Методи и средства за измерване на физични величини. Кратни и подкратни

Измерване на физична величина- набор от операции за използване на техническо средство, което съхранява единица от физическо количество, осигурявайки съотношение (в явна или неявна форма) на измереното количество с неговата единица и получаване на стойността на това количество.

В най-простия случай, чрез прилагане на линийка с деления към която и да е част, всъщност нейният размер се сравнява с единицата, съхранена от линийката, и след преброяване стойността на стойността (дължина, височина, дебелина и други параметри на се получава частта). С помощта на измервателно устройство размерът на стойността, преобразувана в движението на показалеца, се сравнява с единицата, записана от скалата на това устройство, и се отчита.

Определението за "измерение" удовлетворява общо уравнениеизмервания, което е от съществено значение за подреждането на системата от понятия в метрологията. Той отчита техническата страна (набор от операции), разкрива метрологичната същност на измерванията (сравнение с единица) и показва епистемологичния аспект (получаване на стойността на количеството).

Видове измервания

Област на измерване- набор от измервания физични величинихарактерни за всяка област на науката или технологията и се отличават със своята специфика. Забележка - Има няколко области на измерване: механични, магнитни, акустични, измервания на йонизиращо лъчение и др.

Вид на измерванията- част от зоната на измерване, която има свои собствени характеристики и се характеризира с еднаквост на измерените стойности. ПРИМЕР В областта на електрическите и магнитните измервания могат да се разграничат следните видове измервания: измерване на електрическо съпротивление, електродвижеща сила, електрическо напрежение, магнитна индукция и др.

Има няколко вида измервания.

Според характера на зависимостта на измерената стойност от времето, измерванията се разделят на:

статични измервания;

динамични измервания.

Според метода на получаване на резултатите от измерването те се разделят на:

непряк;

кумулативен;

става.

Според условията, които определят точността на резултата, измерванията се разделят на:

метрологични измервания;

контролни и контролни измервания;

технически измервания.

Според начина на изразяване на резултатите:

абсолютни измервания;

относителни измервания.

Според характеристиките на измервателния уред има:

еднакви измервания;

неравномерни измервания.

По броя на измерванията в серия от измервания:

единични измервания;

множество измервания.

Измерванията се различават по метода на получаване на информация, по естеството на промените в измерената стойност по време на процеса на измерване, по количеството на измервателната информация, по отношение на основните единици.

Според начина на получаване на информация измерванията се разделят на преки, непреки, кумулативни и съвместни.

Директните измервания са пряко сравнение на физическа величина с нейната мярка. Например, когато се определя дължината на обект с линийка, желаната стойност (количествен израз на стойността на дължината) се сравнява с мярка, т.е. линийка.

Непреки измервания - различават се от преките по това, че желаната стойност на дадено количество се установява въз основа на резултатите от преките измервания на такива количества, които са свързани с желаната специфична зависимост. Така че, ако измервате силата на тока с амперметър и напрежението с волтметър, тогава според известната функционална връзка на трите величини можете да изчислите мощността на електрическата верига.

Съвкупни измервания - свързани са с решаването на система от уравнения, съставена от резултатите от едновременни измервания на няколко хомогенни величини. Решението на системата от уравнения позволява да се изчисли желаната стойност.

Съвместните измервания са измервания на две или повече нехомогенни физични величини за определяне на връзката между тях.

Кумулативните и съвместните измервания често се използват при измерването на различни параметри и характеристики в областта на електротехниката.

Според характера на изменението на измерваната величина в процеса на измерване се различават статистически, динамични и статични измервания.

Статистическите измервания са свързани с определяне на характеристиките на случайни процеси, звукови сигнали, нива на шум и др. Статичните измервания се извършват, когато измерената стойност е практически постоянна.

Динамичните измервания са свързани с такива величини, които претърпяват определени промени по време на процеса на измерване. Идеалните статични и динамични измервания са рядкост на практика.

Според количеството измервателна информация се разграничават единични и многократни измервания.

Единичните измервания са едно измерване на една величина, т.е. броят на измерванията е равен на броя на измерените величини. Практическото приложение на този вид измерване винаги е свързано с големи грешки, поради което трябва да се извършат поне три единични измервания и крайният резултат да се намери като средно аритметично.

Многократните измервания се характеризират с превишаване на броя на измерванията на броя на измерените стойности. Предимството на многократните измервания е значително намаляване на влиянието на случайни фактори върху грешката на измерване. измервателна метрологична скала

По назначаване SI се разделят на следните групи:

• мерки;
• измервателни преобразуватели;
• измервателни инструменти;
• измервателни инсталации;
• измервателни системи.

мярканаречен SI, предназначен да възпроизвежда и (или) съхранява физическо количество от един или повече дадени размери, чиито стойности са изразени в установени единици и са известни с необходимата точност.

Мерките са:

недвусмислен- възпроизвеждане на физическа величина със същия размер (тегло).

полисемантичен- възпроизвеждане на редица еднакви имена с различни размери (измервателна линийка).

Комплекти за измерване- набор от мерки, използвани не само поотделно, но и в различни комбинации, за да се възпроизведат редица подобни количества с различни размери (набор от теглилки, набор от крайни мерки).

Магазини за измерване- набор от мерки, комбинирани в едно конструктивно цяло, със специални превключватели, свързани с четящо устройство.

Линейни мерки- това са мерки, чийто размер се определя от разстоянието между осите на два измервателни хода.

Измервателни мерки- това са мерки, чийто размер се определя от разстоянието между две плоски взаимно успоредни стени на метален паралелепипед.

Стандартни пробипредставляват мярка за възпроизвеждане на единица стойност, характеризираща свойствата или състава на веществата и материалите (например проби за твърдост, грапавост, проби от стомана с удостоверено съдържание на химични елементи).

Моделни вещества- това са мерки, които са вещества с известни свойства, възпроизводими при условията на приготвяне, посочени в одобрената спецификация („чиста“ вода, „чисти“ газове, „чисти“ метали).

