх була побудована Міжнародна система одиниць (СІ), котороя була прийнята на XI Міжнародної конференції з мір та ваг в 1960 р для введення однаковості в одиницях виміру в усьому світі.
В СІ встановлені сім основних одиниць, використовуючи які можна вимірювати всі механічні, електричні, магнітні, акустичні, світлові та хімічні параметри, а також характеристики іонізуючих випромінювань. Основними одиницями СІ є:
метр (м) - для вимірювання довжини;
кілограм (кг) - для вимірювання маси;
секунда (с) - для вимірювання часу;
ампер (А) - для вимірювання сили електричного струму;
коливань (К) - для вимірювання термодинамічної температури;
моль (моль) - для вимірювання кількості речовини;
кандела (кд) - для вимірювання сили світла.
В СІ прийнято нове визначення одиниці довжини - метра. До введення СІ в якості міжнародного і національних еталонів метра використовували штрихові заходи, виготовлені з платиново-іридієвого сплаву і мають в поперечному перерізі Х-подібну форму. Метр визначили при температурі 20 о С між осями двох середніх штрихів заходи з точністю ± 0,1 мкм.
У новій системі одиниць 1 м виражений в довжинах світлових хвиль атома криптону, т. Е. Пов'язаний з природного величиною. Тепер метр - це довжина, що дорівнює 1 650 763,73 довжин хвиль у вакуумі випромінювання, відповідного помаранчевої лінії спектра криптону-86. При новому стандарті довжина 1 м відтворюється зараз з похибкою 0,002 мкм, яка менше похибки старого штучного еталона метра в 50 разів.
метод вимірювань- прийом або сукупність прийомів порівняння вимірюваної фізичної величини і її одиниці відповідно до реалізованим принципом вимірювань.
Метод вимірювань звичайно обумовлений пристроєм засобів вимірювань. Розрізняють декілька основних методів вимірювань: безпосередньої оцінки, порівняння з мірою, диференційний, або різницевий, нульовий, контактний і безконтактний.
Вимірювальний засіб і прийоми його використання в сукупності утворюють метод вимірювання. За способом отримання значень вимірюваних величин розрізняють два основні методи вимірювань: метод безпосередньої оцінки і метод порівняння з мірою.
Метод безпосередньої оцінки- метод вимірювання, при якому значення величини визначають безпосередньо по відліковий пристрій вимірювального приладу прямої дії.
Наприклад, вимірюючи довжину за допомогою лінійки, розміри деталей - мікрометром, штангенциркулем, отримали значення розміру
малюнок 7.1- Схема вимірювань методом порівняння з мірою
Метод порівняння з мірою- метод вимірювання, при якому вимірювану величину порівнюють з величиною, що відтворюється мірою. Наприклад, для вимірювання висоти Lдеталі 1 (рис.7.1) миниметро 2 закріплюють в стійці. Стрілку миниметро встановлюють на нуль по якомусь зразком (набору кінцевих мір 3), має висоту N,рівну номінальній висоті Lвимірюваної деталі. Потім приступають до вимірювання партій деталей. Про точність розмірів Lсудять за відхиленням ± Δ стрілки миниметро щодо нульового положення.
Залежно від взаємозв'язку показань приладу з вимірюваної фізичної величиною вимірювання поділяють на прямі і непрямі, абсолютні і відносні.
при прямомувимірі шукане значення величини знаходять безпосередньо в процесі вимірів, наприклад вимір кута кутоміром, діаметра - штангенциркулем, маси - на циферблатних вагах.
при непрямомувимірі значення величини визначають на підставі залежності між цією величиною і величинами, що піддаються прямим вимірам, наприклад визначення середнього діаметра різьби за допомогою трьох зволікань на вертикальному довгомір, кута - за допомогою синусної лінійки і т. д.
При вимірюванні лінійних величин, незалежно від розглянутих методів, розрізняють контактний і безконтактний методи вимірювань.
Контактний методздійснюється шляхом контакту між вимірювальними поверхнями інструменту або приладу і перевіряється деталлю. Недолік його - необхідність певного зусилля при вимірюванні, що викликає додаткові похибки (наприклад, вимірювання штангенциркулем, мікрометром, важільно-механічними приладами).
безконтактний методпозбавлений недоліку контактного, оскільки в процесі вимірювання немає контакту між засобом контролю і виробом. Це перевірка на проекторах, мікроскопах, за допомогою пневматичних приладів.
Вимірювання поверхонь деталей, що мають складну геометричну форму (різьблення, шліцьові з'єднання), може бути вироблено або поелементний, або комплексним методом.
Поелементний методом,наприклад, проводиться перевірка різьблення середнього діаметра - методом трьох зволікань, зовнішнього діаметра - мікрометром, кута профілю - на універсальному мікроскопі.
комплексним методомкористуються при контролі різьблення за допомогою різьбових пробок і кілець на свінчіваемость, одночасно перевіряють крок, кут профілю і середній діаметр різьби.
Вимірювальні засоби (прилади) класифікують за призначенням, конструктивно-функціональними ознаками і технологічних особливостях виготовлення. На заводах спеціалізовані цехи і ділянки виготовляють такі групи вимірювальних засобів.
1. Оптичні прилади:
а) прилади для вимірювання довжин і кутів - довгоміри, профілометри, сферометр, інструментальні та універсальні вимірювальні мікроскопи, лінійні вимірювальні, машини, оптичні ділильні головки, гоніометри,
рефрактометри, Автоколімаційна труби, катетометри і т. д .;
б) мікроскопи (бінокулярні, інтерференційні, біологічні та ін.);
в) спостережні прилади - галілеївські і призматичні біноклі, стереотруби, перископи;
г) геодезичні прилади - нівеліри, теодоліти, светодальномери;
д) призьменні і дифракційні спектральні прилади -мікрофотометри, інтерферометри, спектропроекторів.
2. Важільно-оптичні прилади: оптіметри, ультраоптіметри і ін.
3. Важільно-механічні прилади:
а) власне важільні (миниметро і ін.);
б) зубчасті (індикатори годинникового типу та ін.);
в) для важеля зубчасті (мікрометри та ін.);
г) для важеля гвинтові (індикатор-мікрометр);
д) із пружинним передачею (мікрокатори і ін.).
4. Пневматичні прилади з манометром і ротаметром.
5. Механічні прилади:
а) штрихові, забезпечені ноніусом (Штангенінструмент і універсальні кутоміри);
б) мікрометричні, засновані на застосуванні гвинтової передачі (мікрометри, індикаторні нутроміри, глибиноміри, і ін.).
6. електрифіковані прилади (індуктивні, ємнісні, фотоелектричні і т. Д.).
7. Автоматичні прилади: контрольні та контрольно-сортувальні автомати, прилади активного контролю і ін.
Вид засобів вимірювальної техніки- це сукупність засобів вимірювальної техніки, призначених для вимірювання даного виду фізичної величини.
Вид засобів вимірювальної техніки може включати кілька типів. Наприклад, амперметри та вольтметри (взагалі) є видами засобів вимірювань відповідно сили електричного струму і напруги.
відліковий пристрійпоказує приладу може мати шкалу і покажчик. покажчиквиконується у вигляді стрілки, світлового променя і т. д. В даний час широке застосування отримують відлікові пристрої з цифровою індикацією. шкалаявляє собою сукупність відміток і проставлених у деяких з них чисел відліку або інших символів, відповідних ряду послідовних значень величини. Проміжок між двома сусідніми відмітками шкали називається розподілом шкали.
Інтервал поділки шкали- відстань між двома сусідніми відмітками шкали. У більшості вимірювальних засобів інтервал ділення становить від 1 до 2,5 мм.
малюнок 7.2- Області значень шкали
Ціна поділки шкали- різниця значень величин, що відповідають двом сусіднім позначок шкали. Наприклад (див. Рис), у індикатора ціна ділення 0,002 мм.
початковуі кінцеве значення шкали (межа вимірювань)- відповідно найменше і найбільше значення вимірюваної величини, зазначені на шкалою, що характеризують можливості шкали вимірювального засобу і визначають діапазон показань.
1.5 Похибка вимірювання і її джерела
При аналізі вимірі порівнюють дійсні значення фізичних величин з результатами вимірів. Відхилення Δ результату вимірювання Xвід істинного значення Qвимірюваної величини називають похибкою вимірювання:
Δ = Х-Q.
Похибки вимірювань зазвичай класифікують за причину їх виникнення і по виду похибок. Залежно від причин виникнення виділяють наступні похибки вимірювань.
похибка методу- це складова похибки вимірювання, що є наслідком недосконалості методу вимірювань. Сумарна похибка методу вимірювання визначається сукупністю похибок окремих його складових (показань приладу, кінцевих мір, зміни температури і т. П.).
похибка відліку- складова похибки вимірювання, що є наслідком недостатньо точного відліку показань засоби вимірювань і залежить від індивідуальних здібностей спостерігача.
інструментальна похибка- складова похибки вимірювання, що залежить від похибок застосовуваних засобів вимірювань. Розрізняють основну і додаткову похибки засобу вимірювань. за основну похибкуприймають похибка засобу вимірювань, що використовується в нормальних умовах. Додаткова похибкаскладається з додаткових похибок вимірювального перетворювача і заходи, викликаних відхиленням від нормальних умов.
Якщо температура перевіряється вироби буде відрізнятися від температури, при якій ведеться контроль, то це викличе похибки, є результатом теплового розширення. Щоб уникнути появи їх все вимірювання повинні проводитися при нормальній температурі (+ 20 ° С).
Неточність установки деталіпри постійному контролі й похибки установки приладутакож впливають на точність вимірювання. Наприклад, штангенциркуль при вимірюванні повинен встановлюватися перпендикулярно до вимірюваної поверхні. Проте, в процесі виміру можуть бути перекоси, що призводить до похибки вимірювання.
До перелічених погрішностей можна додати помилки, що виникають при відліку розміру виконавцем внаслідок його суб'єктивних даних, помилки від нещільності контакту між вимірювальними поверхнями і виробом.
Всі похибки вимірювання поділяють з вигляду на систематичні, випадкові і грубі.
під систематичнимирозуміють похибки, постійні або закономірно змінюються при повторних вимірах однієї і тієї ж величини. випадковіпохибки - складові похибки вимірювання, що змінюються випадковим чином при повторних вимірах однієї і тієї ж величини. До грубимвідносяться випадкові похибки, значно перевершують похибки, очікувані за даних умов вимірювання (наприклад, неправильний відлік за шкалою, поштовхи і удари приладу).
