Файл: 1. Метрология как наука. Роль измерений в жизни общества, науке Роль и место метрологии в обеспечении качества продукции.pdf

Воспроизводимость – возможность воспроизведения единицы физической величины с наименьшей погрешностью для существующего уровня развития измерительной техники.
Сличаемость – возможность обеспечения сличения с эталоном других средств измерения, нижестоящих по поверочной схеме, в первую очередь вторичных эталонов, с наивысшей точностью для существующего уровня развития измерительной техники.
Различают первичный и вторичные эталоны.
Первичный эталон – эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью. Это уникальное средство измерений, часто представляющее собой сложный измерительный комплекс, созданное на основе новейших достижений науки и техники.
Вторичный эталон – эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы. Вторичные эталоны являются частью подчиненных средств хранения единиц и передачи их размеров, предназначены для организации поверочных работ, а также для обеспечения сохранности и наименьшего износа государственного эталона.
Государственный эталон – первичный эталон, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории государства. Утверждение производит главный метрологический орган страны. Точность воспроизведение единицы физической величины соответствует уровню новейших достижений науки и техники.
Государственные эталоны подлежат периодическому сличению с первичным эталоном и государственными эталонами других стран
Вторичные эталоны по своему метрологическому назначению делятся на:
Эталон сравнения – эталон, предназначенный для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом;
Эталон-свидетель – предназначен для проверки сохранности и неизменности первичного или государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты;
Рабочий эталон – эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений. Рабочие эталоны применяются во многих территориальных метрологических органах, лабораториях министерств и ведомств.
6. Измерительные шкалы, их виды
Неметрические шкалы
– важны логич. Соотношения
1. Эквивалентность (шкала наименований, цвет)
2. Порядок (ранжирование) – шкала порядка , больше/меньше

Метрические шкалы
– совокупность значений физической величины, полученной на основании точных измерений
Свойства :
1. Эквивалентность
2. Порядок
3. Пропорциональность
4. Наличие нуля
5. Возможность совершать арифметические действия
Шкалами наименований являются любые классификационные системы, например: шкалы- классификации растений и животных по К. Линнею, шкала запахов, шкала классификации кристаллов по группам симметрии, шкала групп крови (в медицине), шкала видов яда (в криминалистике) и многие другие.
Шкала порядка описывает свойство, для которого имеет смысл не только отношение эквивалентности, но и отношение порядка по возрастанию или убыванию количественного проявления свойства.
Шкала разностей описывает свойство, для которого имеют смысл не только отношения эквивалентности и порядка, но и отношения аддитивности, т.е. суммирования интервалов
(разностей между количественными проявлениями свойства). Шкала разностей имеет условную
(принятую, как правило, в международных соглашениях) единицу измерения и условный нуль, опирающийся на какую-либо реперную точку. С разностями отсчетов по шкале интервалов допустимо выполнять любые линейные преобразования (арифметические операции).
Шкала отношений
описывает свойство, к множеству количественных проявлений которого применимы отношения эквивалентности и порядка. В шкале отношений существует начало отсчета (нулевое значение), соответствующее пределу бесконечно малого проявления количественного свойства, и условная (принятая, обычно, международными соглашениями) единица измерения. В шкалах отношений допустимы все арифметические и статистические операции.
Абсолютная шкала
обладает всеми признаками шкалы отношений, но дополнительно имеет однозначное определение единицы измерения. Она используется для измерения относительных величин — безразмерного отношения одноименных величин. Единицы абсолютных шкал безразмерны (разы, проценты, доли и т.п.), поэтому они не являются производными и сочетаются с любыми системами единиц. Единицы абсолютных шкал можно называть надсистемными.
7. Государственный метрологический контроль и надзор
Для неметрических тоже

8. Понятие метрологической надежности. Проверка и калибровка средств измерений
Метрологическая надежность – свойство СИ сохранять установленные значения метрологических характеристик. в течение определенного времени при рабочих условиях эксплуатации. Она характеризуется интенсивностью отказов, вероятностью безотказной работы и наработкой на отказ.
Интенсивность отказов определяется выражением:
L – число отказов
N -количество однотипных элементов t -временной промежуток
Показатели метрологической надежности
Статическая характеристика (вероятностная) – вероятность исправности за время T
Проверка – проверка соответствия СИ обязательным характеристикам (требованиям) в соответствии с действующим законодательством .
Калибровка – определение действительных (текущих) значений метрологических характеристик отдельно взятого прибора.
Виды проверки :
1. Первичная – на заводе изготовителя после выпуска
2. Периодическая – по определенному графику
3. Внеочередная – какое-то происш.
4. Инспекционная – организов. гос. метр. надзором
5. Экстренная – по решению следственного ком.