Измервателен преобразувател- това е SI, който служи за генериране на измервателна информация във форма, удобна за предаване на разстояние, съхранение, обработка, но не подлежи на пряко възприемане от наблюдателя.

Измервателните преобразуватели се класифицират според редица критерии.

По местоположение в измервателната верига преобразувателите се разделят на първични и междинни. Ако входната стойност на преобразувателя е измерена физическа величина, тогава измервателният преобразувател се нарича първичен. Структурно изолиран първичен преобразувател, от който се получават измервателни сигнали, се нарича сензор. Сензорът може да бъде поставен на значително разстояние от измервателния уред, който приема неговите сигнали. Междинните преобразуватели се намират в измервателната верига след първичната.

Според вида на входните и изходните стойности измервателните преобразуватели се разделят на:

• аналогов, преобразуващ една аналогова стойност в друга аналогова стойност;
• към аналогово-цифрови (ADC), предназначени за преобразуване на аналогов измервателен сигнал в цифров код;
• цифрово-аналогов (DAC), предназначен за преобразуване цифров кодкъм аналогова стойност.

Измервателният преобразувател се нарича предавателен преобразувател, ако е предназначен за дистанционно предаване на сигнал от измервателна информация. Примери за това са индуктивни или пневматични предаватели. Измервателен преобразувател, предназначен да променя стойност с определен брой пъти, се нарича мащабен преобразувател (например измервателен токов трансформатор, делител на напрежение, измервателен усилвател).

Измервателен уред- това е измервателен уред, предназначен да генерира сигнал за измервателна информация във форма, достъпна за възприятието на наблюдателя.

Измервателните инструменти представляват най-голямата група от SI и се класифицират по различни критерии. Най-разпространени са класификациите според вида на блоковата диаграма и метода за издаване на измервателна информация.

Според вида на блоковата схема устройствата се разделят на устройства с директно действие и устройства за сравнение.

В устройствата с директно действие се осигуряват едно или повече преобразувания на измервателни информационни сигнали хкъм изходната стойност Yв една посока от вход към изход, т.е. без обратна връзка. Примери за устройства с пряко действие са манометри, живачно-стъклени термометри, амперметри и др.

Устройствата за сравнение са измервателни устройства, предназначени за директно сравнение на измерената стойност хсъс стойността x0,и стойност на разликата DX = X - X 0използвани за получаване на резултата от измерването. Примери за устройства за сравнение са равнораменни везни, електрически измервателен потенциометър (компенсатор), компаратор за линейни мерки и др. При устройствата за сравнение мярката присъства в процеса на всяко измерване.

Според метода на издаване на измервателна информация средствата за измерване се разделят на показващи и записващи.

Показващите уреди позволяват отчитане на показанията; регистриране - броене, както и регистриране на измерената стойност като функция на времето или като функция на друга величина.

Показващите инструменти включват аналогови и цифрови инструменти.

Отчитащите устройства на аналоговите устройства се състоят от скала и стрелка, като показанията на тези устройства са непрекъсната функция на измерената стойност.

Скала на измервателните уреди- част от SI показващото устройство, което е подредена серия от знаци заедно с номерацията, свързана с тях. Знакът на скалата е знак на скалата SI (тире, зъб, точка и т.н.), съответстващ на някаква стойност на физическа величина. За цифровите везни самите числа са еквивалентни на знаците на скалата.

Стойност на делението на скалатае разликата между стойностите на величината, съответстващи на две съседни марки по скалата SI. Маркировките се нанасят върху скалата при калибриране на устройството, т.е. когато на неговия вход се подаде сигнал от изхода на примерна многозначна мярка. Някои от знаците на скалата са нанесени с цифрови стойности на количеството, подадено от изхода на мярката. Тези знаци стават цифрови.

Скалата SI има начална и крайна стойност. Те съответстват на най-малките и най-големите стойности на измерваната величина, които могат да бъдат отчетени по скалата SI. При измерване показанието се отчита от показващото устройство. Всеки SI се характеризира с диапазон от показания и диапазон от измервания. Диапазон на индикацияе диапазонът от стойности на скалата SI, ограничен от нейните начални и крайни деления . Обхват на измерванесе нарича диапазонът от стойности на физическо количество (PV), в рамките на който се нормализират границите на допустимата грешка на SI. Стойностите на количеството, които ограничават обхвата отдолу и отгоре (отляво и отдясно), се наричат ​​съответно долна и горна граница на измерване. Диапазонът на измерване винаги е по-малък или равен на диапазона на отчитане.

Настройка за измерване- това е набор от функционално комбинирани измервателни уреди (мерки, измервателни преобразуватели, измервателни уреди), предназначени за генериране на измервателни информационни сигнали и разположени компактно.

Измервателните инсталации се използват в лаборатории за научни изследвания, за контрол на качеството на материалите.

Настройка за измерване- набор от измервателни преобразуватели, измервателни уреди и спомагателни устройства, свързани помежду си чрез комуникационни канали, предназначени да генерират информация, удобна за автоматична обработка, предаване и използване в системи за управление.

Всички SI според изпълняваните метрологични функции са разделени на стандарти, работни стандарти и работни SI.

Стандартна единица за физическо количество- това е SI (или набор от SI), който осигурява възпроизвеждането и съхранението на единица, за да прехвърли нейния размер на по-ниски измервателни уреди съгласно схемата за проверка, официално одобрена по предписания начин. Работният стандарт е SI, който служи за проверка или калибриране на други измервателни уреди спрямо тях и е одобрен като работен стандарт.

Проверка- това е определянето от метрологичния орган на грешката на средствата за измерване и установяването на неговата годност за употреба.

Работни измервателни уредие SI, използван при технически измервания.

Схема за проверка- това е надлежно одобрен документ, който установява средствата, методите и точността на прехвърляне на размера на единиците от стандарта към работния SI. Основната част от схемата за проверка е метрологичната верига за прехвърляне на размери на единици от първичния еталон от работещ измервателен уред.