Калібрування - встановлення метрологічних характеристик засобів вимірювальної техніки, на які не поширюється державний метрологічний нагляд; калібрування проводиться калібрувальними лабораторіями.
Поріг чутливості (реагування) - це найменший приріст вхідної величини, який обумовлює помітну зміну вихідної величини.
Елементарна похибка - така складова похибки, яку в заданому аналізі немає необхідності далі розчленовувати на складові. Універсальних методів виявлення систематичних помилок немає. Тому застосовують різні способи їх зменшення або виключення. Грубі помилки результатів вимірювання виключаються за допомогою критерію аномальних результатів за які приймаю інтервал щодо центру розподілу в частках середнє відхилення. Зазвичай, якщо значення вимірювання більше 3-х σ, то таке відхилення відносять до аномальних.
Для забезпечення метрологічного єдності вимірювань проводиться метрологічна атестація засобів вимірювальної техніки в вимірювальних лабораторіях.
повірка- встановлення придатності кошти вимірів до застосування на підставі відповідності експериментально визначених метрологічних характеристик і контролю встановленим вимогам.
Основний метрологічної характеристикою засобу вимірювань, яка визначається при перевірці, є його похибка. Як правило, вона знаходиться на підставі порівняння вивіреного засоби вимірювання із зразковим засобом вимірювань або еталоном, т. Е. З більш точним засобом, призначеним для проведення повірки.
Розрізняють повірки: державну і відомчу, періодичну і незалежну, позачергову і інспекційну, комплексну, поелементну і ін. Повірка виконується метрологічними службами, яким дано на це право в установленому порядку. Перевірку проводять спеціально навчені фахівці, які мають посвідчення на право її проведення.
Результати повірки засобів вимірювальної техніки, визнаних придатними до застосування, оформляються видачею свідоцтв про повірку, нанесенням повірочного тавра і т. Д. Повірці підлягають всі засоби вимірювань, що застосовуються в народному господарстві.
На підприємствах основним засобом збереження мір довжини є кінцеві міри. Все цехові кошти вимірів підлягають повірці в контрольно-вимірювальних лабораторіях зразковими засобами вимірювань.
Фізичні величини. одиниці величин
Фізична величина- це властивість, загальна в якісному відношенні для багатьох фізичних об'єктів, але в кількісному відношенні індивідуальне для кожного з них.
Значення фізичної величини- це кількісна оцінка розміру фізичної величини, представлена у вигляді деякого числа прийнятих для неї одиниць (наприклад, значення опору провідника 5 Ом).
розрізняють справжнєзначення фізичної величини, ідеально відображає властивість об'єкта, і дійсне, Знайдене експериментально, досить близьке до істинного значення, яке можна використовувати замість нього, і вимірянийзначення, відраховані за відліковий пристрій засоби вимірювання.
Сукупність величин, пов'язаних між собою залежностями, утворюють систему фізичних величин, в якій є основні і похідні величини.
Основнафізична величина - це величина, що входить в систему і умовно прийнята в якості незалежної від інших величин цієї системи.
похіднафізична величина - це величина, що входить в систему і визначається через основні величини цієї системи.
Важливою характеристикою фізичної величини є її розмірність (dim). розмірність- цей вислів у формі статечного одночлена, складеного з творів символів основних фізичних величин і відображає зв'язок даної фізичної величини з фізичними величинами, прийнятими в даній системі величин за основні з коефіцієнтом пропорційності, рівним одиниці.
Одиниця фізичної величини -це конкретна фізична величина, визначена і прийнята за згодою, з якої порівнюються інші величини того ж роду.
В установленому порядку допускаються до застосування одиниці величин Міжнародної системи одиниць (СІ), прийнятої Генеральною конференцією з мір та ваг, рекомендовані Міжнародною організацією законодавчої метрології.
Розрізняють основні, похідні, кратні, поточні, когерентні, системні і позасистемні одиниці.
Основна одиниця системи одиниць- одиниця основний фізичної величини, обрана при побудові системи одиниць.
метр- довжина шляху, прохідна світлом у вакуумі за інтервал часу 1/299792458 частки секунди.
кілограм- одиниця маси, що дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма.
секунда- час, що дорівнює 9192631770 періодам випромінювання, відповідним переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133.
ампер- сила незмінних струму, який при проходженні по двох паралельних прямолінійних провідниках нескінченної довжини і мізерно малу площу кругового поперечного перерізу, розташованим у вакуумі на відстані 1 м один від іншого, викликав би на кожній ділянці провідника довжиною 1 м силу взаємодії, що дорівнює 2 ∙ 10 -7 Н.
Кельвін- одиниця термодинамічної температури, що дорівнює 1 / 273,16 частини термодинамічної температури потрійної точки води.
моль- кількість речовини системи, що містить стільки ж структурних елементів, скільки міститься атомів у вуглеці-12 масою 0,012 кг.
Кандела- сила світла в заданому напрямку джерела, що випускає монохроматичне випромінювання частотою 540 ∙ 10 12 Гц, енергетична сила світла якого в цьому напрямку становить 1/683 Вт / пор.
Передбачені також дві додаткові одиниці.
Радіан- кут між двома радіусами кола, довжина дуги між якими дорівнює радіусу.
стерадіан- тілесний кут з вершиною в центрі сфери, вирізує на поверхні сфери площу, рівну площі квадрата зі стороною, що дорівнює радіусу сфери.
Похідна одиниця системи одиниць- одиниця похідної фізичної величини системи одиниць, утворена відповідно до рівняння, що зв'язує її з основними одиницями або ж з основними і вже певними похідними. Наприклад, одиниця потужності, виражена через одиниці СІ, 1Вт = м 2 ∙ кг ∙ с -3.
Поряд з одиницями СІ Закон «Про забезпечення єдності вимірювань» допускає застосування позасистемних одиниць, тобто одиниць, що не входять ні в одну з існуючих систем. Прийнято виділяти кілька видів позасистемниходиниць:
Одиниці, що допускаються нарівні з одиницями СІ (хвилина, година, доба, літр і ін.);
Одиниці, що застосовуються в спеціальних областях науки і техніки
(Світловий рік, парсек, діоптрій, електрон-вольт і ін.);
Одиниці, вилучені з ужитку (міліметр ртутного стовпа,
кінська сила і ін.)
До числа позасистемних відносять також кратні і частинні одиниці виміру, що мають іноді власні назви, наприклад одиниця маси - тонна (т). У загальному випадку десяткові, кратні і частинні одиниці утворюються за допомогою множників і приставок.
засоби вимірювання
під засобом вимірювань(СІ) розуміється пристрій, призначений для вимірювань і має нормовані метрологічніхарактеристики.
За функціональним призначенням СІ підрозділяються на: заходи, вимірювальні прилади, вимірювальні перетворювачі, вимірювальні установки, вимірювальні системи.
міра- засіб вимірювань, призначений для відтворення і зберігання фізичної величини одного або декількох розмірів з необхідною точністю. Міра може бути представлена у вигляді тіла або пристрої.
Вимірювальний пристрій(ІП) - засіб вимірювання, призначений для вилучення вимірювальної інформації і перетворення
її в форму, доступну для безпосереднього сприйняття оператором. Вимірювальні прилади, як правило, мають у своєму складі
міру. За принципом дії розрізняють ІП аналогові і цифрові. За способом представлення вимірювальної інформації вимірювальні прилади відносяться або до показує, або до реєструючим.
Залежно від способу перетворення сигналу вимірювальної інформації розрізняють прилади прямого перетворення (прямої дії) і прилади врівноважує перетворення (порівняння). У приладах прямого перетворення сигнал вимірювальної інформації перетворюється необхідну кількість раз в одному напрямку без застосування зворотного зв'язку. У приладах врівноважує перетворення, поряд з ланцюгом прямого перетворення, є ланцюг зворотного перетворення і яка вимірюється величина порівнюється з відомою величиною, однорідної з вимірюваної.
Залежно від ступеня усереднення вимірюваної величини виділяють прилади, котрі дають показання миттєвих значень вимірюваної величини, і прилади інтегрують, показання яких визначаються інтегралом за часом від вимірюваної величини.
вимірювальний перетворювач- засіб вимірювань, призначений для перетворення вимірюваної величини в іншу величину або вимірювальний сигнал, зручний для обробки, зберігання, подальших перетворень, індикації або передачі.
Залежно від місця в вимірювальної ланцюга розрізняють перетворювачі первинні і проміжні. Первинні перетворювачі - це ті, до яких підводиться вимірювана величина. Якщо первинні перетворювачі розміщуються безпосередньо на об'єкті дослідження, віддаленому від місця обробки, то вони називаються іноді датчиками.
Залежно від виду вхідного сигналу перетворювачі поділяють на аналогові, аналого-цифрові та цифро-аналогові. Широко поширені масштабні вимірювальні перетворювачі, призначені для зміни розміру величини в заданий число раз.
вимірювальна установка- це сукупність функціонально об'єднаних засобів вимірювань (заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів) і допоміжних пристроїв (сполучення, харчування та ін.), Призначених для однієї або декількох фізичних величин і розташованих в одному місці.
вимірювальна система- сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних перетворювачів, ЕОМ та інших технічних засобів, розміщених в різних точках контрольованого об'єкта, з метою вимірювання однієї або декількох фізичних величин.
Види і методи вимірювань
В метрології вимір визначається як сукупність операцій, які виконуються за допомогою технічного + - кошти, що зберігає одиницю фізичної величини, що дозволяє зіставити вимірювану величину з її одиницею і отримати значення цієї величини.
Класифікація видів вимірювань за основними класифікаційними ознаками представлена в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 - Види вимірювань
пряме вимірювання- вимір, при якому початкове значення величини знаходять безпосередньо з досвідчених даних в результаті виконання вимірювання. Наприклад, вимір амперметром сили струму.
непрямевимір - вимір, при якому шукане значення величини знаходять на підставі відомої залежності між цією величиною і величинами, які піддаються прямим вимірам. Наприклад, вимірювання опору резистора за допомогою амперметра і вольтметра з використанням залежності, що зв'язує опір з напругою і струмом.
