Средства измерений. Примеры средств измерений различных ФВ. Условия измерений. Основные параметры средств измерений

Министерство образования Российской Федерации

Удмуртский государственный университет

Институт нефти и газа им. М.С. Гуцериева (ИНГ)

Кафедра теплоэнергетика и теплотехника

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

  по дисциплине:

 Метрология, сертификация, технические измерения и автоматизация

на тему :

«Средства измерений. Примеры средств измерений различных ФВ. Условия измерений. Основные параметры средств измерений»

 

 

 

 

 

 

Выполнили:                                                                студенты гр. ОБ-140100-21:                                                                                                                                                                

Наймушин Н.К.

 

 

 

 

Проверил:                                                                                    ст. преподаватель 

Иваников В.П.

 

 

                                                                        

 

                                                                          

 

Ижевск 2015г.

Содержание:

Введение

1. Средства измерений

  1.1 Классификация средств измерения

2.Условие измерений

3 Основные параметры  средств измерений

Список литературы 
Введение

Проблема обеспечения высокого качества продукции тесным образом связана с проблемой качества измерений. Между ними явно прослеживается непосредственная связь: там, где качество измерений не соответствует требованиям технологического процесса, не возможно достичь высокого уровня качества продукции. Поэтому обеспечение качества в значительной степени зависит от успешного решения вопросов, связанных с точностью измерений параметров качества материалов и комплектующих изделий и поддержания заданных технологических режимов. Иными словами, технический контроль качества осуществляется путем замеров параметров технологических процессов, результаты измерений которых необходимы для регулирования процессом. Следовательно, качество измерений представляет собой совокупность свойств состояния измерений, обеспечивающих результаты измерений с требуемыми точностными характеристиками, получаемые в необходимом виде за определенный отрезок времени. Единство измерений - состояние, процесс измерений, результаты которых выражаются в общепринятых, узаконенных единицах, характеризующихся размерами равными в установленных пределах размерам единиц, воспроизводимых эталонам первичного образца. При этом отклонения результатов измерений прогнозируются с заданной вероятностью, не выходя за установленные пределы. Именно “привязка” измерений к государственным эталонам является наиболее важным условием обеспечения единства измерений. Она, по стандарту ИСО серии 9000, - необходима и обязательна в обеспечении качества продукции. Таким образом, можно перечислить основные принципы соблюдения единства измерений: - размер единиц государственных средств измерений равен размерам единиц, воспроизводимых первичными эталонами; - результаты измерений выражаются в общепринятых, узаконенных единицах; - отклонения результатов измерений известны и прогнозируемы; - отклонения измерений находятся в рамках установленных пределов.

 

1. Средства измерений

 

Средство измерений - техническое средство (или их комплекс), предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и ( или ) хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным в пределах установленной погрешности и в течение известного интервала времени.

 

1.1 Классификация  средств измерения

 

По метрологическому назначению средства измерений подразделяются на:

- рабочие средства измерений, предназначенные для измерений  физических величин, не связанных  с передачей размера единицы  другим средствам измерений. (Пример  РСИ электросчетчик для измерения  электрической энергии);

- образцовые средства  измерений, предназначенные для  обеспечения единства измерений  в стране.

По степени автоматизации средства измерений подразделяются на:

- автоматические, производящие  в автоматическом режиме все  операции, связанные с обработкой  результатов измерений, их регистрацией, передачей данных или выработкой  управляющего сигнала;

- автоматизированные, производящие в автоматическом режиме одну или часть измерительных операций;

- неавтоматические, не имеющие  устройств для автоматического  выполнения измерений и обработки  их результатов ( рулетка, теодолит- для измерения плоских углов).

По стандартизации средства измерений подразделяются на:

- стандартизованные, изготовленные в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта;

- не стандартизованные - уникальные средства измерений, предназначенные для специальной  измерительной задачи, в стандартизации  требований к которому нет  необходимости. Не стандартизованные  средства измерений не подвергаются  государственным испытаниям (поверкам), а подлежат метрологическим аттестациям.

По конструктивному исполнению средства измерений подразделяются на:

- меры;

- измерительные преобразователи;

- измерительные приборы;

- измерительные установки;

- измерительно-информационные  системы.

Мера - средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.

Измерительный преобразователь – техническое средство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи. Примеры измерительных преобразователей – термопара, пружина динамометра, микрометрическая пара винт-гайка.

Измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Измерительный прибор предназначен для получения измерительной информации от измеряемой физической величины, ее преобразования и выдачи в форме, поддающейся непосредственному восприятию оператором.

Измерительная установка – cовoкyпнocть oбъeдинeнныx технических cpедcтв измерений (измepительныx пpибopов, меp, измеpитeльныx пpеoбpазoватeлeй) и дpyгиx ycтpойств, котоpое ocyщecтвляeт перевод технической xаpактepистики сигналoв измepитeльнoй инфopмaции в фoрмy, пoдxодящyю для пpямого воспpиятия наблюдателем, и paзмeщенная cтaционapнo.

Измepитeльнaя cистема - сoвoкyпность технических cрeдcтв измерений и вспомогательных yстpойcтв, oбъeдиненныx кaналами связи, кoтoроe ocyщеcтвляeт перевод технической xаpактеpистики сигналов измepитeльнoй информации в фоpмy, пoдxодящей для aвтoматичеcкой обpaбoтки, пepедачи и использования в качестве управляющих сигналов.