Методи за измерване.

Методи за измерване (MI)- начин за получаване на резултат от измерване чрез използване на принципите и средствата за измерване.

МИ се разделят на:

· Метод на пряка оценка - стойността на измерваната величина се взема директно от отчитащото устройство на измервателния уред с директно действие.

Предимство е скоростта на измерванията, което го прави незаменим за практическо приложение. Недостатъкът е ограничената точност.

· Метод за сравнение на мерките – измерената стойност се сравнява със стойността, възпроизведена от мярката. Пример: измерване на дължина с линийка.

Предимството е по-голямата точност на измерване, отколкото при метода на директна оценка. недостатък - високи разходивреме за действие.

· опозиционен метод - измерената величина и стойността, възпроизведена от мярката, едновременно действат върху сравнителното устройство, с помощта на което се установява съотношението между тези величини.

Например, претеглянето на везни с еднакви рамена, в които се измерва масата, се определя като сбор от масата на тежестите, които го балансират, и показанията на скалата на везните.

Предимството е намаляване на влиянието върху резултатите от измерването на фактори, които влияят върху изкривяването на измервателните информационни сигнали. Недостатъкът е увеличаването на времето за претегляне.

· Диференциален (разликов) метод - характеризира се с разликата между измерените и известни (възпроизводима мярка) стойности. Например измерване чрез сравнение с работен стандарт на компатор, извършено при проверка на мерки за дължина.

Предимството е, че резултатите се получават с висока точност, дори и с относително груби средства за измерване на разликата.

· Нулев метод - метод за сравнение с мярка, при който произтичащият ефект от излагането на сравнителното средство е сведен до нула.

· Метод на съответствие - метод за сравнение с мярка, при който разликата между стойностите на желаната и възпроизводима мярка за количества се измерва с помощта на съвпадението на скални знаци или периодични сигнали.

Предимство - методът ви позволява значително да увеличите точността на сравнение с мярката. Недостатъкът е цената за придобиване на по-сложни медии, необходимостта операторът да има професионални умения.

· метод на заместване - основава се на сравнение с мярка, при което измерената стойност се заменя с известна стойност, възпроизводима мярка, запазвайки всички условия непроменени. Например, претегляне с алтернативно поставяне на измерената маса и теглилки върху една и съща везна.

Предимства - грешката на измерване е малка, тъй като се определя основно от грешката на мярката и мъртвата зона на уреда (нула - индикатор). Недостатъкът е необходимостта от прилагане на многозначни мерки.

· Индиректен метод на измерване - измерване на физическото количество на един артикул, свързано с друго желано количество, определена функционална зависимост, с последващо изчисление чрез решаване на контрола. Индиректните методи се използват широко в методите за химично изпитване.

Предимства - възможност за измерване на количества, за които няма методи за пряка оценка или те не дават надеждни резултати или са свързани със значителни разходи. Недостатъци - увеличено време и разходи за измерване.

Физически вени. Единици за физически величини

Широкото развитие и разпространение на методите и средствата на метрологията доведе до създаването на цели системи от мерни единици на държавни и международни организации. В момента на всеобща глобализация ролята на метрологията и сложността на задачите нараства значително. Всяка качествена функция физически обектнаречена физическа величина (дължина, маса, скорост). Физическата величина има определен размер, който се изразява в мерна единица. Сред физическите величини има основни и преобразувани от основните. И двете физически величини образуват система от единици. AT различно времеИмаше различни системи от мерни единици. Система ISS - метър, килограм, секунда. Системата CGS включва сантиметър, грам, секунда и т.н. Въз основа на тях е изградена Международната система от единици (SI), която е приета на XI Международна конференция по мерки и теглилки през 1960 г. за въвеждане на единство в мерните единици в целия свят.

SI има седем основни единици, които могат да се използват за измерване на всички механични, електрически, магнитни, акустични, светлинни и химични параметри, както и характеристиките на йонизиращото лъчение. Основните SI единици са:

метър (m) - за измерване на дължина;

килограм (kg) - за измерване на маса;

секунда (s) - за измерване на времето;

ампер (A) - за измерване на сила електрически ток;

келвин (K) - за измерване на термодинамична температура;

mol (mol) - за измерване на количеството вещество;

кандела (cd) - за измерване на интензитета на светлината.

SI прие нова дефиниция на единицата за дължина - метър. Преди въвеждането на SI, линейните мерки, изработени от платинено-иридиева сплав и имащи X-образно напречно сечение, са били използвани като международни и национални стандарти на метъра. Метърът се определя при температура 20 ° C между осите на двата средни хода на мярката с точност ± 0,1 микрона.

AT нова системаединици от 1 m се изразява в дължините на вълните на светлинните вълни на атома на криптон, тоест се свързва с естествена стойност. Сега един метър е дължина, равна на 1 650 763,73 вакуумни дължини на вълната на радиация, съответстващи на оранжевата линия на спектъра на криптон-86. С новия еталон дължина от 1 м вече се възпроизвежда с грешка от 0,002 микрона, което е 50 пъти по-малко от грешката на стария изкуствен еталон на метъра.

Метод на измерване– прием или набор от методи за сравняване на измерената физическа величина и нейната единица в съответствие с реализирания принцип на измерване.

Методът на измерване обикновено се определя от дизайна на измервателните уреди. Има няколко основни метода за измерване: директна оценка, сравнение с мярка, диференциал или разлика, нула, контакт и безконтакт.

Измервателният инструмент и методите за неговото използване заедно образуват метода на измерване. Според метода за получаване на стойностите на измерените величини се разграничават два основни метода за измерване: методът на пряка оценка и методът на сравнение с мярката.

Метод на пряка оценка- метод на измерване, при който стойността на дадена величина се определя директно от отчитащото устройство на измервателно устройство с директно действие.