спільнівиміру - це вимірювання двох або більше неодноіменних величин для знаходження залежності між ними. Класичним прикладом спільних вимірів є знаходження залежності опору резистора від температури;
сукупнівиміру - це вимірювання кількох однойменних величин, при яких шукані значення величин знаходять рішенням системи рівнянь, одержуваних при прямих вимірах і різних поєднаннях цих величин.
Наприклад, знаходження опорів двох резисторів за результатами вимірювань опорів послідовного і паралельного з'єднань цих резисторів.
абсолютнівиміру - виміру, засновані на прямих вимірюваннях однієї або декількох величин і використанні значень фізичних констант, наприклад, вимірювання сили струму в амперах.
відноснівиміру - виміру відносини значення фізичної величини до однойменної величини або зміни значення величини по відношенню до однойменної величини, прийнятої за вихідну.
До статичнимвимірам відносять вимір, при якому СІ працює в статичному режимі, тобто коли його вихідний сигнал (наприклад, відхилення покажчика) залишається незмінним протягом часу вимірювання.
До динамічнимвимірам відносять вимірювання, виконані СІ в динамічному режимі, тобто коли його показання залежать від динамічних властивостей. Динамічні властивості СІ проявляються в тому, що рівень змінного впливу на нього в будь-який момент часу обумовлює вихідний сигнал СІ в наступний момент часу.
Вимірювання максимально можливої точності, Що досягається при існуючому рівні розвитку науки і техніки. Такі вимірювання проводять при створенні еталонів і вимірювання фізичних констант. Характерними для таких вимірювань є оцінка похибок і аналіз джерел їх виникнення.
Технічнівиміру - це вимірювання, що проводяться в заданих умовах за певною методикою і проводяться у всіх галузях народного господарства, за винятком наукових досліджень.
Сукупність прийомів використання принципу і засобів вимірювань називається методом вимірювання(Рис.2.1).
Всі без винятку методи вимірювань засновані на порівнянні вимірюваної величини з величиною, що відтворюється мірою (однозначною або багатозначною).
Метод безпосередньої оцінки характеризується тим, що значення вимірюваної величини відраховують безпосередньо по відліковий пристрій вимірювального приладу прямої дії. Шкала приладу заздалегідь градуюється за допомогою багатозначної міри в одиницях вимірюваної величини.
Методи порівняння з мірою припускають порівняння вимірюваної величини і величини, що відтворюється мірою. Найбільш поширені такі методи порівняння: диференційний, нульовий, заміщення, збіги.
Малюнок 2.1 - Класифікація методів вимірювань
При нульовому методі вимірювання різниця вимірюваної величини і відомої величини зводиться в процесі вимірювання до нуля, що фіксується високочутливим нуль-індикатором.
При диференціальному методі за шкалою вимірювального приладу відраховують різниця вимірюваної величини і величини, що відтворюється мірою. Невідому величину визначають за відомою величиною і виміряної різниці.
Метод заміщення передбачає почергове підключення на вхід індикатора вимірюваної і відомої величин, тобто вимірювання проводять в два прийоми. Найменша похибка вимірювання виходить в тому випадку, коли в результаті підбору відомої величини індикатор дає такий же відлік, що і при невідомої величиною.
Метод збігу заснований на вимірюванні різниці між вимірюваною величиною і величиною, що відтворюється мірою. При вимірі використовують збіги відміток шкал або періодичних сигналів. Метод застосовується, наприклад, при вимірюванні частоти і часу по еталонним сигналам.
Вимірювання виконують з одноразовим або з багаторазовими спостереженнями. Під наглядом тут розуміється експериментальна операція, яка виконується в процесі вимірювання, в результаті якої отримують одне значення величини, що має завжди випадковий характер. При вимірах з багаторазовими спостереженнями для отримання результату вимірювання потрібно статистична обробка результатів спостережень.
Методи вимірювання визначаються видом вимірюваних величин, їх розмірами, необхідною точністю результату, необхідною швидкістю процесу вимірювання та іншими даними.
Існує безліч методів вимірювання, і в міру розвитку науки і техніки число їх все збільшується.
За способом отримання числового значення вимірюваної величини все вимірювання розділені на три основних види: прямі, непрямі і сукупні.
прямиминазиваються вимірювання, при яких шукане значення величини знаходять безпосередньо з досвідчених даних (наприклад, вимірювання маси на циферблатних або равноплечних вагах, температури - термометром, довжини - за допомогою лінійних заходів).
непрямими називаються вимірювання, при яких шукане значення величини знаходять на підставі відомої залежності між цією величиною і величинами, що піддаються прямим вимірам (наприклад, щільності однорідного тіла по його масі і геометричним розмірам; визначення електричного опору за результатами вимірювання падіння напруги і сили струму).
сукупними називаються вимірювання, при яких одночасно вимірюють кілька однойменних величин, а шукане значення величин знаходять рішенням системи рівнянь, одержуваних при прямих вимірах різних сполучень цих величин (наприклад, вимірювання, при яких маси окремих гир набору встановлюють за відомою масою однієї з них і за результатами прямих порівнянь мас різних сполучень гир).
Раніше говорилося про те, що на практиці найбільшого поширення набули прямі вимірювання з огляду на їх простоти і швидкості виконання. Дамо коротку характеристику прямим вимірам.
Прямі вимірювання величин можна виробляти наступними методами:
1) Метод безпосередньої оцінки - значення величини визначають безпосередньо по відліковий пристрій вимірювального приладу (вимірювання тиску - пружинним манометром, маси - циферблатними вагами, сили електричного струму - амперметром).
2) Метод порівняння з мірою – вимірювану величину порівнюють з величиною, що відтворюється мірою (вимірювання маси важільними вагами з уравновешиванием гирями).
3) Диференціальний метод - метод порівняння з мірою, при якому на вимірювальний прилад діє різниця вимірюваної величини і відомої величини, що відтворюється мірою (вимірювання, що виконуються при перевірці мір довжини порівнянням з зразковою мірою на компараторе).
4) нульовий метод - метод порівняння з мірою, коли результуючий ефект впливу величин на прилад порівняння доводять до нуля (вимірювання електричного опору мостом з повним його уравновешиванием).
5) метод збігів - метод порівняння з мірою, при якому різниця між вимірюваною величиною і величиною, що відтворюється мірою, вимірюють, використовуючи збіги відміток шкал або періодичних сигналів (вимірювання довжини за допомогою штангенциркуля з ноніусом, коли спостерігають збіг відміток на шкалах штангенциркуля і ноніуса).
6) метод заміщення – метод порівняння з мірою, коли вимірювану величину заміщують відомою величиною, що відтворюється мірою (зважування з почерговим приміщенням вимірюваної маси та гир на одну і ту ж чашку ваг).
Кінець роботи -
Ця тема належить розділу:
метрологія
Поняття про метрологію як науці метрологія наука про вимірювання методах і .. основні поняття пов'язані з об'єктами вимірювання ..
Якщо Вам потрібно додатковий матеріал на цю тему, або Ви не знайшли те, що шукали, рекомендуємо скористатися пошуком по нашій базі робіт:
Що будемо робити з отриманим матеріалом:
Якщо цей матеріал виявився корисним ля Вас, Ви можете зберегти його на свою сторінку в соціальних мережах:
| Твитнуть |
Всі теми даного розділу:
Поняття про метрологію як науці
Метрологія - наука про вимірювання, методи і засоби забезпечення їх єдності та способи досягнення необхідної точності. У практичному житті людина нд
Поняття про засоби вимірювань
Засіб вимірювання (СІ) - це технічний засіб (або комплекс технічних засобів), призначене для вимірювання, має нормовані метрологічні характер
Метрологічні характеристики засобів вимірювань
Метрологічні характеристики засобів вимірювань - це характеристики властивостей, що впливають на результати і похибки вимірювань. Інформація про призначення метр
Фактори, що впливають на результати вимірювань
У метрологічній практиці при проведенні вимірювань необхідно враховувати ряд факторів, що впливають на результати вимірювання. Це - об'єкт і суб'єкт вимірювання, метод вимірювання, ср
Формування результату вимірювань. похибки вимірювань
Процедура вимірювання складається з наступних основних етапів: 1) прийняття моделі об'ектоізмеренія; 2) вибір методу вимірювання; 3) вибір засобів вимірювання;
Представлення результатів вимірювань
Існує правило: результати вимірювання округлюють з точністю до "похибки". У практичній метрології вироблені правила округлення результатів і похибок вимірювань. ос
Причини виникнення похибок вимірювання
Є ряд доданків похибок, які є домінуючими в загальній похибки вимірювання. До них відносяться: 1) Похибки, завісящіеот засобів вимірювання. але
Обробка багаторазових вимірювань
Припускаємо, що вимірювання равноточние, тобто виконуються одним експериментатором, в однакових умовах, одним приладом. Методика зводиться до наступного: проводять n спостережень (єдиний
Розподіл Стьюдента (t-критерій)
n / α 0.40 0.25 0.10 0.05 0.025 0.01 0.005 0.0005
Методики виконання вимірювань
Основна втрата точності при вимірах відбувається не за рахунок можливої метрологічної несправності застосовуваних засобів вимірювань, а в першу чергу за рахунок недосконалості методо
Поняття метрологічного забезпечення
Під метрологічним забезпеченням (МО) розуміється встановлення і застосування наукових і організаційних основ, технічних засобів, правил і норм, необ
Системний підхід при розробці метрологічного забезпечення
При розробці МО необхідно використовувати системний підхід, суть якого полягає в розгляді МО як сукупності взаємопов'язаних процесів, об'єднаних однією метою - досягнення необхідної
Основи метрологічного забезпечення
Метрологічне забезпечення має чотири основи: наукову, організаційну, нормативну і технічну. Їх зміст показано на малюнку 1. Окремі аспекти МО розглянуті у Рекомендаці
Законодавство РФ про забезпечення єдності вимірювань
Нормативна база забезпечення єдності вимірювань представлена на малюнку 2.
