Файл: Практическая работа 3 (к разделу Метрология) Основы метрологии Цель работы. Изучение основ метрологии.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.11.2023
Просмотров: 138
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Практическая работа № 3 (к разделу «Метрология»)
Основы метрологии
Цель работы. Изучение основ метрологии.
Справочный материал
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и требуемой точности. Также, это вид деятельности связанный с измерениями. Метрология состоит из трех основных разделов: 1) теоретической; 2) практической; 3) законодательной метрологии.
Главная задача метрологии – обеспечение единства измерений. Единство измерений – это состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин, а погрешности известны с заданной вероятностью и не выходят за установленные пределы.
Объекты метрологии – единицы величин, средства измерений, эталоны и методики выполнения измерений.
Физическая величина –это характеристика физических свойств объекта. Физические величины подразделяются на основные и производные. Характеристиками физической величины являются размер и размерность.
Единица физической величины – это принятая количественная доля физического свойства объекта.
Система физических единиц – совокупность основных и производных единиц измерения.
Измерение – это совокупность операций, выполняемых с помощью технического средства, хранящего единицу величины, позволяющего сопоставить измеряемую величину с ее единицей и получить значение величины.
Средство измерений – техническое устройство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики.
Эталон единицы величины – средство измерения, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее средствам измерений данной величины.
Погрешность измерений – отклонение результата измерений от истинного (действительного) значения измеряемой величины.
Различают следующие виды погрешности:
-
абсолютная; -
относительная; -
основная; -
дополнительная; -
закономерная; 6) систематическая; 7) случайная.
Точность измерений – это степень приближения погрешности измерения к нулю, когда действительное значение в наибольшей степени совпадает с истинным.
Достоверность измерений характеризует такие измерения, при которых погрешность не выходит за приделы отклонений, заданных в соответствии с поставленной целью измерений.
Воспроизводимость результатов измерения – это повторяемость результатов измерения одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерений (температуре, давлению, влажности и др.).
Принцип измерений – совокупность физических явлений, на которых основано измерение.
Метод измерений – совокупность использования принципов и средств измерения.
По общим приемам получения результатов измерения различают прямой и косвенный метод измерения.
По условиям измерения различают контактный и бесконтактный метод измерения.
По способу сравнения измеряемой величины с ее единицей различают следующие методы измерения: 1) непосредственной оценки; 2) метод сравнения с мерой; 3) противопоставление; 4) дифференциальный (разностный) метод; 5) нулевой; 6) метод совпадения; 7) метод замещения.
Измерения бывают разных видов.
По характеристике точности различают – равноточные и неравноточные виды измерения.
По числу измерений – однократные и многократные.
По отношению к изменению измеряемой величины – статические и динамические.
По метрологическому назначению – технические и метрологические.
По выражению результата измерений – абсолютные и относительные.
По общим приемам получения результатов измерений – прямые, косвенные, совокупные и совместные виды измерений.
На результат измерения влияют следующие факторы: 1) объект измерения; 2) субъект (оператор); 3) метод измерения; 4) средство измерения; 5) условия измерения.
Государственная метрологическая служба России (ГМС) – это совокупность государственных метрологических органов, созданная для управления деятельностью по обеспечению единства измерений.
В составе ГМС действуют: Государственный метрологический контроль (ГМК) и Государственный метрологический надзор (ГМН).
ГМК осуществляет деятельность, включающую: 1) утверждение типа средств измерения; 2) поверку средств измерения; 3) лицензирование деятельности юридических и физических лиц на право изготовления, ремонта, продажи и проката средств измерений.
ГМН осуществляется: 1) за выпуском, состоянием и применением средств измерений, за аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами единиц величин, соблюдением метрологических правил и норм; 2) за количеством товаров, отчуждаемых при совершении торговых операций; 3) за количеством фасованных товаров в упаковках любого вида при их расфасовке и продаже.
Крупнейшими международными организациями по метрологии являются: Международная организация мер и весов (МОМВ), основанная на базе Метрической конвенции, принятой в 1875 году и Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ), созданная в 1956 году.
Задание 1. Понятие метрологии как науки и виде деятельности. Написать основные понятия метрологии. Проанализировать сферу применения единиц измерений в промышленности (в соответствии со специальностью подготовки).
Основные понятия метрологии – это Измерение, точность измерения, погрешность, результат измерения и единство измерения.