Например, измервайки дължината с линийка, размерите на частите - с микрометър, шублер, получаваме стойността на размера

Фигура 7.1– Схема на измерванията чрез сравняване с мярка

Метод за сравнение на мерките- метод на измерване, при който измерената стойност се сравнява със стойността, възпроизведена от мярката. Например за измерване на височината Лдетайли 1 (фиг.7.1) миниметър 2 фиксирани в стелажа. Стрелката на миниметъра е настроена на нула според всяка проба (набор от крайни мерки 3), висок Н,равна на номиналната височина Лизмерена част. След това преминете към измерване на партиди от части. Относно точността на размерите Лсъди се по отклонението ±∆ на стрелката на миниметъра спрямо нулевата позиция.

В зависимост от връзката на показанията на инструмента с измереното физическо количество, измерванията се разделят на преки и непреки, абсолютни и относителни.

При директенпри измерването желаната стойност на количеството се намира директно в процеса на измерване, например измерване на ъгъл с гониометър, диаметър - с шублер, маса - на скала за набиране.

При непрякизмерване, стойността на дадено количество се определя въз основа на връзката между това количество и количествата, подложени на директни измервания, например определяне на средния диаметър на резбата с помощта на три проводника на вертикален уред за измерване на дължината, ъгълът с помощта на синусоидална линийка и др.

При измерване на линейни величини, независимо от разглежданите методи, има контактни и безконтактни методи за измерване.

метод за контактсе извършва чрез контакт между измервателните повърхности на инструмента или устройството и проверявания детайл. Неговият недостатък е необходимостта от определено усилие по време на измерване, което причинява допълнителни грешки (например измервания с шублер, микрометър, лостово-механични устройства).

безконтактен методтой е лишен от недостатъка на контакта, тъй като по време на процеса на измерване няма контакт между контролния инструмент и продукта. Това е тест на проектори, микроскопи, използване на пневматични устройства.

Измерването на повърхностите на детайли със сложна геометрична форма (резби, шлицови връзки) може да се извършва както елемент по елемент, така и по комплексен метод.

по елементен метод,например нишката със среден диаметър се проверява с помощта на трижилен метод, външният диаметър се проверява с микрометър, ъгълът на профила се проверява с помощта на универсален микроскоп.

Комплексен методИзползват се при контрол на резби с помощта на резбови тапи и пръстени за завинтване, като същевременно проверяват стъпката, ъгъла на профила и средния диаметър на резбата.

Средствата за измерване (инструменти) се класифицират според тяхното предназначение, структурни и функционални характеристики и технологични особености на производство. В заводи, специализирани работилници и цехове се произвеждат следните групи измервателни уреди.

1. Оптични устройства:

а) инструменти за измерване на дължини и ъгли - измервателни уреди, профилометри, сферометри, инструментални и универсални измервателни микроскопи, линейни измервателни машини, оптични делителни глави, гониометри,

рефрактометри, автоколимационни тръби, катетометри и др.;

б) микроскопи (бинокулярни, интерферентни, биологични и др.);

в) уреди за наблюдение - галилеев и призмен бинокъл, стереотръби, перископи;

г) геодезически инструменти - нивелири, теодолити, светлинни далекомери;

д) призмени и дифракционни спектрални уреди - микрофотометри, интерферометри, спектропрожектори.

2. Лостово-оптични устройства: оптиметри, ултраоптиметри и др.

3. Лостово-механични устройства:

а) всъщност лост (минимери и др.);

б) зъбни колела (индикатори тип часовник и др.);

в) лостово-зъбни (микрометри и др.);

г) лост-винт (индикатор-микрометър);

д) с пружинно предаване (микрокатори и др.).

4. Пневматични инструменти с манометър и ротаметър.

5. Механични устройства:

а) пунктиран, оборудван с нониус (калибрени инструменти и универсални гониометри);

б) микрометрични, базирани на използването на винтова предавка (микрометри, микрометрични вътрешни измервателни уреди, дълбокомери и др.).

6. Електрифицирани устройства (индуктивни, капацитивни, фотоелектрически и др.).

7. Автоматични устройства: контролни и управляващи машини за сортиране, устройства за активно управление и др.

Вид на измервателните уреди- това е набор от измервателни уреди, предназначени за измерване на този вид физическа величина.

Видът на измервателните уреди може да включва няколко вида. Например амперметрите и волтметрите (като цяло) са видове измервателни уреди, съответно за силата на електрическия ток и напрежението.

Устройство за четенепоказващото устройство може да има скала и стрелка. показалецтой е направен под формата на стрелка, светлинен лъч и др. Понастоящем широко се използват устройства за четене с цифрова индикация. Мащабпредставлява набор от знаци и някои от тях имат референтни номера или други символи, съответстващи на редица последователни стойности на дадено количество. Разликата между две съседни мащабни марки се нарича мащабно деление.

Скален интервале разстоянието между две съседни скални знаци. Повечето измервателни уреди имат интервал на разделяне от 1 до 2,5 mm.

Фигура 7.2– Мащабни диапазони

Стойност на делението на скалатае разликата в стойностите на количествата, съответстващи на две съседни марки на скалата. Например (вижте фиг.), индикаторът има стойност на делене 0,002 mm.

Първичени крайна стойност на скалата (граница на измерване)са съответно най-малките и най-голяма стойностизмерена стойност, посочена върху скалата, характеризираща възможностите на скалата на средството за измерване и определяща обхвата на показанията.

1.5 Грешка в измерването и нейните източници

Когато се анализира измерване, истинските стойности на физическите величини се сравняват с резултатите от измерването. Отклонение ∆ на резултата от измерването хот истинската стойност Qизмерената величина се нарича грешка при измерване:

∆=X-Q.

Грешките при измерване обикновено се класифицират според причината за възникването им и според вида на грешките. В зависимост от причините за появата се разграничават следните грешки при измерване.

