 |
Краткий конспект лекций. По дисциплине. «нормирование точности и технические измерения». Метрология. Задачи метрологии. Основные понятия метрологии
|
|
|
|
КРАТКИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«нОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ»
Метрология. Задачи метрологии
Метрология (от греч. “metron” – мера, “logos” – учение) – наука об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Предметом метрологии является измерение свойств объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью.
Объекты метрологии:
- физические величины;
- средства измерений;
- методики измерений.
Основные задачи метрологии:
- развитие общей теории измерений;
- установление единиц физических величин;
- разработка методов и средств измерений, способов определения точности измерений;
- обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений;
- установление эталонов и образцовых средств измерений, методов передачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств рабочим средствам измерений.
Основные понятия метрологии
Физическая величина – свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта (например, длина, масса, давление, теплоемкость).
Единица физической величины – физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин.
Измерение – нахождение значения физической величины с помощью специальных технических средств, выполняемое опытным путем.
Метод измерений – совокупность приемов использования принципов и средств измерений.
Средства измерений – технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики.
|
|
|
Меры – средства измерений, предназначенные для воспроизведения заданного размера физической величины.
Эталоны – средства измерений, официально утвержденные и обеспечивающие воспроизведение и (или) хранение единицы физической величины с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений.
Погрешность измерений – отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины.
Единство измерений – это состояние измерений, когда их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности известны и не выходят за установленные пределы с заданной вероятностью.
Система единиц (СИ)
В 1960 г. принята Международная система единиц (СИ), которая содержит основные и производные единицы.
Основные единицы:
- длина (L) – метр (м, m);
- масса (M) – килограмм (кг, kg);
- время (T) – секунда (с, s);
- сила электрического тока (I) – ампер (А);
- термодинамическая температура (θ ) – кельвин (К);
- количество вещества (N) – моль (моль);
- сила света (J) – кандела (кд, cd).
Кроме того СИ содержит 2 дополнительные единицы:
- плоский угол – радиан (рад);
- телесный угол – стерадиан (ср).
Все остальные величины являются производными и выражаются через основные единицы СИ.
В СИ существуют кратные и дольные единицы для выражения больших или меньших значений физических величин.
| Кратные | Дольные |
| дека (да, da) – 101 | деци (д, d) – 10-1 |
| гекто (г, h) – 102 | санти (с, c) – 10-2 |
| кило (к, k) – 103 | милли (м, m) – 10-3 |
| мега (М, M) – 106 | микро (мк, μ ) – 10-6 |
| гига (Г, G) – 109 | нано (н, n) – 10-9 |
| тера (Т, T) – 1012 | пико (п, p) – 10-12 |
Методы измерений
По способу получения результатов измерений:
1 Прямые – искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных.
|
|
|
2 Косвенные – искомое значение физической величины определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.
3 Совместные – производимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин с целью нахождения функциональной зависимости между ними.
4 Совокупные – значения измеряемых величин находят по данным повторных измерений одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях этих величин. Результаты находят путем решения системы уравнений, составляемых на основе нескольких прямых измерений.
По способу выражения результатов измерений:
1 Абсолютные – основаны на прямых измерениях величины и/или использовании значений физических констант.
2 Относительные – измерение отношения величины к одноименной, играющей роль единицы или принятой за исходную.
По способу получения значений измеряемых величин:
1 Метод непосредственной оценки – значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия.
2 Метод сравнения с мерой – измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Разновидности:
- дифференциальный метод – измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и измеряется разность между этими двумя величинами;
- нулевой метод – результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля (взвешивание на равноплечих рычажных весах с полным уравновешиванием чашек);
- метод совпадений – разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, определяют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов (совпадение отметок основной шкалы и шкалы нониуса при измерении штангенциркулем);
- метод замещения – измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины (взвешивание с поочередным помещением измеряемого объекта и гирь на одну и ту же чашку весов);
- метод противопоставления – измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами (взвешивание с помещением объекта и уравновешивающих гирь на две чашки весов);
|
|
|
- метод дополнения – значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению (уравновешивание гири, значение которой известно с высокой точностью, измеряемой массой и набором более легких гирь).
По приемам измерений:
1 Контактный метод – основан на непосредственном контакте какой-либо части измерительного прибора с измеряемым объектом.
2 Бесконтактный метод – измерительный прибор не контактирует непосредственно с измеряемым объектом.
По условиям, определяющим точность результата:
1 Измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники.
2 Контрольно-поверочные измерения – погрешность с определенной вероятностью не должна превышать некоторого заданного значения.
3 Технические измерения – погрешность результата определяется характеристиками средств измерений.
|
|
|
