Файл: Лекции Метрология, стандартизация и сертификация Выполнил ст гр. Баэсз 2001 Д. М. Абдубакиев.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.04.2024
Просмотров: 17
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Уфимский государственный нефтяной технический университет
Кафедра электротехники и электрооборудования предприятий
Лекции
Метрология, стандартизация и сертификация
| Выполнил ст. гр. БАЭсз 20-01 | Д.М. Абдубакиев |
| | |
| Принял | Л.П Андрианова |
Уфа 2022
Лекция 1 Виды и методы измерений
Метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Величина - свойство чего-либо, которое может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе и количественно.
Величины делятся на реальные (физические, нефизические) и идеальные (математические).
Система физических величин – совокупность физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами, когда одни величины принимают за независимые, а другие определяют как их функции.
| Таблица 1. Основные единицы СИ | |||
| Величина | Единица | Обозначение | |
| Наименование | русское | международное | |
| Длина | метр | м | m |
| Масса | килограмм | кг | kg |
| Время | секунда | с | s |
| Сила электрического тока | ампер | А | A |
| Термодинамическая температура | кельвин | К | K |
| Сила света | кандела | кд | cd |
| Количество вещества | моль | моль | mol |
Размерность ФВ (размерность величины) - выражение, отражающее связь величины с основными величинами системы, в которой коэффициент пропорциональности равен единице. Размерность величины представляет собой произведение основных величин, возведенных в соответствующие степени (например, в системе LMT размерность величины X будет: dimX=LMT, где L, M, T- размерности основных величин, - целые или дробные, положительные или отрицательные вещественные числа, которые являются показателями размерности).
Формула определяет энергию E как произведение массы (m) на квадрат скорости света (c2).
Шкала физической величины — это упорядоченная последовательность значений ФВ, принятая на основании результатов точных измерений.
1. Шкалы наименований (шкалы классификации). Такие шкалы используются для классификации эмпирических объектов, свойства которых проявляются только в отношении эквивалентности. Примером шкал наименований являются широко распространенные атласы цветов, предназначенные для идентификации цвета.
2. Шкалы порядка (шкалы рангов). Если свойство данного эмпирического объекта проявляет себя в отношении эквивалентности и порядка по возрастанию или убыванию количественного проявления свойства, то для него может быть построена шкала порядка.
3. Шкалы интервалов (шкалы разностей). Эти шкалы являются дальнейшим развитием шкал порядка и применяются для объектов, свойства которых удовлетворяют отношениям эквивалентности, порядка и аддитивности. К таким шкалам относится Температурные шкалы Цельсия, Фаренгейта и Реомюра.
4. Шкалы отношений. Эти шкалы описывают свойства эмпирических объектов, которые удовлетворяют отношениям эквивалентности, порядка и аддитивности (шкалы второго рода — аддитивные), а в ряде случаев и пропорциональности (шкалы первого рода — пропорциональные). Их примерами являются шкалы массы (второго рода) и термодинамической температуры (первого рода).
5. Абсолютные шкалы. Под абсолютными понимают шкалы, обладающие всеми признаками шкал отношений, но дополнительно имеющие естественное однозначное определение единицы измерения и не зависящие от принятой системы единиц измерения. Такие шкалы соответствуют относительным величинам: коэффициенту усиления, ослабления и др. Для образования многих производных единиц в системе СИ используются безразмерные и счетные единицы абсолютных шкал.
К видам измерений (если не разделять их по видам измеряемых физических величин на линейные, оптические, электрические и др.) можно отнести измерения:
прямые и косвенные
совокупные и совместные
абсолютные и относительные
однократные и многократные
технические и метрологические
равноточные и неравноточные
равнорассеянные и неравнорассеянные
статические и динамические
Если значение физической величины находят непосредственным отсчетом по шкале прибора, то такие измерения называются прямыми (измерения давления барометром, температуры – термометром, времени – секундомером, длины – штангенциркулем или линейкой, силы тока – амперметром и т.п.)
При косвенных измерениях результат определяется по формулам на основе результатов прямых измерений других величин (например, определение электрического cопротивления образца по измеренным силе тока и напряжению). Одну и ту же величину часто можно найти путем как прямых, так и косвенных измерений.
Метод измерений делятся на метод непосредственной оценки и сравнения с мерой (нулевой, дифференциальный).
Нулевой метод измерений, один из вариантов метода сравнения с мерой, в котором на нулевой прибор воздействует сигнал, пропорциональный разности измеряемой величины и известной величины, причём эту разность доводят до нуля.