Грешка в методае компонент на грешката на измерване, която е следствие от несъвършенството на метода на измерване. Общата грешка на метода за измерване се определя от съвкупността от грешки на отделните му компоненти (отчитания на инструмента, крайни измервателни уреди, температурни промени и др.).

Грешка в преброяването- компонент на грешката на измерване, която е резултат от недостатъчно точно отчитане на показанията на измервателния уред и зависи от индивидуалните способности на наблюдателя.

Инструментална грешкае компонентът на грешката на измерване, който зависи от грешките на използваните измервателни уреди. Има основни и допълнителни грешки на измервателния уред. пер основна грешкаприемете грешката на използвания измервателен уред при нормални условия. Допълнителна грешкае сумата от допълнителните грешки на измервателния преобразувател и мярката, причинена от отклонението от нормалните условия.

Ако температурата на изпитвания продукт се различава от температурата, при която се извършва контролът, това ще доведе до грешки, произтичащи от топлинно разширение. За да се избегне появата им, всички измервания трябва да се извършват при нормална температура (+20°C).

Неточност при инсталиране на частв контрола и грешки при инсталиране на устройствотосъщо оказват влияние върху точността на измерване. Например, когато измервате, дебеломерът трябва да бъде поставен перпендикулярно на повърхността, която се измерва. Възможно е обаче да има изкривявания в процеса на измерване, което води до грешки в измерването.

Към изброените грешки могат да се добавят грешки, възникващи при изчисляване на размера от изпълнителя поради негови субективни данни, грешки от липсата на плътност на контакт между измервателните повърхности и продукта.

Всички грешки при измерване са разделени по вид на систематични, случайни и груби.

Под систематиченразбира грешки, които са постоянни или редовно се променят по време на повтарящи се измервания на едно и също количество. Случаенгрешки - компоненти на грешките на измерване, които се променят произволно по време на многократни измервания на една и съща стойност. Да се грубвключват случайни грешки, които са значително по-големи от очакваните при дадените условия на измерване (например неправилно отчитане на скалата, удари и удари на устройството).

Калибриране - установяване на метрологични характеристики на средства за измерване, които не са обект на държавен метрологичен надзор; калибрирането се извършва от лаборатории за калибриране.

Прагът на чувствителност (отклик) е най-малкото увеличение на входната стойност, което предизвиква забележима промяна в изходната стойност.

Елементарна грешка е такъв компонент на грешката, който в даден анализ не е необходимо да се разделя допълнително на компоненти. Универсални методиняма системни грешки. Затова се използват различни методи за тяхното намаляване или премахване. Грубите грешки на резултатите от измерването се изключват, като се използва критерият за необичайни резултати, за който вземам интервала спрямо центъра на разпределение в части от стандартното отклонение. Обикновено, ако измерената стойност е по-голяма от 3 σ, тогава такова отклонение се нарича аномално.

За да се осигури метрологично единство на измерванията, метрологичното сертифициране на измервателното оборудване се извършва в измервателни лаборатории.

Проверка- определяне на годността на средството за измерване за използване въз основа на съответствието на експериментално определените метрологични характеристики и контрол с установените изисквания.

Основната метрологична характеристика на измервателния уред, определена по време на проверката, е неговата грешка. По правило се установява въз основа на сравнение на калибрирания измервателен уред с примерен измервателен уред или стандарт, т.е. с по-точен уред, предназначен за проверка.

Има проверки: държавни и ведомствени, периодични и независими, извънредни и инспекционни, комплексни, поелементни и др. Проверката се извършва от метрологични служби, които имат право да правят това по предписания начин. Проверката се извършва от специално обучени специалисти, притежаващи сертификат за право на извършване.

Резултатите от проверката на средствата за измерване, признати за годни за употреба, се документират чрез издаване на сертификати за проверка, прилагане на знак за проверка и др. Всички средства за измерване, използвани в националната икономика, подлежат на проверка.

В предприятията основното средство за запазване на мерките за дължина са крайните мерки. Всички сервизни средства за измерване подлежат на проверка в контролно-измервателни лаборатории с образцови средства за измерване.

Средство за измерване (МИ) е техническо средство, предназначено за измервания, имащо нормализирани метрологични характеристики, възпроизвеждащо или съхраняващо единица физическа величина, чийто размер се приема непроменен за известен интервал от време.

Горното определение изразява същността на измервателния уред, който, първо, съхранява или възпроизвежда единицата, и второ, тази единица е непроменена. Тези най-важни фактори определят възможността за извършване на измервания, т.е. направи технически инструмент средство за измерване. Това средство за измерване се различава от другите технически устройства. Средствата за измерване включват мерки, измервателни: преобразуватели, инструменти, инсталации и системи.

Мярка за физическо количество е измервателен уред, предназначен да възпроизвежда и (или) съхранява физическо количество от едно или повече дадени измерения, стойностите на които са изразени в установени единици и са известни с необходимата точност. Примери за мерки: теглилки, измервателни резистори, крайни мерки за дължина, източници на радионуклиди и др. Мерките, които възпроизвеждат физически величини само с един размер, се наричат ​​еднозначни (тегло), няколко размера са многозначни (милиметрична линийка - ви позволява да изразите дължина както в mm, така и в cm). Освен това има комплекти и списания с мерки, например списание за капацитет или индуктивност. При измерване с помощта на мерки, измерените стойности се сравняват с известни стойности, които могат да бъдат възпроизведени от мерките. Сравнението се извършва по различни начини, като най-често срещаното средство за сравнение е компаратор, предназначен да сравнява мерки на хомогенни количества. Пример за компаратор е балансирана скала. Мерките включват стандартни проби и образцови вещества, които са специално проектирани тела или проби от вещество с определено и строго регламентирано съдържание, едно от свойствата на което е величина с известна стойност. Например проби за твърдост, грапавост.

