МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ, СЕРТИФИКАЦИЯ

 

 Соотношение между градусом Фаренгейта и градусом Цельсия имеет вид: 

 1°  F =

° C 

 Перевод температуры  Фаренгейта в температуру Цельсия  осуществляется по уравнению  

 

= ( – 32 ° ) 

 Перевод в  температуру по Кельвину ( ) из температуры по Цельсию ( ) осуществляется по уравнению: 

 

= + 273,15 

Глава 2. Основные понятия измерений и средства измерений. 

2.1. Основные понятия  измерений. 

  По способу  получения информации измерения  разделяются на следующие виды:

1. Прямые измерения

  Различают  следующие методы прямых измерений  :

- Метод непосредственной  оценки, при которой значение  величины определяется непосредственно  по отчетному устройству измерительного  прибора (амперметры, вольтметры и тд.).

- Метод сравнения  с мерой, глее используемую  величину сравнивают с величиной  воспроизводимой мерой (гири, линейка).

- Дифференциальный, который характеризуется измерением  разности между измеряемой и  известной величинами. Метод позволяет  получить результат высокой точности при использовании относительно грубых СИ.

2. Косвенные измерения, при которых искомое значение величины определяют на основании результатов прямых измерений других ФВ, связанных с искомой известной функциональной зависимостью.

Например, мощность электрической цепи определяется путем измерения силы тока амперметром и напряжения с помощью вольтметра. P = I·U 

3. Совокупные  измерения, при которых проводятся одновременно измерения нескольких однородных величин с определением искомой величины путем решения системы уравнений. Например, измерения значения взаимоиндуктивности М между двумя катушками индуктивности. Сначала определяют общую индуктивноть катушек, когда их магнитные поля складываются, а затем, когда их магнитные поля вычитаются. Решая получившуюся систему двух уравнений, находим искомую взаимоиндуктивность, т. е. если индуктивности катушек, соответственно и

 

  = + + 2М

= + - 2М 

М = 

 
 

      2.2.  Классификация средств измерений 

  Средство  измерений представляет собой  техническое устройство, предназначено  для измерений, имеющих нормированные  метрологические характеристики, воспроизводящие  и (или) хранящие единицу физической величины.

  К средствам  измерений относятся:

1. Меры, предназначенные для воспроизведения или хранения физической величины. Например, гири, линейки и тд.
2. Измерительные преобразователи – СИ, предназначенные для преобразования измеряемой величины в другую величину с целью представления измеряемой величины в форме, удобной при обработке, хранения (в памяти ЭВМ), для дальнейших преобразований или для передачи в показывающее устройство.
3. Измерительные приборы – СИ, предназначенные для извлечения измерительной информации, преобразования её для отображения в том или ином виде.
4. Измерительные установки и системы представляют собой совокупность функционально объединенных средств измерений с целью измерения одной или нескольких физических величин объекта измерений.

 
 

2.3. Метрологические характеристики СИ 

  Для оценки  пригодности СИ к измерениям  в известном диапазоне с известной  точностью вводят метрологические  характеристики СИ с целью  обеспечения возможности установления  точности измерений, сравнения  СП между собой и выбора нужных СП по точности и другим характеристикам, оценки технического состояния СИ при поверке.

  На практике наиболее распространены следующие МХ СИ:

1. Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допустимые пределы погрешности СИ.
2. Предел измерений – наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения.
3. Чувствительность – отношение сигнала Δу на выходе СИ к сигналу на входе Δх, т.е.       S =
4. Главной метрологической характеристикой СИ – погрешность СИ.
5. Вариация (гистерезис) – разность между показаниями СИ в данной точке диапазона измерения при её возрастании и убывании измерений величины и неизмененных внешних условиях.

А = |

-   | 
 

  Метрологические характеристики  - это характеристики, по которым сравнивают различные СИ и приводят оценку пригодности СИ к измерениям. 

2.4. Погрешности измерений 

  В общем  случае погрешности разделяются  на абсолютную, относительную и  приведенную.

  Абсолютная  погрешность (Δ) есть разница между показателями СИ ( ) и истинными значением ( ) измеряемой величины. 

                                                       Δ = | - |                                                        (1) 

  Основные  постулаты метрологии:

- истинное значение  измеряемой величины существует  и оно постоянно;

- истинное значение  измеряемой величины отыскать  невозможно.

  Эти постулаты  объясняются моделью измерения,  которая имеет вид 

      Х Y 
 
 
 

Z 
 
 

• Где Z – внешние и внутренние помехи.

