Шпаргалка по "Метрологии и стандартизации"

ВОПРОС 1

Предмет и задачи метрологии

Метрология– наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и Требуемой точности.

Измерение – это совокупность операций по применению технических средств, хранящих единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получения значения этой величины.

Единство измерений - состояние измерений, при котором  их результаты выражаются в узаконенных единицах,  размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимых первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненные в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.

Точность измерений  -  характеристика качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата  измерения.

Таким образом, важнейшей задачей метрологии является обеспечение единства и необходимой точности измерений.

Метрологии делится на 3 самостоятельных раздела

Законодательная метрология,  предметом которой является установление обязательных технических и юридических требований по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений в интересах общества.

Теоретическая метрология – раздел метрологии, предметом  которого является разработка фундаментальных основ метрологии.

Практическая метрология - раздел метрологии, предметом которого являются вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии.

Основные разделы метрологии:

• общая теория измерений;
• единицы физических величин и их системы;
• методы и средства измерений (СИ);
• методы определения точности измерений;
• способы обеспечения единства измерений и единообразия СИ;
• эталоны и образцовые СИ;
• методы передачи размеров единиц от эталонов и образцовых СИ рабочим СИ.

ВОПРОС 2

                  Метрология– наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и требуемой точности.

Измерение – это совокупность операций по применению технических средств, хранящих единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получения значения этой величины.

Единство измерений - состояние измерений, при котором  их результаты выражаются в узаконенных единицах,  размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимых первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненные в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.

Точность измерений  -  характеристика качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата  измерения.

Средство измерений (СИ) - технические средство (или их комплекс),  предназначенные для измерений,  имеющие нормированные метрологических характеристики воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

 

ВОПРОС 3

Классификация измерений

Измерение является важнейшим  понятием в метрологии. Существует несколько видов измерений. При классификации их исходят из характера зависимости измеряемой величины от времени, вида уравнения измерений, условий определяющих точность результата измерений, и способа выражения  этих результатов.

По характеру зависимости  измеряемой величины от времени измерения  подразделяются на:

статические измерения - это измерение физической величины, принимаемой в соответствии с конкретной задачей за неизменную на протяжении времени измерения;

динамические  измерения – измерения изменяющейся по размеру физической  величины.

По способу получения  результатов измерений (виду уравнения измерений) их разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые измерения - измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно. При этом измеряемую величину сравнивают с мерой измерительными приборами, градуированными в требуемых единицах. Например, измерение напряжения вольтметром. Уравнение измерений:

,

где - искомое значение измеряемой величины,

- значение, полученное из опытных  данных.

Косвенные  измерения - определение искомого значения физической величины  на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной. Например, определение сопротивления цепи по измеряемому току и напряжению или измерение объема тела по прямым измерениям его геометрических размеров.

Уравнение измерений:

,

где - величины измеренные прямыми методами.

Совокупные  измерения – проводимые одновременно измерения нескольких одноимённых величин, при которых искомое значение величины определяют путем решения системы уравнений, полученных при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. Примером совокупных измерений является определение массы отдельных гирь набора (калибровка по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь).

Совместные  измерения - производимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для определения зависимости между ними. В качестве примера совместных измерений можно назвать измерение электрического сопротивления при 20⁰ С и температурных коэффициентов измерительного резистора по данным прямых измерений его сопротивления при различных температурах.

По используемому  методу измерения , измерения подразделяются:

Метод непосредственной оценки - метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений.

Метод сравнения  с мерой -  метод измерений в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Этот метод имеет следующие модификации:

а) метод дополнения – метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом , чтобы на прибор сравнение воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению;

б) дифференциальный метод измерений – метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, при котором измеряется разность между этими двумя величинами;

в) нулевой метод – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля;

г) метод измерения замещением - метод сравнения с мерой, в котором  измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины.

 

ВОПРОС 4

Основные характеристики измерений

Основными характеристиками измерений являются: принцип измерений, метод измерений, погрешность, точность, правильность, достоверность.

Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенное в основу измерений.

Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

Методика измерений – установленная совокупность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение необходимых результатов измерений с гарантированной точностью в соответствии с принятым методом.

Погрешность измерений – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Вес измерений – положительное число, служащее оценкой доверия к тому или иному отдельному результату измерений, входящему в ряд неравноточных измерений. Обычно результату с большей погрешностью приписывают вес, равный единице, а остальные веса находят по отношению к нему.

Сходимость  измерений –близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью.

Воспроизводимость измерений - близость результатов измерений одной и тоже величины, полученных в разных местах, разными методами, разными средствами измерений, разными операторами, в разное время, но приведенные к одним и тем же условиям измерений (температуре, давлению, влажности и др.).

ВОПРОС 5.

По метрологическому назначению средства измерений подразделяются на:

 рабочие  средства измерений, предназначенные для измерения физических величин;

метрологическое средства измерений, предназначенные для обеспечения единства измерений. К ним относятся эталоны и образцовые средства измерений.

             

ВОПРОС  6 Метрологические характеристики

средств измерений

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

Основными метрологическими характеристиками являются: диапазон измерений (или показаний) и различные составляющие погрешности средства измерений. Для каждого типа средств измерений устанавливаются свои метрологические характеристики. Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативно- техническими документами, называются нормируемыми метрологическими характеристиками, а определяемые экспериментально – действительными метрологическими характеристиками.

 

ВОПРОС 7 Статическая  характеристика средства измерений

Зависимость информативного параметра выходного сигнала  от  информативного параметра входного сигнала называется  функцией преобразования измерительного преобразователя или статической характеристикой. Её можно представить в аналитическом виде:

y = f(x),

где х - входной сигнал средства измерений;

у – выходной сигнал средства измерений.

Статическую характеристику можно  представить также графически  или в виде таблиц.

Для измерительных преобразователей статическую характеристику принято  называть функцией преобразования. Для  измерительных приборов – характеристикой шкалы. Определение статической характеристики связано с выполнением градуировки, поэтому для всех средств измерений используются градуировочные характеристики.

Градуировочная  характеристика – зависимость между значениями на выходе и входе средств измерений, полученная экспериментально.

Кроме статической характеристики для средств измерений используется еще ряд понятий.

Отсчетное устройство – часть элементов средств а измерений, показывающая значение измеряемой величины или связанных с ней величин.

Шкала средства измерений  – часть отсчетного устройства средства измерений, представляющая собой упорядоченный ряд отметок, соответствующих последовательному ряду значений величины, вместе со связанной с ним нумерацией.

Отметка шкалы – знак на шкале средства измерений, соответствующий некоторому значению физической величины.

Деление шкалы – промежуток между двумя соседними отметками шкалы.

Цена деления шкалы  – разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерений.

Начальное значение шкалы  – наименьшее значение измеряемой величины, которое может быть отсчитано по шкале некоторого средства измерений.

Конечное значение шкалы - наибольшее значение измеряемой величины, которое может быть отсчитано по шкале некоторого средства измерений.

Диапазон показаний  средства измерений – область значения шкалы прибора, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы.

Диапазон измерений  средства измерений – область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений.

Чувствительность СИ – свойство средства измерений, определяемое как отношение изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его  изменению измеряемой величины.

Различают абсолютную и относительную  чувствительность. Абсолютная чувствительность равна производной от характеристики преобразования СИ:

,

где - изменение сигнала на выходе; -изменение измеряемой величины.