Шпоргалки по метрологии

в)с зависимостью смешанного типа y=

Если вычисления искомой измеряемой величины произв-ся «внутри» прибора, то результат измерения опред-ся с помощью прямых измерений.

-совокупные. Сопряжен. с решен. сис. урав-я, состав-ся по результатам одновременных измерений нескольких одноименных величин. Решение сис. урав-ий дает возможность вычислить искомую величину или величины. Пример: y=kx+b. Здесь x,y замер. В 2-х точках и вычис. коэф. k и b.     

-совместные- Это измер. одновременно прямо и косвенно 2-х или более неодноимен.ФВ для опред-ия зависимости м/у ними. Пример: Rt=. Измер. Rt и R0

2)По характеру изменений измеряемой величины в процессе измерения бывают:

-статические измерения. Имеет место тогда, когда измеряемые величины практически постоянны.

-динамические- связаны с такими величинами,  которые в процессе измерений претерпевают те или иные изменения. 

-статистические- связанные с определением характеристик, случайных процессов. Пример: звуковые сигналы, уровни шума.

3)По кол-ву измерительной информации различают: однократные и многократные. Однократны могут иметь большую погрешность. Многократные произв. более 3-х измерений для точности математич. статистики.

4)По отношению к основным единицам измер. дел-ся на абсолютные и относительные. Абсолют. измер. наз-ся такие, при которых исп-ся прямые измерения и физич-ие константы Е=m c2 , где Е- энергия, m-масса, c- скорость света. Относит. измер. базир-ся на устан-и отношен-я измер. велич. к однородной, применяемой в качестве 1. Зависит от используемой единицыизмерения.   ,   

2,6 Методы измерений. (МИ)

МИ- прием или совокупность приемов сравнения измер.ФВ с ее 1 в соотв. с реализов. принципом измерен. (физич-й принцип). Рассмотрим методы прямых измерен.:

1)Метод непосредственной оценки. Значен. велич. определ-ся непосредственно по отчетному устройству измерит-го прибора. Пример: давление на монометре, масса на весах, силу эл. тока.

2)Метод сравнения с мерой. Измер. величина сравнивается с величиной воспроизв. меры. Пример: масса на рычажных весах с уравновеш-м гирей, эл. тока на компенсаторе с ЭДС II элем-та.

3)Метод дополнения. Значение измер. величины дополняется мерой этой же величины. Чтобы на прибор сравнения воздейств. их сумма = заранее заданному значению. Пример: гиря с крупными рычажными весами.

4)Дифференц-й метод. Хар-ся измерением разности м/у измеряемыми величинами и известн. велич. воспроизв. мерой. +это высокая точность даже при грубых средствах измерения. Пример: измер вели Х в стержнях, если известна длина l меры, где lX . Пусть     Х-l=a, где аl  см рис 3

Х=l+a, поэтому для опред-я х нужно измерить величину а.

Действительное значение аg будет отличаться от измерен значен а на велич

Тогда аg=a, тогда измеряемая величина х=

Поскольку l>>a, то

Пусть ∆=0,1см, l=1000см, а=10см, тогда

5)Нулевой метод. Аналогичен дифференц ,но разность м/у измеряемой величиной и мерой сводится к 0. при этом +меры м/б много раз меньше измеряемой величины. Пример: рис 4а неравноплечные весы Р1*l1=P2*l2. В электротехнике это мосты для измерения индуктивности, сопротивления, емкости, где r1*r2=r3*x (рис 4б)

В общем случае совпадение сравниваемых величин регистр-ся нуль-индикатором.

6)Метод защемления. Метод сравнения с мерой, кот измер велич замещ известн велич воспроизв мерой.

3. Основные понятия, связанные со средствами измерения.

3,1 Вида средств измерений (СИ).

СИ- технич средства, используемые при измерениях и имеющих нормир-е метрологич характеристику (МХ). О пригодности для измерений в известном диапазоне с известной точностью. В отличие от СИ приборы и вещ-ва не имеющие МХ называются индикаторами. К СИ отн-ся меры, измерит-е преобразователи, приборы, установки и системыпринадлежности.