 

    Из  модели видно, что при многократном  измерении одной и той же  величины одним и тем же  СИ в одинаковых условиях результаты  измерения различаются между  собой и не совпадают с  .

  Поскольку  истинное значение есть идеальное значение, то в качестве наиболее близкое к нему используют действительное значение .

  Поэтому  формулу (1) перепишем в виде: 

Δ = |

- | 

  Относительная  погрешность δ представляется  отношением абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины: 

δ =

 

  Из выражения  видно, что для одного и того  же СИ относительная погрешность  уменьшается с ростом , а при уменьшении →0, δ→∞. То есть при измерении на начальном участке шкалы погрешность δ будет больше.

  Приведенная  погрешность γ – отношение  абсолютной погрешности к максимальному  значению измеряемой величины  . 

γ =

 
 
 

2.5. Классификация погрешностей измерений. 

  К основным  источникам погрешности измерений  следует отнести: 

- погрешности  применяемого метода измерений;

- погрешности  СИ;

- погрешности  обработки результатов измерений;

- погрешности,  связанные с квалификацией оператора;

- погрешности,  связанные с условием проведения измерений. 

  Все погрешности  СИ в зависимости от внешних  условий делятся на основные и дополнительные.

  Основной называется погрешность, соответствующая нормальным условиям применения СИ ( t = 293° ± 5° K, влажность 65 ± 15%, атмосферное давление 750 мм. ртутного столба, напряжение питания 220 ± 10% В, частота питающего напряжения 50 ± 1 % Гц).

  Дополнительная  погрешность – погрешность, возникающая вследствие отклонения одной из влияющих величин от нормального значения.

  Общая (суммарная) абсолютная погрешность  

=  

  Суммарная  относительная погрешность 

=  

  По характеру  изменения физической величины  погрешности СИ разделяются на  статические и динамические. Статическая  погрешность – это погрешность СИ в случае, если измеряемая величина не изменяется за время измерения.

  Динамическая  погрешность – это погрешность  СИ, при изменении измеряемой  величины за время измерения.

  По характеру  изменения результатов повторных  измерениях погрешности разделяются на систематические и случайные.

  Систематическими  называют погрешности, которые  при повторных измерениях остаются  постоянными или изменяются закономерно.  Одной из распространенных систематических  погрешностей является погрешность градуировки (погрешность нанесения делений на шкалу измерительного прибора). Данная погрешность легко выявляется, составляется таблица поправок, которая используется при определении результатов измерений. Поправка, вводится в результат измерений, равна по абсолютной величине систематической погрешности и противоположна ей по знаку.

  Случайными называются погрешности, изменяющие при повторных измерениях случайным образом.

  Её влияние  можно уменьшить с помощью  многократных измерений искомой  величины.

  По причине возникновения погрешности разделяются на инструментальные, методические и субъективные. Инструментальная погрешность (приборная, аппаратная) – погрешность СИ, определяемая несовершенством СИ, влияния внешних условий.

  Методическая  погрешность – погрешность, обусловленная несовершенством примененного в СИ методе измерений, упрощением математических зависимостей.

  Субъективная (личная) погрешность возникает вследствие  индивидуальных особенностей, производящих  измерения. 

2.6. Нормирование погрешностей 

  Погрешность  измерения должна выражаться  одним из следующих способов:

1. Интервалом, в котором с установленной вероятностью находится суммарная погрешность измерения.
2. Интервалом, в котором с установленной вероятностью находится систематическая составляющая погрешностей измерения.
3. Стандартной аппроксимацией функции распределения случайной составляющей погрешности измерения и средним квадратическим отклонением случайной составляющей погрешности измерения.
4. Стандартными аппроксимациями функций распределения систематической и случайной составляющих погрешности измерения и их средними квадратическими отклонениями и функциями распределения систематической и случайной составляющих погрешностей изменения.

 
 

  Существует  три способа нормирования основной  погрешности СИ:

- нормирование  пределов допустимой абсолютной  или приведенной погрешностей  во всех диапазонах измерений;

- нормирование  пределов допускаемой абсолютной (Δ) или относительной (±δ) погрешностей  в функции измеряемой величины;

- нормирование  постоянных пределов допустимой основной погрешности для всего диапазона измерений, одного или нескольких участков.

  То же  самое относится и к дополнительным  погрешностям. При этом исходят  из следующих положений:

- дополнительная  погрешность имеет такой же  вид что и основная (абсолютная, относительная и приведенная)