Измервателният преобразувател (МП) е техническо средство с нормативни метрологични характеристики, което се използва за преобразуване на измерена стойност в друга стойност или измервателен сигнал, удобен за обработка, съхранение, индикация или предаване. Информацията за измерване на изхода на IP по правило не е достъпна за директно възприемане от наблюдателя. Въпреки че IP са структурно отделни елементи, те най-често се включват като съставни частив по-сложни измервателни уреди или инсталации и нямат самостоятелно значение по време на измерванията.

Стойността за преобразуване, подадена към измервателния преобразувател, се нарича входна стойност, а резултатът от преобразуването се нарича изходна стойност. Съотношението между тях се дава от функцията на трансформация, която е основната му метрологична характеристика. За директно възпроизвеждане на измерената стойност се използват първични преобразуватели, които се влияят пряко от измерената стойност и в които се извършва трансформацията на измерената стойност за нейното по-нататъшно преобразуване или индикация. Пример за първичен преобразувател е термодвойка във верига на термоелектрически термометър. Един вид първичен преобразувател е сензорът - структурно обособен първичен преобразувател, от който се приемат измервателни сигнали ("дава" информация). Сензорът може да бъде поставен на значително разстояние от измервателния уред, който приема неговите сигнали. Например сензор за сонда за времето. В областта на измерванията на йонизиращо лъчение детекторът често се нарича сензор.

По естеството на преобразуването IP могат да бъдат аналогови, аналогово-цифрови (ADC), цифрово-аналогови (DAC), т.е. преобразуване на цифров сигнал в аналогов или обратно. В аналоговата форма на представяне сигналът може да приема непрекъснат набор от стойности, тоест той е непрекъсната функция на измерената стойност. В цифрова (дискретна) форма се представя като цифрови групи или числа. Примери за IP са измервателни токови трансформатори, съпротивителни термометри.

Измервателното устройство е измервателен уред, предназначен да получава стойностите на измерено физическо количество в определен диапазон. Измервателното устройство представя измервателната информация във вид, достъпен за прякото възприятие от наблюдателя.

Според метода на индикация се разграничават показващи и записващи устройства. Регистрацията може да се извърши под формата на непрекъснат запис на измерената стойност или чрез отпечатване на показанията на инструмента в цифров вид.

Устройствата с директно действие показват измерената стойност на показващото устройство, което има градуировка в единици на тази стойност. Например амперметри, термометри.

Компараторите са предназначени да сравняват измерените величини с величини, чиито стойности са известни. Такива устройства се използват за измервания с по-голяма точност.

По действие измервателните уреди се разделят на интегриращи и сумиращи, аналогови и цифрови, самозаписващи и печатащи.
Измервателна инсталация и система - набор от функционално комбинирани мерки, измервателни уреди и други устройства, предназначени за измерване на една или повече величини и разположени на едно място (инсталация) или на различни места на измервателния обект (система). Измервателните системи, като правило, са автоматизирани и по същество осигуряват автоматизация на процесите на измерване, обработка и представяне на резултатите от измерването. Пример за измервателни системи са автоматизираните системи за радиационен мониторинг (ASRK) в различни съоръжения за ядрена физика, като например ядрени реактори или ускорители на заредени частици.

Според метрологичното предназначение средствата за измерване се делят на работни и еталони.

Работен SI - измервателен уред, предназначен за измервания, които не са свързани с прехвърляне на размер на единица към други измервателни уреди. Работният измервателен уред може да се използва и като индикатор. Индикаторът е технически инструмент или вещество, предназначено да установи наличието на някаква физическа величина или да превиши нейната прагова стойност. Индикаторът няма стандартизирани метрологични характеристики. Примери за индикатори са осцилоскоп, лакмусова хартия и др.

Еталон - измервателен уред, предназначен да възпроизвежда и (или) съхранява единица и да прехвърля нейния размер на други измервателни уреди. Сред тях е възможно да се отделят работни стандарти от различни категории, които преди това са били наричани примерни измервателни уреди.

Класификацията на измервателните уреди се извършва и по различни други критерии. Например по видове измервани величини, по вид скала (с равномерна или неравномерна скала), по връзка с обекта на измерване (контактна или безконтактна).

Федералният закон "За осигуряване на единството на измерванията" от 27 април 1993 г. урежда отношенията, свързани с осигуряването на единството на измерванията в Руска федерация, в съответствие с Конституцията на Руската федерация.

Основните членове на закона установяват:

• основни понятия, използвани в закона;
• организационна структура на държавното управление чрез осигуряване на еднаквост на измерванията;
• нормативни документи за осигуряване на еднаквост на измерванията;
• единици за величини и държавни еталони за единици за величини;
• средства и методи за измерване.

Законът определя Държавната метрологична служба и други служби за осигуряване на единството на измерванията, метрологичните служби на държавните органи и юридическите лица, както и видовете и областите на разпространение на държавния метрологичен контрол и надзор.

Отделни членове от закона съдържат разпоредби за калибриране и сертифициране на средства за измерване и установяват видове отговорност за нарушение на закона.

Формирането на пазарни отношения остави своя отпечатък върху члена от закона, който определя основата за дейността на метрологичните служби на държавните правителства и юридическите лица. Проблеми с дейността структурни подразделенияметрологичните услуги в предприятията се стимулират с чисто икономически методи.

В тези области, които не се контролират от държавни органи, а Руска система за калибриране, също насочени към осигуряване на еднаквост на измерванията. Госстандартът на Руската федерация назначи Департамента за техническа политика в областта на метрологията като централен орган на руската система за калибриране.

Наредбата за лицензиране на метрологичните дейности е насочена към защита правата на потребителите и обхваща областите, подлежащи на държавен метрологичен контрол и надзор. Правото за издаване на лиценз се предоставя изключително на органите на Държавната метрологична служба.

Законът създава условия за взаимодействие с международните и националните измервателни системи на чужди държави. Това е необходимо преди всичко за взаимното признаване на резултатите от изпитванията, калибрирането и сертифицирането, както и за използването на световния опит и тенденции в съвременната метрология.