Національна система забезпечення єдності вимірювань
Національна система забезпечення єдності вимірювань (НСОЕІ) - це сукупність правил виконання робіт із забезпечення єдності вимірювань, її учасників і правил
Основні види метрологічну діяльність із забезпечення єдності вимірювань
Під єдністю вимірювань розуміється такий стан вимірювань, за якого їх результати виражені в узаконених одиницях величин і погрішності (невизначено
Оцінка відповідності засобів вимірювальної техніки
При проведенні вимірювань, що належать до сфери державного регулювання забезпечення єдності вимірювань, на території Росії повинні застосовуватися СІ, що відповідають вимогам
Затвердження типу засобів вимірювальної техніки
Затвердження типу (крім СОССВМ) здійснюється на підставі позитивних результатів випробувань. Затвердження типу СОССВМ здійснюється на підставі позитивних результатів Атте
Атестація методик виконання вимірювань
Методика виконання вимірювань - це сукупність операцій і правил, виконання яких забезпечує отримання результату вимірювань з встановленої похибкою.
Повірка та калібрування засобів вимірювальної техніки
Повірка засобів вимірювальної техніки - це сукупність операцій, які виконуються з метою підтвердження відповідності дійсних значень метрологічних характерис
Структура і функції метрологічної служби підприємства, організації, установи, які є юридичними особами
Метрологічна служба підприємства, організації та установи, що користуються правами юридичної особи, незалежно від форм власності (далі - підприємства) включає відділ (службу)
поняття взаємозамінності
Взаємозамінністю називається властивість одних і тих же деталей, вузлів або агрегатів машин і т. Д., Що дозволяє встановлювати деталі (вузли, агрегати) в процесі складання або зам
Квалітети, основні відхилення, посадки
Точність деталі визначається точністю розмірів, шорсткістю поверхонь, точністю форми поверхонь, точністю розташування і хвилястістю поверхонь. для забезпе
Позначення полів допусків, граничних відхилень і посадок на кресленнях
Граничні відхилення лінійних розмірів вказують на кресленнях умовними (літерними) позначеннями полів допусків або числовими значеннями граничних відхилень, а також літерними
Незазначені граничні відхилення розмірів
Граничні відхилення, які не вказані безпосередньо після номінальних розмірів, а обумовлені загальною записом в технічних вимогах креслення, називаються невказаним граничними відхиленнями.
Рекомендації щодо застосування посадок з зазором
Посадку Н5 / h4 (Smin = 0 і Smax = Td + Td) призначають для пар з точним центруванням і напрямком, в яких допускається проворачивание і поздовжнє переміщення
Рекомендації щодо застосування перехідних посадок
Перехідні посадки Н / js, Н / k, Н / m, Н / n використовують в нерухомих рознімних з'єднаннях для центрування змінних деталей або деталей, які при необхідності можуть пересуватися вд
Рекомендації щодо застосування посадок з натягом
Посадки Н / р; Р / h - "легкопрессовие" - характеризуються мінімальним гарантованим натягом. Встановлено в найбільш точних квалітетах (вали 4 - 6-го, отвори 5 - 7
Поняття про шорсткості поверхні
Шорсткістю поверхні відповідно до Держстандарту 25142 - 82 називають сукупність нерівностей поверхні з відносно малими кроками, виділену за допомогою базової довжини. Базова
параметри шорсткості
Згідно ГОСТ 2789 - 73 шорсткість поверхні виробів незалежно від матеріалу і способу виготовлення можна оцінювати наступними параметрами (рисунок 10):
Загальні терміни та визначення
Допуски форми та розташування поверхонь деталей машин і приладів, терміни, визначення, що відносяться до основних видів відхилень, стандартизовані ГОСТ 24642 - 81. В основу
Відхилення і допуски форми
До відхилень форми відносяться відхилення прямолінійності, площинності, круглості, профілю поздовжнього перерізу і циліндричної. Відхилення форми плоских поверхнос
Відхилення і допуски розташування
Відхиленням розташування поверхні або профілю називають відхилення реального розташування поверхні (профілю) від його номінального розташування. Кількісно відхилення розташування про
Сумарні відхилення і допуски форми та розташування поверхонь
Сумарним відхиленням форми і розташування називається відхилення, що є результатом спільного прояви відхилення форми і відхилення розташування даного елемента (повер
Залежний і незалежний допуск форми і розташування
Допуски розташування або форми, що встановлюються для валів або отворів, можуть бути залежними і незалежними. Залежним називається допуск форми або розташування, мінімальне значен
Числові значення допусків форми і розташування поверхонь
Згідно ГОСТ 24643 - 81 для кожного виду допуску форми і розташування поверхонь встановлено 16 ступенів точності. Числові значення допусків від одного ступеня до іншого ізменяютс
Позначення на кресленнях допусків форми і розташування
Вид допуску форми і розташування відповідно до Держстандарту 2.308 - 79 слід позначати на кресленні знаками (графічними символами), наведеними в таблиці 4. Знак і числове значення допуску вписую
Незазначені допуски форми та розташування
Безпосередньо в кресленні вказують, як правило, найбільш відповідальні допуски форми та розташування поверхонь. За ГОСТ 25069 - 81 всі показники точності форми і распо
Правила визначення баз
1) Якщо деталь має більше двох елементів, для яких встановлені однойменні не вказані допуски розташування або биття, то ці допуски слід відносити до однієї і тієї ж базі;
Правила визначення визначального допуску розміру
Під визначальним допуском розміру розуміється: 1) При визначенні невизначеного допуску перпендикулярності або торцевого биття - допуск розміру, коордінірующег
хвилястість поверхні
Під хвилястістю поверхні розуміють сукупність періодично повторюваних нерівностей, у яких відстані між суміжними височинами або западинами перевищують базову довжину l.
Допуски підшипників кочення
Якість підшипників при інших рівних умовах визначається: 1) точністю приєднувальних розмірів і ширини кілець, а для роликових радіально-наполегливих підшипників е
Вибір посадок підшипників кочення
Посадку підшипника кочення на вал і в корпус вибирають в залежності від типу і розміру підшипника, умов його експлуатації, значення і характеру діючих на нього навантажень і виду навантаження кілець
Рішення
1) При обертовому валі і постійно діючої силі Fr внутрішнє кільце навантажене циркуляційної, а зовнішнє - місцевої навантаженнями. 2) Інтенсивність навантаження
Умовні позначення підшипників
Система умовних позначень шарико- і роликопідшипників встановлена ГОСТ 3189 - 89. Умовна позначка підшипника дає повне уявлення про його габаритних розмірах, конструкції, точності виготовлення
Допуски кутових розмірів
Допуски кутових розмірів призначають по ГОСТу 8908 - 81. Допуски кутів AT (від англ. Angle tolerance - допуск кута) повинні призначатися в залежності від номінальної довжини L1 меншої сторони
Система допусків і посадок для конічних з'єднань
Конічний з'єднання в порівнянні з циліндричним має переваги: можна регулювати величину зазору або натягу відносним зсувом деталей уздовж осі; при нерухомому сполуки
Основні параметри метричної кріпильної різьби
Параметри циліндричного різьблення (рисунок 36, а): середній d2 (D2); зовнішній d (D) і внутрішній d1 (D1) діаметри на
Загальні принципи взаємозамінності циліндричних різьб
Системи допусків і посадок, що забезпечують взаємозамінність метричної, трапецеїдальної, наполегливої, трубної та інших циліндричних різьб, побудовані на єдиному принципі: вони враховують наявність взаємо
Допуски і посадки різьб з зазором
Допуски метричних резьб з великими і дрібними кроками для діаметрів 1 - 600 мм регламентовані ГОСТ 16093 - 81. Цей стандарт встановлює граничні відхилення діаметрів різьби в
Допуски різьблень з натягом і з перехідними посадками
Розглянуті посадки служать головним чином для з'єднання шпильок з корпусними деталями, якщо не можна застосувати з'єднання гвинтове або типу болт - гайка. Ці посадки застосовують в кріпильних з'єдн
Стандартні різьби загального і спеціального призначення
У таблиці 9 наведені найменування стандартних різьблень загального призначення, найбільш широко поширених в машино- і приладобудуванні, і наведено приклади їх позначення на кресленнях. До найбільш
Кінематична точність передачі
Для забезпечення кінематичної точності передбачені норми, що обмежують кінематичну похибка передачі і кінематичну похибка колеса. кинематической
Плавність роботи передачі
Ця характеристика передачі визначається параметрами, похибки яких багаторазово (циклічно) виявляються за оборот зубчастого колеса і також складають частину кінематичної пог
Контакт зубів в передачі
Для підвищення зносостійкості і довговічності зубчастих передач необхідно, щоб повнота контакту сполучених бічних поверхонь зубів коліс була найбільшою. При неповному і нерав
бічний зазор
Для усунення можливого заклинювання при нагріванні передачі, забезпечення умов протікання мастильного матеріалу і обмеження мертвого ходу під час реверсування відлікових і ділильних реальних пере
Позначення точності коліс і передач
Точність виготовлення зубчастих коліс і передач задають ступенем точності, а вимоги до бічного зазору - видом сполучення за нормами бічного зазору. Приклади умовного позначення:
Вибір ступеня точності і контрольованих параметрів зубчастих передач
Ступінь точності коліс і передач встановлюють в залежності від вимог до кінематичної точності, плавності, переданої потужності, а також окружної швидкості коліс. При виборі ступеня точності
Допуски зубчастих конічних і гіпоїдних передач
Принципи побудови системи допусків для зубчастих конічних (ГОСТ 1758 - 81) і гіпоїдних передач (ГОСТ 9368 - 81) аналогічні принципам побудови системи для циліндричних передач
Допуски черв'ячних циліндричних передач
Для черв'ячних циліндричних передач ГОСТ 3675 - 81 встановлює 12 ступенів точності: 1, 2,. . ., 12 (в порядку убування точності). Для черв'яків, черв'ячних коліс і черв'ячних передач каж
Допуски і посадки з'єднань з прямобічним профілем зубів
За ГОСТ 1139 - 80 встановлені допуски для з'єднань з центруванням по внутрішньому d і зовнішньому D діаметрами, а також по бічних сторонах зубів b. Оскільки вид центрірова
Допуски і посадки шліцьових з'єднань з евольвентним профілем зубів
Номінальні розміри шліцьових з'єднань з евольвентним профілем (рисунок 58), номінальні розміри по роликам (рисунок 59) і довжини загальної нормалі для окремих вимірювань шліцьових валів і втулок должн
Контроль точності шліцьових з'єднань
Шліцьові з'єднання контролюють комплексними прохідними калібрами (рисунок 61) і поелементно непрохідними калібрами.