Измерение – это процесс приёма и преобразования информации об измеряемой величине для получения количественного результата её сравнения с единицами измерения в форме, наиболее удобной для использования.
Точность измерения – это степень близости результата измерения к истинному значению измеряемой величины.
Погрешность измерения – это разность между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины.
Результат измерения – это величина, относительная или выраженная в процентах, которая указывает вероятность того, что истинное значение лежит в пределах полученного результата.
Единство измерения – это такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в указанных единицах и погрешность измерений известна с заданной точностью
Задание 2. Единицы физических величин: основные, дополнительные и производные единицы, их наименование и обозначение.
Различают основные и производные единицы физических величин. Для некоторых физических величин единицы устанавливаются произвольно, такие единицы физических величин называют основными. Производные единицы физических величин получают по формулам из основных единиц физических величин.
Система единиц физических величин – это совокупность основных и производных единиц физических величин, относящихся к некоторой системе величин. Так, в международной системе единиц СИ (Система Интернациональная) принято семь основных единиц физических величин: единица времени – секунда (с), единица длины – метр (м), массы – килограмм (кг), единица силы электрического тока – ампер (А), термодинамической температуры – кельвин (К), силы света – кандела (кд) и единица количества вещества – моль (моль).
Задание 3. Дать определение погрешностей: 1) абсолютной, 2) относительной; 3) основной; 4) дополнительной; 5) закономерной; 6) систематической; 7) случайной. Пояснить о чем свидетельствует каждая из погрешностей и указать способы ее снижения. Результаты представить в виде таблицы 1.
Таблица 1. Характеристика видов погрешностей
| Вид погрешности | Определение погрешности | О чем свидетельствует погрешность | Способ снижения погрешности |
| Абсолютная | Погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины | О отклонении истинного значения измеряемой величины от измеренного прибором | Модификация СИТ |
| Относительная | Погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к опорному значению измеряемой величины. | О отклонении истинного значения измеряемой величины от измеренного прибором | Модификация СИТ |
| Основная | это погрешность, полученная в нормальных условиях эксплуатации средства измерений (при нормальных значениях влияющих ве-личин). | отражает свойства СИ и нормируется для нормальных или рабочих условий эксплуатации | - |
| Дополнительная | оставляющая погрешности средства измерений, возникающая дополнительно к основной погрешности вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального ее значения или вследствие ее выхода за пределы нормальной области значений. | отражает свойства СИ и нормируется для рабочих условий эксплуатации | |
| Закономерная | Систематическая погрешность, изменяющаяся по какому-либо закону | неточность измерительного инструмента | Износ СИТ |
| Систематическая | составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или же закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины. | неточность измерительного инструмента или метода обработки данных | метод замещения, метод компенсации по знаку, метод рандомизации |
| Случайная | Составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных в определенных условиях. | В появлении таких погрешностей не наблюдается какой-либо закономерности | Многократные измерения |
Задание 4. Классификация методов измерения, представить их достоинства и недостатки при проведении измерений.
Метод измерения - совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Другое определение: метод измерений - прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.
Метод непосредственной оценки - метод измерения, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия. При использовании метода непосредственной оценки значение измеряемой физической величины определяют непосредственно по отсчетному устройству прибора прямого действия. Суть метода непосредственной оценки, как любого метода измерения состоит в сравнении измеряемой величины с мерой, принятой за единицу, но в этом случае мера "заложена" в измерительный прибор.
Метод сравнения с мерой - метод измерения, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.
Так же, существует несколько видов метода сравнения с мерой.
Метод противопоставления, при котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, позволяющий установить соотношение между этими величинами, например измерение сопротивления по мостовой схеме с включением в диагональ моста показывающего прибора;
Дифференциальный метод, при котором измеряемую величину сравнивают с известной величиной, воспроизводимой мерой.
Нулевой метод - также разновидность метода сравнения с мерой, при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля. Этим методом измеряют электрическое сопротивление по схеме моста с полным его уравновешиванием.
Метод совпадений. При методе совпадений разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, определяют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов. Для оценки совпадения можно использовать прибор сравнения, фиксируя появление определенного физического эффекта (стробоскопический эффект, совпадение резонансных частот, плавление или застывание вещества при достижении определенной температуры и другие физические эффекты). В зависимости от одновременности или неодновременное воздействия на прибор сравнения измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой, различают метод измерений замещением и метод противопоставления.