Мерой наз-ся средство измерения предназначенное для вопроизвед или хранения ФВ заданного размера. К данному виду СИ отн-ся гири, концевые меры длины и т.д. На практике исп-ся однозначные и многозначные меры. Однозначные меры воспроизв вел только одного размера. Многозначные меры воспр ряд размеров ФВ.

Измерит-й преобразователь- средство измерения, кот служит для преобразов-я или выработки сигнала измерит информации в форму удобного для обработки или хранения, а также передачи показыв-о устр-ва, но не доступн непоср-о восприятия налюдателем.

Измерит.приборы- СИ предназн для перераб сигнала измерит информациив др доступные для непоср-о восприятия наблюдателем.

Различные приборы прямого действия- амперметр, вольтметр, монометр и приборы сравнения- компараторы.

Измерит уст-ка- совокупность функци-о объедин СИ и устройств.

Измерит сис- комплекс средств измерений и вспомогат устройств с элементами (компонентами).

Измерит принадлежности- вспомогательные средства СИ.

3,2 МХ средств измерений.

Измерение- процесс нахождения какой-либо ФВ с помощью тенич-х средств и сравнение с эталоном. Измер харак-ся:

          Погрешностью- разность м/у истин и измерен значением величины.

          Точностью- степень ≈результатов измер к истинному значению.

          Достоверностью- вероятн отклон от истин значения.

          Диапазоном- область значения измер велич, для которого нормиров , допускаемые погрешности средств измерений.

          Ценой деления шкалы- разностью значен велич соотв-й 2-м соседн отм шкалы.

          Пределом измер-й- наибольшее и наименьшее значение диапазона измерения.

          Чувствит-ю измерит-го прибора- отношен-е измерит сигнала ∆у на выходе измерит-го прибора к вызвавш его изменение ∆х измен велич. Пример: S=  ∆х – изменение веса, ∆y- перемещение стрелки весов.

Различают 3 классаизмерений:

а) особо точный. Связан с установлением эталонов.

б) высокоточный. Для градуировки изм сис ответств-о использов-я.

в) технические. В практике испытания строитель констр.

3,3 Погрешности измерений (ПИ).

ПИ различают:

-систематич-е погрешности-обусловлены несоверш-ом метода изм, неточной градуировкой, неправильной установкой аппаратуры. Все это можно исключить введением поправок. Их находят эксперим-м путем.

-случайные погрешности-обусловлены влиянием неконтролир-х фак-ов оценив метод матем-ой статистики по данным многократных измерений.

ПИ ∆х изм – отклон результатов измер х от истинного (хu ) или действит-о (хg) значен измерит велич: ∆х изм =х-хg

В зависимости от формы выражения различ абсол-ю, относит-ю и приведены ПИ. Абсолют-е  ∆=х-хu или ∆=х-хg   Относит-е  δ=*100% или  δ=*100%

Приведен-е  γ=*100%, где хn -нормированное значение велич хn –xmax из всех хi знач измер велич для многокр-х измерений. В кач-ве истин значения берется сред арифметич значение .

xu=

Для оценки воз-х отклонений велич х от хi определ сред квадратичное отклонение (СКО)    это исп-ся при оценке погрешностей окончат результата. Для оценки рассеяния отд-х рез-ов хi изм-я отн-о сред определ СКО:

при n>20

  при n<20

3,4 Исп-ся при оценке погрешности методы измерения. В зависимости от характера проявления причин возникновения и возмож устранения различ систем и случ-ю составляющие погрешности измерений, а также грубые погрешности (промахи).

Сисматич. ∆с составляющая ост-ся постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одного и того же параметра.

Случайн. ∆0 меняется случайным образом при повторных замерах ∆=∆с+∆0

Грубые погрешности (промахи) возникают из-за ошибки оператора, неисправн СИ или резких изменений условий.

