Термины и определения. Метрология –наука об измерениях, методах, средствах обеспечения их единства и способах достижения требования точности

Метрология – наука об измерениях, методах, средствах обеспечения их единства и способах достижения требования точности. Она базируется на системе ГОСТов «ГСЕИ» (государственная система обеспечения единства измерений) ≈ 50 ГОСТов. В Украине ДСТУ (державні стандарти України).

В курсе рассмотрим только прикладную метрологию применимую в технической сфере деятельности. Основные термины и определения, необходимые для применения в прикладной метрологии, находятся в ГОСТ 16263-70 «Метрология. Термины и определения».

Измерение – нахождение значения измеряемой величины (ИВ) с помощью специальных технических средств измерения (СИ).

Рис.1.1. Общая схема решений измерительной задачи в прикладной метрологии

Объект измерения (ОИ) – техническое устройство, один из параметров которого неизвестный и подлежит определению в результате измерения.

– измеряемая величина.

– истинное значение измеряемой величины, оно неизвестно.

ξ_ј – влияющая величина (ВВ). Это физические параметры ОИ, которые не измеряются, но влияют на результат измерения; как правило, наличие ВВ ухудшает точность результата измерений.

- результат измерения (РИ) – числовое значение измеряемой величины, получаемое путем его измерения. Поскольку реальные значения нельзя выполнить с абсолютной точностью, то РИ является числовой оценкой (≈ значение) ИВ полученное экспериментальным путём.

Средства измерения (СИ) – технические средства, с помощью которых осуществляется измерения. Данное СИ должно быть, по возможности, стандартизированным или разрешенным к применению данного вида измерений. Оно должно обладать известной наперёд точностью (погрешностью).

Метод измерения (МИ) – это рекомендуемая для данной измерительной задачи процедура взаимодействия СИ с ОИ, обеспечивающая требования результата измерений с заданной точностью. Как правило, рекомендуем МИ изложен в руководстве по применению СИ.

Критерием правильности полученного результата измерений (РИ) является точность измерений. Однако, в метрологии понятие «точность» является качественным понятием и не носит конкретного степени значения. Реально практически всегда необходимо иметь количественную цифровую оценку точности измерения, которую определяют погрешностью измерения (ПИ).

ПИ Δ – разность между результатом измерения и истинным значением ИВ.

(1.1)

Чем меньше погрешность Δ, тем ближе результат к истинному значению, тем выше точность. Следовательно, точность – есть величина пропорциональная погрешности.

~ (1.2)

Из (1.2) следует, что метрологическая задача повышения точности измерения всегда приводит к задаче уменьшения погрешности измерения, а задача обеспечения заданной точности – к задачи заданной погрешности измерения (ПИ).

ПИ:

Формула (1.1) показывает, что при неизвестном истинном значении ИВ для решения задачи необходимо:

- или принять в качестве истинного значения действительное значение, которое в данной задаче может быть принятое за истинное; после этого провести измерения действительной величины и на основании чего оценить погрешность в виде числа , где

, (1.3)

после этого провести измерения ИВ по схеме 1.1;

- или выбрать такие средства измерения и МИ, которые гарантируют получение РИ с требованной наперёд погрешностью.

Рис.1.2. Виды измерения по способу получения результатов измерения

ПИ – измерение, при котором искомое значение измерения величины находиться из опытных данных, без исходной математической зависимости.

Пример:

- измерение массы на циферблатных весах;

- измерение длины линейки;

- измерение температуры термометром.

При ПИ результат измерения находят непосредственным сравнением искомой величины с мерой.

Мера – средство измерения для воспроизведения физической величины заданного размера.

Пример: гиря; шкала линейки, весов.

При ПИ в качестве меры выступает шкалы с соответствующей измеряемой величины размерностей.

КИ – измерение, при котором искомое значение ИВ находят на основании известной математической зависимостью между этой величиной и величинами произвольным прямым величинам.

Если величина не поддается ПИ, а связана с другими величинами зависимостью:

, то результат измерения величины вычисляют после проведения ПИ величин, т. е. РИ

, (1.4)

При КИ погрешность результата косвенного измерения всегда больше, чем погрешности ПИ.

СКИ – проводимые одновременно измерение нескольких одноименных величин, при которых искомое значение измеряемых величин находят решение системы уравнений получаемых при ПИ различных сочетаний величин.

Пример: необходимо найти . Нет средства измерения, однако, есть средство, которое измеряет суммы, тогда получаем систему уравнений:

Погрешность СИ больше погрешностей ПИ. СКИ используется редко.

СмИ – производимые одновременно двух или нескольких не одноименных для нахождения зависимостей между ними.

Пример 1: определение температурного коэффициента линейного расширения материала.

, (1.5)

, , -- температурный коэффициент.

Для определения необходимо в соответствии с рис.1.3 необходимо в термокамере (ТК) задавать различные температуры и одновременно производить измерение температуры и линейного образца, после чего измерять измерение температуры и измерение .

(1.6)

Пример 2: проверка ТК резистора.

Рис.1.3.

(1.7)

погрешность СМИ >ПИ

По способу выражения РИ различают абсолютный и относительный.

Абсолютное – основанное на ПИ одной или нескольких основных ИВ и (или) использовании значении физической const., измеряемой линейкой, измеряемой силы с мерой массы.

, = 9,8106 м/c²

Относительное – отношение величины одноименной величины играющих роль единицы или изменении величины по отношению к одноименной принимаемой за исходную. Изменение частоты на осциллографе.

Дата добавления: 2014-01-07