Метод розрахунку розмірних ланцюгів, що забезпечує повну взаємозамінність
Щоб забезпечити повну взаємозамінність, розмірні ланцюги розраховують методом максимуму-мінімуму, при якому допуск замикаючого розміру визначають арифметичним складанням допусків склад
Теоретико-імовірнісний метод розрахунку розмірних ланцюгів
При розрахунку розмірних ланцюгів методом максимуму - мінімуму передбачалося, що в процесі обробки чи зборки можливе одночасне поєднання найбільших збільшують і найменших зменшують разм
Метод групової взаємозамінності при селективної збірці
Суть методу групової взаємозамінності полягає у виготовленні деталей з порівняно широкими технологічно здійсненними допусками, що обираються з відповідних стандартів, сорт
Метод регулювання і припасування
Метод регулювання. Під методом регулювання розуміють розрахунок розмірних ланцюгів, при якому необхідна точність вихідного (замикає) ланки досягається навмисним изменени
Розрахунок плоских і просторових розмірних ланцюгів
Плоскі та просторові розмірні ланцюги розраховують тими ж методами, що і лінійні. Необхідно лише привести їх до виду лінійних розмірних ланцюгів. Це досягається шляхом проектування
Історичні основи розвитку стандартизації
Стандартизацією людина займається з найдавніших часів. Наприклад, писемність налічує, щонайменше, 6 тисяч років і виникла згідно з останніми знахідками в Шумері або Єгипті.
Правові основи стандартизації
Правові основи стандартизації в Російській федерації встановлює Федеральний Закон «Про технічне регулювання» від 27 грудня 2002 року. Він обов'язковий для всіх державних про
Принципи технічного регулювання
В даний час встановлено такі принципи: 1) застосування єдиних правил встановлення вимог до продукції або до пов'язаних з ними процесів проектування (включаючи вишукування), вироб
Цілі технічних регламентів
Закон про технічне регулювання встановлює новий документ - технічний регламент. Технічний регламент - документ, який прийнятий міжнародним договором Росій
Види технічних регламентів
У Російській Федерації застосовується два види технічних регламентів: - загальні технічні регламенти; - спеціальні технічні регламенти. Загальні технічні регламенти ра
поняття стандартизації
Зміст термінів стандартизації пройшло довгий еволюційний шлях. Уточнення цього терміна відбувалося паралельно з розвитком самої стандартизації і відображало досягнутий рівень її розвитку на р
цілі стандартизації
Стандартизація здійснюється з метою: 1) Підвищення рівня безпеки: - життя і здоров'я громадян; - майна фізичних і юридичних осіб; - державного
Об'єкт, аспект і область стандартизації. рівні стандартизації
Об'єкт стандартизації - конкретна продукція, послуги, виробничий процес (робота), або групи однорідної продукції, послуг, процесів, для яких розробляють вимоги
Принципи та функції стандартизації
Основні принципи стандартизації в Російській Федерації, що забезпечують досягнення цілей і завдань її розвитку, полягають в: 1) добровільного застосування документів в галузі стандартизації
Міжнародна стандартизація
Міжнародна стандартизація (МС) - це діяльність, в якій беруть участь два або більше суверенних держави. МС належить видатна роль в поглиблення світової економічної кооперації, в м
Комплекс стандартів національної системи стандартизації
Для реалізації ФЗ «Про технічне регулювання» з 2005 року діє 9 національних стандартів комплексу "Стандартизація РФ", який замінив комплекс "Державна система стандартизації". це
Структура органів і служб стандартизації
Національним органом по стандартизації є Федеральне агентство з технічного регулювання і метрології (Ростехрегулювання), воно замінило собою Госстандат. Воно підпорядковується безпосередньо
Нормативні документи по стандартизації
Нормативні документи по стандартизації (НД) - документи, які містять правила, загальні принципи для об'єкта стандартизації і доступні широкому колу користувачів. До НД відноситься: 1)
Категорії стандартів. позначення стандартів
Категорії стандартизації розрізняють по тому, на якому рівні приймаються і затверджуються стандарти. Встановлено чотири категорії: 1) міжнародні; 2) межго
види стандартів
Залежно від об'єкта та аспекти стандартизації ГОСТ Р 1.0 встановлює наступні види стандартів: 1) стандарти основоположні; 2) стандарти на продукцію;
Державний контроль за дотриманням вимог технічних регламентів і стандартів
Державний контроль здійснюється посадовими особами органу держконтролю РФ за дотриманням вимог ТР стосуються стадії обігу продукції. Органи держконтролю обл
Стандарти організацій (СТО)
Організація і порядок розробки СТО міститься в ГОСТ Р 1.4 - 2004. Організація - група працівників і необхідних коштів з розподілом відповідальності повноважень і вза
Необхідність бажаних чисел (ПЧ)
Введення ПЧ викликано наступними міркуваннями. Застосування ПЧ дозволяє найкращим чином здійснювати узгодження параметрів і розмірів окремо взятого виробу з усіма пов'язаними з ними
Ряди на основі арифметичної прогресії
Найчастіше ряди ПЧ будуються на основі геометричної прогресії, рідше на основі арифметичної прогресії. Крім того, є різновиди рядів побудованих на основі "золотого &
Ряди на основі геометричної прогресії
Тривала практика стандартизації показала, що найбільш зручними є ряди, побудовані на основі геометричної прогресії, так як при цьому виходить однакова відносна різниця межд
Властивості рядів переважних чисел
Ряди ПЧ мають властивості геометричної прогресії. Ряди ПЧ не обмежуються в обох напрямках, при цьому числа менше 1,0 і більше 10 отримують діленням або множенням на 10, 100 і т.д
Обмежені, вибіркові, складові і наближені ряди
Обмежені ряди. При необхідності обмеження основних і додаткових рядів в їх позначеннях вказуються граничні члени, які завжди включаються в обмежені ряди. Приклад. R10 (
Поняття і види уніфікації
При уніфікації встановлюється мінімально допустимий, але достатнє число типів, видів, типорозмірів, виробів, складальних одиниць і деталей, що володіють високими показниками якості
Показники рівня уніфікації
Під рівнем уніфікації виробів розуміється насиченість їх уніфікованими складовими елементами; деталями, модулями, вузлами. Основними кількісними показниками рівня уніфікації издел
Визначення показника рівня уніфікації
Оцінка рівня уніфікації базується на виправленні такої формули:
Історія розвитку сертифікації
"Сертифікат" в перекладі з латині означає "зроблено вірно". Хоча термін "сертифікація" став відомий в повсякденному житті і комерційної практи
Терміни та визначення в галузі підтвердження відповідності
Оцінка відповідності - пряме або непряме визначення дотримання вимог, що пред'являються до об'єкту. Типовим прикладом діяльності з оцінки відповід
Цілі, принципи та об'єкти підтвердження відповідності
Підтвердження відповідності здійснюється з метою: - посвідчення відповідності продукції, процесів проектування (включаючи вишукування), виробництва, будівництва, монтаж
Роль сертифікації в підвищенні якості продукції
Корінне підвищення якості продукції в сучасних умовах є однією з ключових економічних і політичних завдань. Саме тому на її рішення спрямована сукупність таки
Схеми сертифікації продукції на відповідність вимогам технічних регламентів
Схема сертифікації - певна сукупність дій, офіційно прийнята в якості доказу відповідності продукції заданим вимогам.
Схеми декларування відповідності на відповідність вимогам технічних регламентів
Таблиця 17 - Схеми декларування відповідності на відповідність вимогам технічних регламентів Позначення схеми Зміст схеми та її ісп
Схеми сертифікації послуг
Таблиця 18 - Схеми сертифікації послуг № схеми Оцінка якості надання послуг Перевірка (випробування) результатів послуг
Схеми підтвердження відповідності стандартам
Таблиця 19 - Схеми сертифікації продукції Номер схеми Випробування в акредитованих випробувальних лабораторіях і інші способи докази
Обов'язкове підтвердження відповідності
Обов'язкове підтвердження відповідності може проводитися тільки у випадках, встановлених технічними регламентами та виключно на відповідність їх вимогам. При цьому
декларування відповідності
У ФЗ «Про технічне регулювання» сформульовані умови, при дотриманні яких може бути прийнята декларація про відповідність. Перш за все, ця форма підтвердження відповідності д
обов'язкова сертифікація
Обов'язкова сертифікація відповідно до ФЗ «Про технічне регулювання» здійснюється акредитованим органом по сертифікації на підставі договору із заявником.
Добровільне підтвердження відповідності
Добровільне підтвердження відповідності повинно здійснюватися тільки у формі добровільної сертифікації. Добровільна сертифікація проводиться за ініціативою заявника на основі дого
системи сертифікації
Під системою сертифікації розуміється сукупність учасників сертифікації, що діють у певній галузі за певними в системі правилами. Поняття «система сертифікації» в
Порядок проведення сертифікації
Сертифікація продукції проходить за такими основними етапами: 1) Подача заявки на сертифікацію; 2) Розгляд і прийняття рішення по заявці; 3) Відбір, ід
Органи по сертифікації
Орган по сертифікації - юридична особа або індивідуальний підприємець, акредитовані в установленому порядку для виконання робіт з сертифікації.
випробувальні лабораторії
Випробувальна лабораторія - лабораторія, яка проводить випробування (окремі види випробувань) певної продукції. При проведенні сер
Акредитація органів з сертифікації та випробувальних лабораторій
Згідно з визначенням, даним в ФЗ «Про технічне регулювання», акредитація - це «офіційне визнання органом з акредитації компетентності фізіческог
сертифікація послуг
Сертифікацію проводять акредитовані органи з сертифікації послуг в межах їх області акредитації. При сертифікації перевіряються характеристики послуг і використовуються мето
Сертифікація систем якості
В останні роки в світі стрімко зростає число компаній, які сертифікували свої системи якості на відповідність стандартам ISO серії 9000. В даний час ці стандарти застосува
Глава 1. ВИМІР ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН
Велика розмаїтість явищ, з якими доводиться стикатися в практичній діяльності, визначає широке коло величин, що підлягають вимірюванню. Основним об'єктом вивчення в метрології є вимірювання фізичних величин. У всіх випадках проведення вимірювань, незалежно від величини, методу і засобу вимірювання, є загальне, що становить основу вимірювань - це порівняння розміру даної величини з одиницею, що зберігається засобом вимірювання. При будь-якому вимірі ми за допомогою експерименту визначаємо кількісно фізичну величину у вигляді деякого числа прийнятих для неї одиниць, тобто знаходимо значення розміру фізичної величини. Вимірювання проводять c використанням шкали - заздалегідь складеною впорядкованої сукупності послідовності фізичних величин, прийнятої за угодою.