4,1 Понятие МИ.

К МИ отн-ся измер одного и того же разм ФВ следующие др за др. Известно, что при числе отд-х измерений более 4-х их результаты м/б обработаны в соотв с требованиями матем-й статистики. Это означает, что при 4-х и более измер-х , входящих в ряд измер можно считать многократными. Их проводят с целью уменьш-я случайной составляющей погрешности.

4,2 Прямые многократные равноточные измерения. Обработка рез-в измер.

1)Исправлен рез-ты наблюдений исключ сист погрешности, если это возможо.

2)Вычисл сред арифметич значения по 3,1.

3)Вычисл выборочное СКО от значен погрешн изм по формуле (3,2)

4)Исключ промахи

5)Определ з-н распределения случайной составл ∆0 как правило, это норм-й з-н

6)Задают число измерений n  и значен доверит-ой вероятности Р (вероятн отличия от истин-о значения хu измеряемой велич). Задают ГОСТ 8.207-76.

7)По спец таблице в зависим от числа измер ПИ принятой доверит-й вероятн Р вводят так называемый коэф Стьюдента.

8)Находят границы так назыв доверит-го интервала для случайной погрешности.

9)Если велич ∆0 сравнима с абсолют знач ∆си погрешности СИ, то велич ∆сн считают не исключ-й систем-й составляющей и в кач-ве доверит-го интервала вычисляют величину         ∆Е =

10)Окончательный рез-т записыв ввиде при вероятности Р.

4,3 Неравноточные измерения. Обработка рез-в.

Это измер , выполнен с различной точностью разными приборами в различных условиях, разл исследов-ми. Для оценки наиболее вероятного значения величины по данным неравноточных измерений вводят понятие веса измерения    ,где ni и τ2i – объем и дисперсия i-ой серии равноточныхизмерений.

Тогда если неравноточные измер привели к рез-там , где хj – среднее арифметич значение для равноточных измерений, j≤m , то наиболее вероятн значен велич будет ее средневзвеш значение

Вероятность того, что получен велич лежит в пределах равноточных измерений, а именно определ выше приведен метод для равноточных измерений.

5,1 Понятие МО.

Под МО поним-ся установл и примен научных и организ-х основ технич средств, правил и норм, необх-х для достижения единственной и требуемой точности измерений. МО обеспечение включает:

а)сис-а гос эталонов единиц физич велич, обеспечив восроизвед единиц с наивысшей точностью.

б)сис-у передачи размеров единиц ФВ от эталонов всем средствам измерений с помощью образцовых средств измерений и др  средств поверки.

в)сис-у разработки постановки на производство и выпуска в обращение рабочих средств измер-й, обеспечив-х определение с требуемой точностью, харак-к продукции, технологич-х процессов и др.объектов в сфере матер-о произв-ва, научных исследований и др видов деятельности.

г)Обязательное госуд-ое испытание или метрологич аттестацию СИ, предназначенных для серийного или массового производства и ввоза их из заграницы партиями, обеспечив единообразие сред измер при их разраб-ке и выпуске в обращение.

д)обязательную госуд-ую и ведомственную поверку СН обеспечив единообразие СИ при их изготовлении, эксплуатации и ремонте.

е)стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов, обеспечив воспроизв-е единиц величин, характер-х, состав и свойства материалов.

ж)систему стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов обеспечив-ю достов данными научные исследования, разработку технологических процессов и конструк-й изд-ий и процессов получения и использ-ия материалов.

5,2 Организ-е научные и методические основы МО.

МО имеет 4 основы:

-научно-теоретическая метрология

-органи-ю

-нормативную

-техническую

Разработка и проведение мероприятий МО возложена на метрологические службы (МС). МС- служба, создаваемая в соотв-и с законодательством для выполнения работ по обеспечению единства измерений и осущ-я метрологического контроля и надзора. См рис 5

                                                   МО

Научные основы     нормативные           технич              организац

основы                          основы                  основы                  основы

метрология                   госуд системное                ведомство