2.Условие измерений

 

 

Нормальные условия измерений (англ. reference conditions) – условия измерения, характеризуемые совокупностью значений или областей значений влияющих величин, при которых изменением результата измерений пренебрегают вследствие малости. 
Примечание. Нормальные условия измерений устанавливаются в нормативных документах на средства измерений конкретного типа или по их поверке (калибровке).

Нормальное значение влияющей величины (англ. reference value) – значение влияющей величины, установленное в качестве номинального. 
Примечание. При измерении многих величин нормируется нормальное значение температуры 20 °C или 293 K, а в других случаях нормируется 296 K (23 °C). На нормальное значение, к которому приводятся результаты многих измерений, выполненные в разных условиях, обычно рассчитана основная погрешность средств измерений.

Нормальная область значений влияющей величины (англ. reference range of (for) influence quantity) – область значений влияющей величины, в пределах которой изменением результата измерений под ее воздействием можно пренебречь в соответствии с установленными нормами точности. 
Пример. Нормальная область значений температуры при поверке нормальных элементов класса точности 0,005 в термостате не должна изменяться более чем на +/- 0,05 °C от установленной температуры 20 °C, т.е. быть в диапазоне от 19,95 до 20,05 °C.

Рабочая область значений влияющей величины – область значений влияющей величины, в пределах которой нормируют дополнительную погрешность или изменение показаний средства измерений.

Рабочие условия измерений – условия измерений, при которых значения влияющих величин находятся в пределах рабочих областей. 
Примеры:

• Для измерительного конденсатора нормируют дополнительную погрешность на отклонение температуры окружающего воздуха от нормальной.
• Для амперметра нормируют изменение показаний, вызванное отклонением частоты переменного тока от 50 Гц (50 Гц в данном случае принимают за нормальное значение частоты).

Рабочее пространство – часть пространства (окружающего средство измерений и объект измерений), в котором нормальная область значений влияющих величин находится в установленных пределах.

Предельные условия измерений (англ. limiting conditions) – условия измерений, характеризуемые экстремальными значениями измеряемой и влияющих величин, которые средство измерений может выдержать без разрушений и ухудшения его метрологических характеристик.

3 Основные параметры средств измерений

 

 ГОСТ 8.009-84 устанавливает номенклатуру нормируемых характеристик средств измерений, которые независимо от вида измеряемых величин и принципов действия средств измерений необходимы для обоснованной оценки погрешности измерения, проводимые в конкретных условиях как в статическом, так и в динамическом режимах, а также способы нормирования и формы их представления.

Метрологическая характеристика средств измерений - характеристика одного из свойств измерений, влияющих на результат измерений или его погрешность.

Нормируемые метрологические характеристики - это метрологические характеристики, установленные нормативно-техническими документами.

Действительные метрологические характеристики - это характеристики средств измерений, полученные экспериментально.

Стандарт предусматривает следующую номенклатуру метрологических характеристик: характеристики, предназначенные для определения результата измерений; характеристики погрешностей средств измерений (суммарная погрешность; систематическая и случайная составляющая погрешности; погрешности вследствие гистерезиса); характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам (функция влияния; характеристики изменения метрологической характеристики под воздействием влияющих величин); динамические характеристики - характеристики динамических средств измерений, отражающих зависимость выходного сигнала от изменяющегося во времени входного сигнала (переходная, импульсная, амплитудно-частотная и фазовая характеристики; частные характеристики - время установления показания прибора, время реакции и т. д.); характеристики свойств средств измерений, влияющих на погрешность из-за взаимодействия средств измерений.

В стандарте для каждой характеристики установлены способы нормирования и формы представления, приведены рекомендации по выбору комплексов метрологических характеристик.

Основными метрологическими характеристиками являются диапазон измерений (или показаний) и различные составляющие погрешности средства измерений.

Для каждого типа средств измерений устанавливают свои метрологические характеристики.

Диапазон показаний - область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями, т. е. наименьшим и наибольшим значениями измеряемой величины.

Шкала - это часть устройства, представляющая собой совокупность отметок и проставленных у некоторых из них чисел отсчетов или других символов, соответствующих ряду последовательных значений величины.

Отметка шкалы - это знак (штрих, точка и т. п.) на шкале, соответствующий некоторому отдельному значению измеряемой величины.

Промежуток между двумя соседними отметками шкалы называется делением шкалы.

Цена деления шкалы - разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

Диапазон измерений - область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений.

Чувствительность измерительного прибора - отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины.

Различают абсолютную и относительную чувствительность.

Абсолютная чувствительность определяется по формуле

Относительная чувствительность определяется по формуле

где Д/ - изменение сигнала на выходе; х - измеряемая величина; Ах - изменение измеряемой величины.

Неизменность во времени метрологических характеристик измерительного прибора определяет его стабильность.

Стабильность средств измерений определяется как наибольшая разность между повторными показаниями измерительного прибора (наибольший разброс показаний) при многократном измерении одной и той же величины при неизменных внешних условиях. Этот показатель является конструктивной характеристикой и отражает качество изготовления прибора.

 

Список литературы

1. Димов Ю.В. метрология, стандартизация и сертификация. Учебник для вузов. 2-е изд. – СПб.: Питер, 2006.

2. Метрология, стандартизация  и сертификация: Учебник/Ю.И. Борисов, А.С. Сигов и др.; Под ред. А.С. Сигова. – М. Форум:Инфра-М, 2005.

3. Руководство по выражению  неопределенности измерения. – ВНИИМ, С-Пб.: 2005.

4. http://bibliofond.ru/view.aspx?id=470065

5.http://studme.org/18750508/tovarovedenie/osnovnye_metrologicheskie_harakteristiki_sredstv_izmereniy