Вибір одиниць вимірювання величин має велике значення для зіставлення результатів, виконаних з використанням різних методів, засобів і в різних умовах вимірювання. Тому прийнято встановлювати їх розміри законодавчим шляхом. Затверджена XI Генеральною конференцією з мір та ваг Міжнародна система одиниць створила реальні перспективи повної уніфікації одиниць вимірювання у всіх країнах світової спільноти.
об'єкти вимірювань
шкали вимірювань
шкала вимірюванняслужить вихідною основою для вимірювань даної величини. Вона являє собою впорядковану сукупність значень величини.
Практична діяльність призвела до формування різних видів шкал вимірювань фізичних величин, основними з яких є чотири, розглянутих нижче.
1. Шкала порядку (рангів)є ранжируваних ряд – впорядковану за зростанням або зменшенням послідовність величин, що характеризують досліджуване властивість. Вона дозволяє встановити відношення порядку по зростанню чи зменшенням величин, але немає можливості судити, у скільки разів (або на скільки) більше або менше одна величина в порівнянні з іншого. У шкалах порядку в ряді випадків може існувати нуль (нульова відмітка), принциповим для них є відсутність одиниці виміру, тому що її розмір неможливо встановити, в цих шкалах над величинами можна проводити математичні операції (множення, підсумовування).
Прикладом шкали порядку є шкала Мооса для визначення твердості тел. Це шкала з крапками реперів, яка містить 10 опорних (реперних) мінералів з різними умовними числами твердості. Прикладами таких шкал також є шкала Бофорта для вимірювання сили (швидкості) вітру і шкала землетрусів Ріхтера (сейсмічна шкала).
2. Шкала інтервалів (різниць)відрізняється від шкали порядку тим, що для вимірюваних величин вводяться не тільки відносини порядку, але і підсумовування інтервалів (різниць) між різними кількісними проявами властивостей. Шкали різниць можуть мати умовні нулі-репери і одиниці вимірювань, встановлені за погодженням. За шкалою інтервалів можна визначити, на скільки одна величина більше або менше іншого, але не можна сказати у скільки разів. За шкалами інтервалів вимірюють час, відстань (якщо не відомо початок шляху), температуру за Цельсієм і т. Д.
Шкали інтервалів є більш досконалими, ніж шкали порядку. У цих шкалах над величинами можна проводити адитивні математичні операції (додавання і віднімання), але не можна - мультиплікативні (множення і ділення).
3.шкала відносинописує властивості величин, для яких застосовні відносини порядку, підсумовування інтервалів і пропорційності. У цих шкалах існує природний нуль і за погодженням устнавліваются одиницю виміру. Шкала відносин служить для представлення результатів вимірювань, отриманих відповідно до основним рівнянням вимірювань (1.1) шляхом експериментального порівняння невідомої величини Q з її одиницею [Q]. Прикладами шкал відносин є шкали маси, довжини, швидкості, термодинамічної температури.
Шкала відносин є найдосконалішою і найбільш поширеною з усіх вимірювальних шкал. Це єдина шкала, по якій можна встановити значення виміряного размера.На шкалою отношенійопределени будь-які математичні операції, що і дозволяє вносити в показання, нанесені на шкалу, мультиплікативні і адитивні поправки.
4. абсолютна шкаламає всі ознаки шкали відносин, але додатково в ній існує природне однозначне визначення одиниці вимірювань. Такі шкали використовують для вимірювань відносних величин (коефіцієнти посилення, ослаблення, корисної дії, відображення, поглинання, амплітудної модуляції і т.д.). Ряду таких шкал притаманні кордону, укладені між нулем і одиницею.
Шкали інтервалів і відносин об'єднують терміном «метричні шкали». Шкалу порядку відносять до умовних шкалами, тобто до шкал, в яких не визначена одиниця виміру і іноді називають Неметричні. Абсолютні і метричні шкали відносять до розряду лінійних. Практична реалізація шкал вимірювань здійснюється шляхом стандартизації як самих шкал і одиниць вимірювань, так і, в необхідних випадках, способів і умов їх однозначного відтворення.
Основні одиниці СІ
основною одиницеювеличини називається одиниця основної фізичної величини, тобто величини, яка умовно прийнята в якості незалежної від інших величин системи. При виборі основних одиниць СІ виходили з того, щоб: 1) охопити системою все галузі науки і техніки; 2) створити основу утворення похідних одиниць для різних фізичних величин; 3) прийняти зручні для практики розміри основних одиниць, вже набули широкого поширення; 4) вибрати одиниці таких величин, відтворення яких за допомогою еталонів можливо з найбільшою точністю.
Основні одиниці СІ із зазначенням скорочених позначень російськими і латинськими буквами наведені в табл. 1.1.
Таблиця 1.1.
Основні одиниці СІ
Визначення основних одиниць, відповідні рішенням Генеральної конференції з мір та ваг, такі.
метрдорівнює довжині шляху, прохідного світлом у вакуумі за 1/299 792 458 частку секунди.
кілограмдорівнює масі міжнародного прототипу кілограма.
секундадорівнює 9 192 631 770 періодів випромінювання, відповідного переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133.
ампердорівнює силі незмінних струму, який при проходженні по двох паралельних прямолінійних провідниках нескінченної довжини і мізерно малу площу кругового перетину, розташованим на відстані 1 м один від іншого в вакуумі, викликає на кожній ділянці провідника довжиною 1 м силу взаємодії, що дорівнює 2 × 10 -7 Н.
Кельвіндорівнює 1 / 273,16 частини термодинамічної температури потрійної точки води.
мольдорівнює кількості речовини системи, що містить стільки ж структурних елементів, скільки міститься атомів у вуглеці-12 масою 0.012 кг.
Канделадорівнює силі світла в заданому напрямку джерела, що випускає монохроматичне випромінювання частотою 540 × 10 12 Гц, енергетична сила світла якого в цьому напрямку становить 1/683 Вт / пор.
Три перші одиниці СІ (метр, кілограм і секунда) дозволяють утворити похідні одиниці для вимірювання механічних і акустичних величин. При додаванні до них одиниці температури (Кельвіна) можна утворити похідні одиниці для вимірювань теплових величин.
Метр, кілограм, секунда і ампер служать основою для утворення похідних одиниць в області електричних, магнітних вимірювань і вимірювань іонізуючих випромінювань, а моль використовують для утворення одиниць в галузі фізико-хімічних вимірювань.
Похідні одиниці СІ
Похідні одиниці Міжнародної системи одиниць утворюються з основних за допомогою рівнянь зв'язку між величинами, в яких числові коефіцієнти дорівнюють одиниці. Наприклад, для встановлення одиниці лінійної швидкості v слід скористатися рівнянням рівномірного прямолінійного руху
де l - довжина пройденого шляху (в метрах); t - час (в секундах).
Отже, одиниця швидкості СІ - метр в секунду - це швидкість прямолінійно і рівномірно рухається точки, при якій вона за час 1 с переміщується на відстань 1 м.
Похідним одиницям можуть присвоюватися назви на честь відомих вчених. Так, одиниці тиску 1 Н / м 2 присвоєно спеціальне найменування - паскаль (Па) на ім'я французького математика і фізика Блеза Паскаля. Похідні одиниці, які мають спеціальні назви, наведені в табл. 1.2.
Таблиця 1.2.
Похідні одиниці СІ, що мають спеціальні назви
| величина | одиниця | |||
| Найменування | розмірність | Найменування | позначення | Вираз через одиниці СІ |
| частота | Т -1 | герц | Гц | з 1 |
| Сила, вага | LMT -2 | ньютон | Н | м · кг · c -2 |
| Тиск, механічне напруження | L -1 MT -2 | паскаль | па | м -1 · кг · с -2 |
| Енергія, робота, кількість теплоти | L 2 MT -2 | джоуль | Дж | м 2 · кг · c -2 |
| потужність | L 2 MT -3 | ват | Вт | м 2 · кг · c -3 |
| кількість електрики | TI | кулон | кл | з · A |
| Електрична напруга, потенціал | L 2 MT -3 I -1 | вольт | В | м 2 · кг · c -3 А -1 |
| електрична ємність | L -2 M -1 T 4 I 2 | фарад | Ф | м -2 · кг -1 · c 4 · A 2 |
| електричний опір | L 2 MT -3 I -2 | ом | Ом | м 2 · кг · c -3 · A -2 |
| електрична провідність | L -2 M -1 T 3 I 2 | сіменс | див | м -2 · кг -1 · c 3 · А 2 |
| Потік магнітної індукції | L 2 MT -2 I -1 | вебер | Вб | м 2 · кг · c -2 · А -1 |
| магнітна індукція | MT -2 I -1 | тесла | Тл | кг · c -2 · А -1 |
| індуктивність | L 2 MT -2 I -2 | генрі | Гн | м 2 · кг · c -2 · А -2 |
| активність радіонукліда | Т -1 | бекерель | Бк | з 1 |
| Поглинена доза випромінювання | L 2 T -2 | грей | гр | м 2 с -2 |
| Еквівалентна доза випромінювання | L 2 T -2 | зіверт | зв | м 2 · c -2 |
Для вимірювання плоского і тілесного кутів в СІ призначені радіан і стерадіан відповідно.
Радіан(Рад) - одиниця плоского кута - це кут між двома радіусами кола, дуга між якими по довжині дорівнює радіусу. У градусному обчисленні радіан дорівнює 57 ° 17 "48".
стерадіан(Ср) - одиниця тілесного кута - це тілесний кут, вершина якого розташована в центрі сфери і який вирізає на поверхні сфери площу, рівну площі квадрата зі стороною, по довжині рівний радіусу сфери.
Самі по собі радіан і стерадіан застосовуються в основному для теоретичних розрахунків, на практиці вимірювання кутів виробляють в кутових градусах (хвилинах, секундах). Саме в цих одиницях проградуювати більшість кутомірних засобів вимірювань.