Разглеждат се въпроси на теорията и практиката за осигуряване на еднаквостта на измерванията метрология.Метрологията е наука за измерванията, методите и средствата за осигуряване на тяхното единство и начините за постигане на необходимата точност.

Метрологията е от голямо значение за развитието на природните и техническите науки, тъй като повишаването на точността на измерванията е едно от средствата за подобряване на начините за разбиране на природата от човека, откритията и практическото приложение на точни знания.

За да осигури научно-технически прогрес, метрологията трябва да изпреварва в развитието си други области на науката и технологиите, тъй като за всяка от тях точните измервания са един от основните начини за подобряването им.

Основните задачи на метрологията са:

• установяване на единици за физични величини, държавни еталони и образцови средства за измерване;
• разработване на теория, методи и средства за измерване и контрол; осигуряване на единството на измерванията;
• разработване на методи за оценка на грешките, състоянието на средствата за измерване и контрол;
• разработване на методи за прехвърляне на размери на единици от еталони или примерни измервателни уреди към работещи измервателни уреди.

чрез измерванее набор от операции за използване на техническо средство, което съхранява единица от физическа величина, осигурявайки съотношение на измерената величина към нейната единица (сравнение) и получаване на стойността на тази величина. Измерванията трябва да се извършват в общоприети единици.

Метрологично осигуряване(МО) - създаването и прилагането на научни и организационни основи, технически средства, правила и разпоредби, необходими за постигане на единство и необходимата точност на измерванията.

Списъкът с основните задачи на метрологичната поддръжка в технологиите включва:

• определяне на пътища за най-ефективно използване на научно-техническите постижения в областта на метрологията;
• стандартизация на основните правила, разпоредби, изисквания и норми за метрологична поддръжка;
• хармонизиране на инструменти и методи за измерване, извършване на съвместни измервания с използване на местно и чуждестранно оборудване (интеркалибриране);
• определяне на рационална номенклатура на измерваните параметри, установяване на оптимални стандарти за точност на измерване, процедура за избор и присвояване на средства за измерване;
• организиране и провеждане на метрологични изследвания на етапите на разработване, производство и изпитване на продуктите;
• разработване и прилагане на съвременни измервателни методи, техники и измервателни инструменти;
• автоматизация на събирането, съхранението и обработката на измервателна информация;
• осъществяване на ведомствен контрол върху състоянието и използването на образцови, работни и нестандартни средства за измерване в предприятията от индустрията;
• извършване на задължителна държавна или ведомствена проверка на средства за измерване, техния ремонт;
• осигуряване на постоянна готовност за измервания;
• развитие на метрологичното обслужване на индустрията и др.

Физическо количество -едно от свойствата на физически обект (физическа система, явление или процес), което е качествено общо за много физически обекти, но количествено индивидуално за всеки от тях.

За всяка от физическите величини трябва да се зададе мерна единица, като трябва да се има предвид, че много физически величини са свързани помежду си чрез определени зависимости. Следователно само част от физическите величини и техните единици могат да бъдат определени независимо от другите. Такива количества се наричат основен. Производнафизическа величина - физическа величина, включена в системата от физически величини и определена чрез основните физични величини на тази система.

Набор от физически величини, формирани в съответствие с приетите принципи, когато някои количества се приемат като независими, а други се определят като функции на независими величини, се нарича система от единици за физични величини.Единицата на основната физическа величина е основна единицасистеми. Международна система от единици (система SI; SI - от френски. Systeme International -Международната система от единици) е приета от XI Генерална конференция по мерки и теглилки през 1960 г.

Системата SI се основава на седем основни и две допълнителни физически единици. Основни единици: метър, килограм, секунда, ампер, келвин, мол и кандела (Таблица 1.1).

метър -дължината на пътя, изминат от светлината във вакуум за времеви интервал от 1/299 792 458 секунди.

килограм -единица маса, определена като масата на международния прототип на килограма, който е цилиндър, направен от сплав от платина и иридий.

Второе равно на 9 192 631 770 периода на излъчване, съответстващи на енергийния преход между две нива на свръхфината структура на основното състояние на атома цезий-133.

усилвател -силата на непроменлив ток, който, преминавайки през два успоредни праволинейни проводника с безкрайна дължина и незначителна площ кръгло сечение, разположени на разстояние 1 m един от друг във вакуум, биха предизвикали сила на взаимодействие, равна на 2 10" 7 N (нютона) върху всеки участък от проводника с дължина 1 m.

Таблица 1.1.Международни единици SI

Келвин -единица за термодинамична температура, равна на 1/273,16 от термодинамичната температура на тройната точка на водата, т.е. температурата, при която трите фази на водата - пара, течност и твърдо вещество - са в динамично равновесие.

Молец -количеството вещество, съдържащо толкова структурни елементи, колкото се съдържа в проба въглерод-12 с тегло 0,012 kg.

кандела -интензитет на светлината в дадена посока на източник, излъчващ монохроматично лъчение с честота 540 10 12 Hz, чиято енергийна сила на излъчване в тази посока е "/ 683 W / sr (sr - стерадиан).

Допълнителните единици на системата SI са предназначени и използвани за формиране на единици ъглова скорост, ъглово ускорение. Допълнителните физически величини на системата SI включват плоски и плътни ъгли.

радиан (рад) -ъгълът между два радиуса на окръжност, чиято дължина на дъгата е равна на този радиус. В практически случаи често се използват следните единици за измерване на ъглови стойности:

степен - 1 ° \u003d 2l / 360 rad \u003d 0,017453 rad;

минута - 1" \u003d 1 ° / 60 \u003d 2.9088 10 4 rad;

второ - 1" \u003d G / 60 \u003d 1 ° / 3600 \u003d 4.8481 10 "6 rad;

радиан - 1 рад = 57°17"45" = 57.2961° = (3.4378 10 3)" = (2.0627 10 5)".