Проверка
Калибровка
Общее
Определение характеристик средств измерений
Технически одинакова
Разное
Сфера государств. регулировки
Определение метрологических характ.
Обязательная
Нет конкретной методики
Проводится аккредит. юр. лицами
Добровольна
Периодичность устанавл. проверяющим
Проверкаа конкр. экз.
Проводится для типа СИ
Требование передачи физ. величины
Итог : годен / не годен , свидетельство о проверке
Итог : сертификат калибровки с указанием действ. значений
9. Метрологическое обеспечение производства и испытаний продукции
1. Метрологическая экспертиза (конструкц. и технологич. документация)
2. Определение номенклатуры средств измерений
3. Рацион. проведение измерений , испытаний оборудования
4. Хранение и применение рабочих эталонов и стандартных образцов
5. Обеспечение периодической проверки
6. Сервисное обслуживание СИ
7. Оптимизация проведения измер. и испытаний
10. Погрешности измерений и их классификация
Полная погрешность или погрешность результата измерения – это разница между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины. Так как, истинное значение измеряемой величины не известно, используют действительное значение этой величины, под которым подразумевается значение, найденное экспериментально настолько близко к истинному, что может использоваться вместо него. Погрешность результата измерения - это абсолютная погрешность, которая выражается в единицах измеряемой физической величины.
∆= ???? − ????
0
x – результат измерения, ????
0
− действительное значение
∆ - характеризует погрешность средства измерения равную разности между показаниями средства измерения и действительным значением измеряемой физической величины

Неопределенность принимает форму интервала значений. Значение неопределенности не может быть использовано для исправления результатов измерения. Из сказанного следует, что неопределенность есть интервальная оценка, которая чаще всего использует стандартное отклонение для описания интервала оценки измеренной величины.
Классификация погрешностей
11. Информационный аспект процесса измерения. Сигналы измерительной информации. Виды измерительных преобразователей
Измерительный преобразователь – техническое средство, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи и имеющее нормированные метрологические характеристики.

В зависимости от вида выходного сигнала различают генераторные и параметрические измерительные преобразователи. К генераторным относятся преобразователи, выходные сигналы которых обладают энергетическими свойствами (эдс, электрический ток, механическая сила, давление). Параметрическими называются преобразователи, в которых изменение входного сигнала приводит к изменению их определенных параметров – активного сопротивления, емкости, индуктивности, упругости и др.
По месту в функциональной схеме измерения различают первичные измерительные преобразователи, на которые непосредственно воздействует преобразуемая величина, и промежуточные, стоящие в цепи преобразования после первичного.
По характеру преобразования промежуточные измерительные преобразователи различают на: аналоговый, аналого-цифровой и цифро- аналоговый.
Аналоговый измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, преобразующий одну аналоговую величину (аналоговый измерительный сигнал) в другую аналоговую величину
(измерительный сигнал).
Аналого-цифровой измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для преобразования аналогового измерительного сигнала в цифровой код.
Цифро-аналоговый измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для преобразования числового кода в аналоговую величину.

12.Структурные схемы аналоговых и цифровых средств измерений

13. Классификация средств измерений : меры, стандартные образцы, измерительные преобразователи
Средство измерения (СИ) - это техническое средство или совокупность средств, применяющееся для осуществления измерений и обладающее нормированными метрологическими характеристиками. При помощи средств измерения физическая величина может быть не только обнаружена, но и измерена.
Средства измерения классифицируются по следующим критериям:
1) по способам конструктивной реализации;
2) по метрологическому предназначению.
По способам конструктивной реализации средства измерения делятся :
1) меры величины;

2) измерительные преобразователи;
3) измерительные приборы;
4) измерительные установки;
5) измерительные системы.
Меры величины - это средства измерения определенного фиксированного размера, многократно используемые для измерения.
Выделяют:
1) однозначные меры;
2) многозначные меры;
3) наборы мер.
К однозначным мерам принадлежат стандартные образцы (СО). Различают два вида стандартных
образцов:
1) стандартные образцы состава;
2) стандартные образцы свойств.
Стандартный образец состава или материала - это образец с фиксированными значениями величин, количественно отражающих содержание в веществе или материале всех его составных частей. Стандартные образцы могут применяться на разных уровнях и в разных сферах.
Выделяют:
1) межгосударственные СО;
2) государственные СО;
3) отраслевые СО;
4) СО организации (предприятия).
Измерительные преобразователи (ИП) - это средства измерения, выражающие измеряемую величину через другую величину или преобразующие ее в сигнал измерительной информации, который в дальнейшем можно обрабатывать, преобразовывать и хранить. Измерительные преобразователи могут преобразовывать измеряемую величину по-разному.
Выделяют:
1) аналоговые преобразователи (АП);
2) цифроаналоговые преобразователи (ЦАП);
3) аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Измерительные преобразователи могут занимать различные позиции в цепи измерения.