Кратні і частинні одиниці
Розрізняють кратні і частинні одиниці величин. кратна одиниця- це одиниця фізичної величини, в ціле число разів перевищує системну або позасистемна одиницю. Наприклад, одиниця довжини кілометр дорівнює 10 3 м, тобто кратна метру. дольная одиниця- одиниця фізичної величини, значення якої в ціле число разів менше системної або позасистемної одиниці. Наприклад, одиниця довжини міліметр дорівнює 10 -3 м, тобто є дольной.
Для зручності застосування одиниць фізичних величин СІ прийняті приставки для утворення найменувань десяткових кратних одиниць і часткових одиниць, табл. 1.3.
Таблиця 1.3.
Множники і приставки для утворення десяткових кратних і часткових одиниць та їх найменування
| множник | префікс | позначення приставки | |
| російське | міжнародне | ||
| 10 24 | Іотта | Y | І |
| 10 21 | Зетта | Z | З |
| 10 18 | екса | Е | Е |
| 10 15 | пета | П | Р |
| 10 12 | тера | Т | Т |
| 10 9 | гіга | Г | G |
| 10 6 | мега | М | М |
| 10 3 | кіло | до | k |
| 10 2 | гекто | г | h |
| 10 1 | дека | да | da |
| 10 -1 | деци | д | d |
| 10 -2 | санти | з | c |
| 10 -3 | мілі | м | m |
| 10 -6 | мікро | мк | m |
| 10 -9 | нано | н | n |
| 10 -12 | піко | п | p |
| 10 -15 | фемто | ф | f |
| 10 -18 | атто | а | a |
| 10 -21 | зепто | z | з |
| 10 -24 | іокто | y | і |
Відповідно до міжнародних правил кратні і частинні одиниці площі і обсягу слід утворювати, приєднуючи приставки до вихідних одиниць. Таким чином, стосуються Вашого тим одиницям, які отримані в результаті приєднання приставок. Наприклад, 1 км 2 = 1 (км) 2 = (10 3 м) 2 = 10 6 м 2.
Види і методи вимірювань
поняття вимірювання
Вимірювання є найважливішим поняттям в метрології. Як було сказано вище, воно являє собою процес знаходження значення фізичної величини за допомогою спеціальних технічних засобів (засобів вимірювань). При вимірі проводять спостереженняза об'єктом вимірювання з метою своєчасно і правильно зробити відлік. Об'єктом вимірювання може бути технічний пристрій (наприклад, камерна піч), технологічні процеси, навколишнє середовище, витрата речовин і матеріалів, показники життєдіяльності людини та ін. Фізичну величину, яка обрана для вимірювань, називають вимірюваноївеличиною.
Крім вимірюваної величини на об'єкт вимірювання і, відповідно результат вимірювання, впливають інші фізичні величини, що не вимірювані даними засобом вимірювання. Їх називають впливають фізичними величинами. Впливають величини поділяють на такі групи:
кліматичні (температура навколишнього середовища, вологість повітря, атмосферний тиск);
електричні і магнітні (коливання електричного струму, напруга в електричному ланцюзі, частота змінного струму, магнітне поле);
зовнішні навантаження (вібрації, ударні навантаження, іонізуюче випромінювання).
Дія цих величин на результат вимірювання, а також недосконалість виготовлення засоби вимірювання, суб'єктивні помилки людини-оператора і ряд інших чинників є причинами, які зумовлюють неминуча поява похибки вимірювання.
Процес вирішення будь-якої вимірювальної завдання, включає в себе, як правило, три етапи:
1) підготовка до вимірів (вибір методів і засобів вимірювань, забезпечення умов вимірювання і т.п.);
2) проведення вимірювань (вимірювальний експеримент);
3) обробка результатів вимірювання.
В процесі вимірювального експерименту, представленого на рис. 1.2, об'єкт вимірювання і засіб вимірювання, наводяться у взаємодію. При цьому вимірюється величина, впливаючи на засіб вимірювання, перетворюється в деякий сигнал, який сприймає людина або різні технічні пристрої - споживачі вимірювальної інформації.
Мал. 1.2. Схема процесу отримання вимірювання
Цей сигнал функціонально пов'язаний з вимірюваною фізичної величиною, тому його називають сигналом вимірювальноїінформації. Найбільш часто в якості сигналів використовують:
сигнали постійного рівня (постійний електричний струм і напруга, тиск стисненого повітря, світловий потік);
синусоїдальні сигнали (змінний електричний струм і напруга);
послідовність прямокутних імпульсів (електричних, світлових).
Сприйняті сигнали вимірювальної інформації далі можуть піддаватися обробці з метою найбільш зручного представлення результату вимірювання. Така обробка може включати статистичну обробку (при багаторазових вимірах величини), додаткові розрахунки (при непрямих вимірах), округлення і т.п. Питання, пов'язані з обробкою результатів вимірювань розглянуті далі (п. 2.4).
Класифікація вимірювань
Вимірювання вельми різноманітні, і класифікувати їх можна за різними ознаками, найбільш важливі з яких відображені на рис. 1.3.
Мал. 1.3. Класифікація вимірювань
По-перше, вимірювання визначаються фізичним характером явищ (процесів), відповідно до якого склалися певні сукупності фізичних величин, родинних по природі або застосування в окремих галузях науки і техніки, - механічні, теплові, фізико-хімічні та інші виміри.
По-друге, вимірювання в залежності від способу отримання результатів вимірювання поділяють на прямі і непрямі. прямі- це вимірювання, при яких шукане значення фізичної величини знаходять безпосередньо з досвідчених даних. При цьому об'єкт вимірювання призводять у взаємодію із засобом вимірювання і за його свідченнями визначають значення вимірюваної величини. Приклади прямих вимірювань: вимірювання довжини лінійкою, часу за допомогою годинника, маси за допомогою ваг, температури - термометром, сили струму - амперметром та ін. До прямих вимірювань відносять вимірювання переважної більшості параметрів технологічних процесів.
непрямі- це вимірювання, при яких шукану величину визначають на підставі результатів прямих вимірювань, функціонально з нею пов'язаних. Значення величини Q знаходять шляхом обчислення по формулі
Q = f (X 1, X 2, ... X m), (1.5)
де X 1, X 2, ... X m - величини, розмір яких визначають з прямих вимірювань
Приклади непрямих вимірювань: визначення щільності однорідного тіла по його масі і об'єму, електричного опору провідника по падінню напруги і силі струму, потужності по силі струму і напруги.
Непрямі вимірювання широко поширені в тих випадках, коли шукану величину неможливо або дуже складно виміряти безпосередньо або коли пряме вимірювання дає менш точний результат. Роль їх особливо велика при вимірюванні величин, недоступних безпосередньому експериментальному порівнянні, наприклад розмірів астрономічного або внутріатомної порядку.
По метрологічному призначенню вимірювання поділяють на технічні та метрологічні. Технічнівимірювання проводяться робочими засобами вимірювання з метою визначення значення вимірюваної величини, а також при її контролі. Ці виміри є найбільш поширеними і виконуються у всіх галузях промисловості і науки. метрологічнівимірювання виконують за допомогою еталонів з метою відтворення одиниць фізичних величин і для передачі їх розміру робочим засобам вимірювань (при повірочних та калібрувальних робіт, що здійснюються метрологічними службами).
За кількістю вимірів, виконаних для отримання результату, розрізняють одно- і багаторазові вимірювання. одноразовимназивають вимір, виконане один раз. Наприклад, вимір часу по годинах. Якщо необхідна більша впевненість в одержуваному результаті, то проводять багаторазовівимірювання однієї і тієї ж величини, за результат якого зазвичай приймають середнє арифметичне значення окремих вимірювань Зазвичай для багаторазових вимірювань число вимірювань n ³3.
За залежності вимірюваної величини від часу вимірювання поділяють на статичні та динамічні. при статичнихвимірах фізична величина приймається за незмінну протягом часу вимірювання (наприклад, вимірювання довжини деталі при нормальній температурі). Якщо розмір фізичної величини змінюється з плином часу, то такі вимірювання називають динамічними(Наприклад, вимір відстані до поверхні землі зі знижується літака).
Залежно від точності застосовуваних засобів вимірювання і умов вимірювання їх підрозділяють на равноточние і неравноточних. рівноточниминазивають вимірювання величини, виконаних з однаковими по точності засобами вимірювань в одних і тих же умовах з однаковою ретельністю. Якщо вимірювання були виконані розрізняються по точності засобами вимірювань і (або) в різних умовах, то їх називають неравноточних.
Крім наведених на рис. 1.3. ознак класифікації вимірювань для конкретних випадків при необхідності можуть бути використані і інші. Наприклад, вимірювання можна поділяти в залежності від місця виконання на лабораторні та промислові; в залежності від форми представлення результатів - на абсолютні і відносні.
Наведені вище вимірювання можна виконувати різними методами, тобто способами вирішення вимірювальної завдання.
методи вимірювань
метод вимірюванняявляє собою прийом або сукупність прийомів порівняння вимірюваної величини з її одиницею відповідно до реалізованим принципом вимірювань. під принципом вимірюваньрозуміють фізичні ефекти (явища), покладені в основу вимірювань. Наприклад, вимірювання температури з використанням термоелектричного ефекту. Метод вимірювань звичайно обумовлений пристроєм засобів вимірювань.
Існує безліч методів вимірювань, і в міру розвитку науки і техніки їх число збільшується. Кожну фізичну величину можна виміряти, як правило, кількома методами. Для їх систематизації необхідно виділити загальні характерні ознаки. Одним з таких ознак є наявність або відсутність при вимірюванні заходи. Залежно від цього розрізняють два методи вимірювань: метод безпосередньої оцінки і метод порівняння з мірою (рис. 1.4). міроюназивають засіб вимірювань, призначений для відтворення і (або) зберігання фізичної величини одного або декількох заданих розмірів, значення яких виражені у встановлених одиницях і відомі з необхідною точністю. Детальніше про різновиди заходів - див. П. 3.1.
Мал. 1.4. Класифікація методів вимірювань
найбільш поширений метод безпосередньої оцінки. Його суть полягає в тому, що значення вимірюваної величини визначають безпосередньо по відліковий пристрій вимірювального приладу, наприклад вимір напруги вольтметром, зважування вантажу на пружинних вагах (рис. 1.5). При цьому масу вантажу Х визначають на основі вимірювального перетворення за значенням деформації d пружини.