Стерадиан (сряда) -плътен ъгъл с връх в центъра на сфера, който изрязва област на нейната повърхност, равен на площтаквадрат със страна, равна на радиуса на сферата.

Производните единици на системата SI се образуват от основни и допълнителни единици. Производните единици са кохерентни и несвързани. съгласуваннаречена производна единица за количество, свързана с други единици на системата чрез уравнение, в което численият фактор е единица (например скорост иуниформа праволинейно движениесвързани с дължината на пътя / и времето Tсъотношение и =//G). Други производни единици - несвързан.В табл. 1.2 показва основните производни единици.

Размерността на физическото количество е една от най-важните му характеристики, която може да се определи като буквален израз, който отразява връзката на дадено количество с количествата, които се приемат като основни в разглежданата система от величини. В табл. 1.2 за величините са приети следните размери: за дължина - b, маса - M, време - T, сила на електрически ток - I. Размерите се записват главни буквии отпечатан с латински шрифт.

Сред несистемните единици, които са широко разпространени, отбелязваме киловатчас, амперчас, градус по Целзий и др.

Съкращенията за единици, както международни, така и руски, наречени на велики учени, се пишат с главни букви; например ампер - А; ом - Ом; волт - V; фарад - F. За сравнение: метър - m, секунда - s, килограм - kg.

Използването на целочислени единици не винаги е удобно, тъй като в резултат на измерванията техните стойности са твърде големи или малки. Следователно в системата SI се установяват десетични кратни и подкратни, които се образуват с помощта на множители. Префиксите съответстват на десетичните множители

Таблица 1.2. SI производни единици

(Таблица 1.3), които се изписват заедно с името на основната или производна единица, например: километър (km), миливолт (mV), мегахерц (MHz), наносекунда (ns).

Ако една физическа единица е цял брой пъти по-голяма от системна единица, тя се извиква множествена единицанапример килохерци (10 3 Hz). подкратна единицафизическа величина - единица, която е цяло число пъти по-малка от системната, например микрохенри (KG 6 Gn).

Мярка за физическа величинаили просто мярканаречен измервателен уред, предназначен да възпроизвежда и (или) съхранява физическо количество от един или повече дадени размери, стойностите на които са изразени в установени

Таблица 1.3.Множители и префикси за образуване на десетични кратни и подкратни на единици SI

единици и са известни с необходимата точност. Има следните видове мерки:

• недвусмислена мярка -мярка, която възпроизвежда физична величина със същия размер (например теглилка от 1 kg);
• многозначна мярка -мярка, която възпроизвежда физическа величина с различни размери (например прекъсната мярка за дължина);
• набор от мерки -набор от мерки с еднакъв физически размер, но с различни размери, предназначени за практическа употреба, както поотделно, така и в различни комбинации (например набор от мерни блокове);
• магазин за измерване -набор от мерки, структурно комбинирани в едно устройство, в което има устройства за свързването им в различни комбинации (например магазин за електрически съпротивления).

Електрически измервателни урединаричани електрически измервателни уреди, предназначени да генерират информация за стойностите на измереното количество във форма, достъпна за пряко възприемане от наблюдателя, например амперметър, волтметър, ватметър, фазомер.

измервателни преобразувателинаричани електрически измервателни уреди, предназначени да генерират измервателна информация във форма, удобна за предаване, по-нататъшно преобразуване, обработка или съхранение, но неподлежаща на пряко възприемане от наблюдателя. Измервателните преобразуватели могат да бъдат разделени на два типа:

• електрически към електрически преобразуватели, като шунтове, делители или усилватели на напрежение, трансформатори;
• преобразуватели на неелектрически величини в електрически, например термоелектрически термометри, термистори, тензодатчици, индуктивни и капацитивни преобразуватели.

Електроизмервателна инсталациясе състои от множество измервателни уреди (мерки, измервателни уреди, измервателни преобразуватели) и спомагателни устройства, разположени на едно място. С помощта на такива инсталации е възможно в някои случаи да се правят по-сложни и по-точни измервания, отколкото с помощта на отделни измервателни уреди. Електрическите измервателни инсталации се използват широко, например, за проверка и калибриране на електрически измервателни уреди и тестване на различни материали, използвани в електрически конструкции.

Измерване Информационни системи са набор от измервателни уреди и спомагателни устройства, свързани помежду си чрез комуникационни канали. Те са предназначени за автоматично получаване, предаване и обработка на измервателна информация от много източници.

В зависимост от начина на получаване на резултата измерванията се разделят на преки и непреки.

Директеннаречени измервания, резултатът от които се получава директно от експериментални данни. Примери за директни измервания: измерване на ток с амперметър, дължина на част с микрометър, маса на везни.

непряксе наричат ​​измервания, при които търсената стойност не се измерва директно, а нейната стойност се намира въз основа на резултатите от преките измервания на други физични величини, които са функционално свързани с търсената стойност. Например мощност Рв постояннотокови вериги се изчислява по формулата R \u003d W,волтаж ив този случай измервайте с волтметър, а тока / - с амперметър.

В зависимост от съвкупността от техники за измерване, всички методи се разделят на методи за директна оценка и методи за сравнение.

Под метод на пряка оценкаразбират метода, чрез който измерената стойност се определя директно от четящото устройство на измервателно устройство с директно действие, т.е. устройство, което преобразува измервателния сигнал в една посока (без използване на обратна връзка), например измерване на ток с амперметър. Методът на пряка оценка е прост, но има относително ниска точност.

метод за сравнениенаречен метод, чрез който измерената стойност се сравнява със стойността, възпроизведена от мярката. отличителен белегМетодът на сравнение е прякото участие на мярката в процеса на измерване, например измерване на съпротивлението чрез сравняване с мярка за съпротивление - примерна намотка за съпротивление, измерване на маса на везна с тежести. Сравнителните методи осигуряват по-голяма точност на измерване от методите за директна оценка, но това се постига с цената на усложняване на процеса на измерване.