Дифференциальный метод измерений (англ. differential method of measurement) – метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами.
Метод совпадений – этот метод сравнений с мерой, в котором разность между значениями искомой и воспроизводимой мерой величин измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов. Например, при измерении длины с помощью штангенциркуля с нониусом наблюдают совпадение отметок на шкалах штангенциркуля и нониуса.
Лекция 2 Средства измерений
Средства измерений подразделяются:
-
По роли в системе обеспечения единства измерений (метрологические, рабочие) -
По уровню автоматизации (неавтоматические, автоматизированные, автоматические) -
По уровню стандартизации (стандартизованные, не стандартизованные) -
По отношению к измеряемой физической величине (основные, вспомогательные) -
По функциональному назначению (эталоны, меры, измерит. приборы, преобразователи и т.д.).
Эталон – средство измерения, обеспечивающее и воспроизведение единицы с целю передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме СИ, выполненное по особой спецификации и официально утвержденное в установленном порядке в качестве эталона.
Международный эталон – эталон принятый по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами.
Международный эталон делится на национальный и специальный.
Национальный эталон делится на эталон-сравнения, эталон-копия, эталон-свидетель, рабочий эталон.
Поверочная схема - утверждённый в определенном порядке документ, устанавливающий средства, методы и точность передачи размера единиц от эталона или исходного образцового средства измерений рабочим средствам измерений.
Мера – средство измерения, предназначенное для воспроизведения физ. величины заданного размера (однозначные, многозначные, наборы мер).
Измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.
Измерит приборы делятся:
По способу представлений информации (показывающий, регистрирующий)
По методу измерений (прямого действия, сравнения)
По форме представления показаний (Аналоговый, цифровой)
По виду используемой энергии (электромеханические, электротепловые, электрохимические)
По ряду измеряемой величины (вольтметры, амперметры и т д.)
Измерит.преобразователь – средство измерения предназ. для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.
Измер.преобразователи подразделяется :
По характеру преобразования (аналоговой, аналого-цифровой)
По месту в измерит цепи (первичный, датчик, промежуточный)
По принципу действия (генераторные, параметрические)
Измерительная установка – совокупность функционально объединенных средств измерений, расположенных в одном месте, предназначенная для выработки сигналов в измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем.
Режим работы и характеристики средств измерений бывают:
1)Статические характеристики (градуированная х-ка, информативный параметр входного сигнала, неинформативный параметр входного сигнала, чувствительность средства измерения, порог чувствительности средств измерения, вариация средств в измерений, входной выходной импеданс)
2)Динамические характеристики (дифференциальное уравнение: передаточная функция, переходная характеристика, скорость измерения, время измерения, комплексная частотная функция, импульсная переходная характеристика, АФХ, время реакции, АЧХ,ФЧХ).
Чувствительность средства измерения – отношение изменения выходной величины к вызывающему его изменению входной величины.
Вариация (гистерезис) средств измерения - разность между показаниями СИ в данной точке диапазона измерения при возрастании и убывании измерений величины и неизмененных внешних условиях.
Входной импеданс – отношение обобщенной силы к обусловленной ею обобщенной скорости.
Динамические характеристики: переходная характеристика – временная характеристика средства измерения, полученная в результате подачи на его вход сигнала в виде единичной функции заданной амплитуды.
Динам. свойства характеризуются быстродействием: скорость измерения –определяется максимальным числом измерений в единицу времени, время измерения – время, прошедшее с момента начала измерения до получения результата с нормированной погрешностью.
Лекция 3 Погрешности измерений
Погрешность измерения – разница между результатами измерения и истинным значением измеряемой величины.
Классификация погрешностей:
-
От характера проявления при повторных применениях средств измерений (систематическая, случайная) -
От условий применения средств измерений (основная дополнительная) -
От режима работы средств измерений (статическая, динамическая) -
От формы представления (абсолютная, относительная, приведенная) -
От характера изменения измеряемой величины (аддитивная, мультипликативная, гистерезиса, линейности)
Абсолютная погрешность – разность результата измерения (показания прибора) и действительного значения измеряемой величины.
Относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины.
Точность результата измерения – параметр, характеризующий близость результата измерения к истинному значению измеряемой величины.
Приведенная погрешность – отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению ХN.
Аддитивная погрешность – это погрешность которая остается постоянной при всех значениях измеряемой величины.
Мультипликативная погрешность –погрешность которая линейно возрастает с увеличением измеряемой величины.