Мал. 1.5. Схема вимірювання методом безпосередньої оцінки
Вимірювання за допомогою методу безпосередньої оцінки, як правило, прості і не вимагають високої кваліфікації оператора, оскільки не потрібно створювати спеціальні вимірювальні установки і виконувати будь-які складні обчислення. Однак точність вимірювань найчастіше виявляється невисокою через вплив впливають величин і необхідності градуювання шкал приладів.
Найбільш численною групою приладів, що служать для вимірювання методом безпосередньої оцінки, є що показують (в т.ч. стрілочні прилади). До них відносять манометри, динамометри, барометри, амперметри, вольтметри, ватметри, витратоміри, рідинні термометри і багато інших. Вимірювання за допомогою інтегруючого приладу-лічильника або самописного приладу також відносять до методу безпосередньої оцінки.
При проведенні більш точних вимірювань перевагу віддають методу порівняння з мірою, При якому вимірювану величину знаходять порівнянням з величиною, що відтворюється мірою. Відмінною особливістю цього методу є безпосередня участь заходи в процесі вимірювання.
Методи порівняння в залежності від наявності або відсутності при порівнянні різниці між вимірюваною величиною і величиною, що відтворюється мірою, підрозділяють на нульовий і диференційний. В обох з цих методів розрізняють методи протиставлення, заміщення і збіги.
Нульовий метод вимірів -це метод порівняння з мірою , в якому результуючий ефект впливу вимірюваної величини і заходи на прилад порівняння доводять до нуля. У цьому випадку значення вимірюваної величини приймається рівним значенню міри. Збіг значень вимірюваної величини і заходи відзначають за допомогою нульового покажчика (нуль-індикатора). Приклади нульового методу вимірювання: зважування на рівноплечого вагах; вимір опору, індуктивності і ємності за допомогою врівноваженого моста; вимір температури в пірометра із застосуванням зразковою лампи розжарювання (відповідно ваги, гальванометр і очей людини - це нульові покажчики).
Диференціальний метод вимірів(Його також називають різницевим) - це метод порівняння з мірою, при якому вимірювана величина порівнюється з заходом, і при цьому вимірюється різниця між цими двома величинами. Міра повинна мати значення, незначно відрізняється від значення вимірюваної величини. Приклад диференціального методу: вимірювання довжини деталі по різниці між вимірюваної довжиною і кінцевий мірою довжини (в області лінійних і кутових вимірів цей метод називають відносним); вимір опору, індуктивності і ємності за допомогою неврівноваженого моста; зважування на нерівноплечних вагах. Застосування нульового покажчика в даному методі не потрібно.
метод протиставленняполягає в тому, що вимірювана величина і величина, відтворена мірою, одночасно впливають на прилад порівняння, за допомогою якого встановлюється співвідношення між цими величинами. Прикладом нульового методу протиставлення є зважування вантажу Х на рівноплечого вагах (рис. 1.6, а), коли вимірювана маса вантажу Х дорівнює масі гир, її врівноважують. Стан рівноваги визначають по положенню покажчика нуль-індикатора (він повинен знаходитися на нульовій позначці). При зважуванні вантажу в разі диференціального методу протиставлення маса вантажу Х врівноважується масою гирі і силою пружної деформації пружини (рис. 1.6, б), значення якої відраховують за шкалою приладу. Масу вантажу визначають як суму маси гирі і показань, відрахованих за шкалою.
 |
| а) |
 |
| б) |
Мал. 1.6. Схема вимірювання методом порівняння з мірою: а - нульовий, б - диференційний
Метод протиставлення широко використовують для вимірювання різних фізичних величин. Як правило, він забезпечує більшу точність вимірювання, ніж метод безпосередньої оцінки, за рахунок зменшення впливу на результат вимірювання похибки засобу вимірювання і впливають величин.
До різновидів методу порівняння з мірою відноситься і метод заміщення, Широко застосовуваний в практиці точних метрологічних досліджень. Суть методу в тому, що вимірюється величину заміщують мірою з відомим значенням величини, тобто вимірювана величина і міра послідовно впливають на вимірювальний прилад. У нульовому методі проводять повне заміщення вимірюваної величини мірою, і результат вимірювання приймається рівним значенню міри. У диференціальної методі не вдається провести повне заміщення і для отримання значення вимірюваної величини до значення заходи слід додати величину, на яку змінилася показання приладу.
Внаслідок того, що вимірювана величина і міра включаються одна за одною в одну і ту ж частину вимірювального ланцюга приладу, точність вимірювань значно підвищується в порівнянні з вимірами, проведеними за допомогою інших різновидів методу порівняння, де асиметрія ланцюгів, в які включаються порівнювані величини, призводить до виникнення систематичних похибок. Метод заміщення часто застосовується при електричних вимірюваннях за допомогою мостів змінного струму.
метод збігівявляє собою різновид методу порівняння з мірою, в якому різниця між вимірюваною величиною і величиною, що відтворюється мірою, вимірюють, використовуючи збіг оцінок шкал або періодичних сигналів. За принципом методу збігів побудований ноніус, що входить до складу ряду вимірювальних приладів (наприклад, штангенциркуля).
Крім розглянутих методів вимірювань розрізняють також контактні і безконтактні в залежності від наявності (або відсутності) безпосереднього контакту між чутливим елементом засоби вимірювання і об'єктом вимірювання. Приклади контактного методу - вимірювання діаметра вала штангенциркулем, вимірювання температури тіла термометром. Приклади безконтактного методу - вимірювання температури в доменній печі пірометром, вимір відстані до об'єкта радіолокатором.
похибки вимірювань
Результат вимірювань величини залежить від багатьох факторів: вибору методу і засобу вимірювань, умов його здійснення (наприклад, температури, тиску, вологості навколишнього середовища), способу обробки результатів вимірювань, кваліфікації оператора, що виконує вимірювання, і ін. Зазначені фактори призводять до різниці в значенні результату вимірювання величини і її істинного значення, тобто до похибки. Однією з основних завдань метрології є розробка методів визначення похибок вимірювань.
Залежно від ступеня наближення до об'єктивно існуючого значенням величини слід розрізняти істинне значення величини і результат її виміру, а також її дійсне значення.
справжнім значеннямХ і велічіниназивают значення, ідеальним чином характеризує в якісному і кількісному відношенні відповідну фізичну величину. Воно може бути отримано тільки в результаті нескінченного процесу вимірювань з нескінченним вдосконаленням методів і засобів вимірювань.
результатом вимірюванняХ вим називають значення, отримане при її вимірі із застосуванням конкретних методів і засобів вимірювань.
Похибка результату вимірювання(Або похибка вимірювання) D - це відхилення результату вимірювання від істинного значення вимірюваної величини, тобто
D = Х вим - Х і.
Але оскільки істинне значення вимірюваної величини невідомо, то точно невідомі і похибки вимірювань, тому на практиці для визначення похибки використовують так зване дійсне значення величини, яким замінюють справжнє значення.
Справжнє значенняХ д величини – це значення, отримане експериментально і настільки близьке до істинного значення, що в поставленої вимірювальної задачі може бути використано замість нього. Справжнє значення знаходять більш точними методами і засобами вимірювань. Чим вище точність засоби і методи вимірювань, за допомогою яких визначено Х д, тим з більшою впевненістю воно розглядається як близьке до істинного. Тому на практиці похибка вимірювання D (тут мається на увазі абсолютна похибка) знаходять за формулою
D = Х вим - Х д (1.6)
Повністю усунути похибки неможливо, але можна зменшити їх за допомогою методів, розглянутих нижче.
Точність результату вимірювання- це одна з найважливіших характеристик (показників) якості вимірювання, що відображає близькість до нуля похибки результату вимірювання. Крім того, показниками якості вимірювань є збіжність, відтворюваність, правильність і достовірність результатів вимірювань, про які йтиметься нижче.
Правило трьох сигм
Характерна властивість нормального розподілу полягає в тому, що в інтервалі ± 1s] знаходиться близько 68% з усіх його результатів вимірювань. В інтервалі ± 2s] - 95%. В інтервалі ± 3s] - 99,73% (рис. 1.12). Отже, майже всі результати вимірювань лежать в інтервалі 6s (по три s в кожну сторону від M [Х]). За межами цього інтервалу можуть знаходиться 0,27% даних від їх загального числа (приблизно три з тисячі результатів вимірювань).
Мал. 1.12. Ілюстрація правила трьох сигм
Звідси випливає, що якщо будь-яке значення величини виходить за межі ± 3s, то з великою ймовірністю його можна вважати помилковим.
На підставі цього сформульовано правило трьох сигм: Якщо при багаторазових вимірах (n> 25 ... 30) однієї і тієї ж величини постійного розміру сумнівний результат Х Зімніть окремого виміру (максимальний або мінімальний) відрізняється від середнього значення більш ніж на 3s, то з ймовірністю 99,7% вони є хибними, т . Е.
якщо> 3s, (1.12)
то Х Зімніть є промахом; його відкидають і не враховують при подальшій обробці результатів вимірювань.
Закон нормального розподілу працює при числі результатів вимірювань n = ¥. В реальності отримують кінцеве число вимірювань, які підпорядковуються закону розподілу Стьюдента. При n> 25 розподіл Стьюдента прагне до нормального.
Глава 2. ЗАСОБИ ВИМІРЮВАНЬ
Одним з найважливіших елементів процесу вимірювання, який дозволяє безпосередньо отримувати вимірювальну інформацію, є засіб вимірювання. Кожен день здійснюється величезна кількість вимірювань за допомогою цілої «армії» різноманітних засобів вимірювань. Їх багато, вони можуть бути простими у використанні, як наприклад, лінійка, або являти собою складні апарати, що вимагають висококваліфікованого обслуговування, як наприклад, радіонавігаційна система. Незалежно від складності, призначення і принципу дії всі вони виконують одну й ту ж функцію - порівнюють невідомий розмір фізичної величини з його одиницею. При цьому важливо, щоб засіб вимірювань «вміло» зберігати (і відтворювати) одиницю фізичної величини таким чином, щоб виконувалося вимога незмінності розміру збереженої одиниці протягом часу. Саме це «вміле зберігання» відрізняє засоби вимірювань від інших технічних засобів. Таким чином, засіб вимірюванняявляє собою технічний засіб (або їх комплекс), призначене для вимірювань, має нормовані метрологічні характеристики, що відтворює і (або) зберігає одиницю фізичної величини, розмір якої приймається незмінним (в преде