Выделяют:
1) первичные измерительные преобразователи, которые непосредственно контактируют с объектом измерения;
2) промежуточные измерительные преобразователи, которые располагаются после первичных преобразователей. Первичный измерительный преобразователь технически обособлен, от него поступают в измерительную цепь сигналы, содержащие измерительную информацию. Первичный измерительный преобразователь является датчиком. Конструктивно датчик может быть расположен довольно далеко от следующего промежуточного средства измерения, которое должно принимать его сигналы.
14. Электроизмерительные приборы, их классификация
Измерительный прибор - это средство измерения, посредством которого получается значение физической величины, принадлежащее фиксированному диапазону. В конструкции прибора обычно присутствует устройство, преобразующее измеряемую величину с ее индикациями в оптимально удобную для понимания форму. Для вывода измерительной информации в конструкции прибора используется, например, шкала со стрелкой или цифроуказатель, посредством которых и осуществляется регистрация значения измеряемой величины. В некоторых случаях измерительный прибор синхронизируют с компьютером, и тогда вывод измерительной информации производится на дисплей.
В соответствии с методом определения значения измеряемой величины выделяют:
1) измерительные приборы прямого действия;
2) измерительные приборы сравнения.
Измерительные приборы прямого действия - это приборы, посредством которых можно получить значение измеряемой величины непосредственно на отсчетном устройстве.
Измерительный прибор сравнения - это прибор, посредством которого значение измеряемой величины получается при помощи сравнения с известной величиной, соответствующей ее мере.
Измерительные приборы могут осуществлять индикацию измеряемой величины по-разному.
Выделяют:
1) показывающие измерительные приборы;
2) регистрирующие измерительные приборы.
Разница между ними в том, что с помощью показывающего измерительного прибора можно только считывать значения измеряемой величины, а конструкция регистрирующего измерительного прибора позволяет еще и фиксировать результаты измерения, например посредством диаграммы или нанесения на какой-либо носитель информации.

15. Метрологические характеристики средств измерений : виды, нормирование, МХ влияющие на рез-т измерения
Метрологическая характеристика – хар-ка одного из св-ств СИ, влияющая на результат и его погрешность.
Группы МХ :
1. Предназначены для определения результатов
2. МХ погрешности (основной)
3. МХ чувствительности СИ к влияющим величинам
4. МХ влияния СИ на измеряемую величину
5. Динамические характеристики
6. Неинформативные параметры сигналов
Нормирование МХ – задание номинальной МХ для данного типа СИ и границ допускаемых отклонений от нее для конкретного экземпляра

Для чего применяют МХ?
1. Оценка результата и погрешности ????
????
± ∆????
п
2. Для оптимального выбора СИ
Функция преобразования
а) ????
н
= ????(????) б) график в) таблица
Метрологические характеристики результата
1. х вых
= ????(х вх
)
2. х вх ????????????
х вх ????????????
х вых ????????????
х вых ????????????
3. ???? =
????????
вых
????????
вх
????
вых
= ???? ∗ ????
вх
→ ???? =
????
вых
????
вх
= ????????????????????
4. Порог чувствительности

16. Нормирование основной погрешности средств изм. с аддитивной погрешностью . Класс точности. Оценка основной погрешности. Правила округления результатов измерения
При эксплуатации средств измерения в нормальных условиях его погрешность принято классифицировать как основную погрешность.
Систематическая погрешность – это составляющая погрешности измерения, величина которой остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одной и той же величины.
Систематическая погрешность может иметь постоянную составляющую – аддитивная составляющая систематической погрешности и погрешность, изменяющуюся с изменением измеряемой величины
– мультипликативная составляющая систематической погрешности
Класс точности средства измерений – обобщенная метрологическая характеристика, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими свойствами средства измерений, влияющими на точность, значения которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерений.
Кл. т = |????|, ???? =
∆????
????норм
∗ 100%
Обобщенная МХ средств измерений, определяющая пределы допускаемых значений основной и дополнительной погрешностей СИ

Как выбирают нормирующее значение?
1. Если от 0 до ????
????
значит ????
норм
= ????
????
2. Если от -X1 до X2 значит ????
норм равняется сумме модулей X1 и X2 3. Если предельные значение не известны, но даны какие-то промежуточные – берем среднее
4. Если от -∞ до +∞ ???? =
∆????
????
шк
17. Нормирование основной погрешности средств изм. с аддитивно-мультипликативной погрешностью . Класс точности. Оценка основной погрешности. Правила округления результатов измерения
∆???? = ±(???? + ????????)
a – аддитивная bx – мультипликативная
Кл. т. =
????
????
(числа берутся из ряда ????)
В данном случае нормализуется ???? = ± [???? + ????(
????
????
????
− 1)]
Допускаемая относительная погрешность , X
k
− предел , X − показания
Физический смысл c и d :
???? =
????+????????
????
????
????
100% абсолютная погрешность в конце шкалы (полная)
???? =
????
????
????
100% аддитивная сост. погр.