Тема 7. Метрология в зарубежных странах Кафедра ТВЭ Преподаватель: Стукун Валентина Павловна

Единая международная система единиц (СИ) В соответствии с рекомендациями Х1 Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ) в 1960 году принята единая международная система единиц (СИ). На ее основе разработан ГОСТ , устанавливающий обязательное применение единиц СИ во всей разрабатываемой и пересматриваемой НД. – я строка 2

Три главных признака понятия «измерение» измерять можно свойства реально существующих объектов познания (ФВ); измерение требует проведения опытов (теоретические рассуждения не могут заменить эксперимента); Для проведения опыта требуются специальные технические средства – средства измерений. Измерение – информационный процесс результатом которого является получение измерительной информации (количественной) – я строка 3

Международная система единиц СИ содержит семь основных и две дополнительные единицы ГОСТ устанавливает семь основных физических величин: Длина -метр (м) Масса - килограмм (кг) Время - секунда (с) Термодинамическая температура - кельвин (К) Количество вещества - моль (моль) Сила света - кандела (кд) Сила электрического тока - ампер (А). – я строка 4

Дополнительные единицы: радиан (рад) и - для измерения плоского угла; стерадиан (ср) – для измерения линейного угла; на практике для измерения углов используют градус (1°= π/180 рад), минуту (1΄=1° /60 = π/10800 рад) и секунду (1=1°/360 = π/64800 рад). 5

Производные единицы СИ С помощью основных создается многообразие производных физических величин и обеспечивается описание любых свойств физических объектов и явлений. Производные единицы СИ получены из основных при помощи уравнений связи между физическими единицами. Единицей силы служит ньютон 1Н = 1 кг х м х с-2; единицей давления - паскаль 1Па = 1 кг х м+1 х с-2 и т.д. 6

Классификация измерений по характеристике точности Равноточные – ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений и в одних и тех же условиях; Неравноточные - ряд измерений какой-либо величины, выполненных несколькими различными по точности СИ и (или) в нескольких разных условиях. Высокоточными СИ являются эталоны: Эталон единицы величины – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины, кратных или дольных ее значений с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины. 7

Средства передачи информации о размере единицы Эталоны являются высокоточными средствами измерений и поэтому используются для проведения метрологических измерений в качестве средств передачи информации о размере единицы. Размер единицы передается «сверху-вниз» от более точных средств измерений к менее точным «по цепочке»: первичный эталон - вторичный эталон -рабочий эталон 0-го разряда - рабочий эталон 1-го разряда - рабочее средство измерений 8

Метрологические характеристики Метрологические свойства средств измерений – это свойства, влияющие на результат измерений и его погрешность. Показатели метрологических свойств являются их количественной характеристикой и называются метрологическими характеристиками. – я строка 9

Все метрологические свойства средств измерений делятся на две группы: Свойства, определяющие область применения СИ. Свойства, определяющие качество измерения. К таким свойствам относятся точность, сходимость и воспроизводимость. – я строка 10

Погрешность измерения Наиболее широко в метрологической практике используется свойство точности измерений, которое определяется погрешностью. Погрешность измерения – разность между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины. 11

Точность измерений СИ Точность измерений СИ – качество измерений, отражающее близость их результатов к действительному (истинному) значению измеряемой величины. Точность определяется показателями абсолютной и относительной погрешности. 12

Абсолютная и относительная погрешность Абсолютная погрешность определяется по формуле: Хп= Хп - Х0, где: Хп – погрешность поверяемого СИ; Хп – значение той же самой величины, найденное с помощью поверяемого СИ. Х0 - значение СИ, принятое за базу для сравнения, т.е. действительное значение. Однако в большей степени точность средств измерений характеризует относительная погрешность, т.е. выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к действительному значению величины, измеряемой или воспроизводимой данным СИ. – третья строка 13

В стандартах нормируют характеристики точности, связанные и с другими погрешностями: Систематическая погрешность – составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющейся при повторных измерениях одной и той же величины. Такая погрешность может проявиться, если смещен центр тяжести СИ или СИ установлен не на горизонтальной поверхности. – строка 14

Погрешность Случайная погрешность – составляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случайным образом в серии повторных измерений одного и того же размера величины с одинаковой тщательностью. Погрешность измерений не должна превышать установленных пределов, которые указаны в технической документации к прибору или в стандартах на методы контроля (испытаний, измерений, анализа). – строка 15

Поверка средств измерений Чтобы исключить значительные погрешности, проводят регулярную поверку средств измерений, которая включает в себя совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы или другими уполномоченными органами с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим требованиям. – строка 16

Класс точности СИ Класс точности средств измерений – обобщенная характеристика, выражаемая пределами допускаемых погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Классы точности конкретного типа СИ устанавливают в нормативных документах. Для каждого класса точности устанавливают конкретные требования к метрологическим характеристикам, в совокупности отражающим уровень точности СИ данного класса. Класс точности позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность измерений этого класса. – Строка 17

Обозначение классов точности Если пределы допускаемой основной погрешности выражены в форме абсолютной погрешности СИ, то класс точности обозначается прописными буквами римского алфавита. Классам точности, которым соответствуют меньшие пределы допускаемых погрешностей, присваиваются буквы, находящиеся ближе к началу алфавита. – я строка 18

Обозначения класса точности Для СИ, пределы допускаемой основной погрешности которых принято выражать в форме относительной погрешности, обозначаются числами, которые равны этим пределам, выраженным в процентах. Обозначения класса точности наносят на циферблаты, щитки и корпуса СИ, приводят в нормативных документах. СИ с несколькими диапазонами измерений одной и той же физической величины или предназначенным для измерений разных физических величин могут быть присвоены различные классы точности для каждого диапазона или для каждой измеряемой величины. – Строка 19

Присваивание класса точности Классы точности присваиваются при разработке СИ по результатам приемочных испытаний. В связи с тем, что при эксплуатации их метрологические характеристики обычно ухудшаются, допускается понижать класс точности по результатам поверки. – я строка 20

Значение физической величины Под истинным значением физической величины понимается значение, которое идеальным образом отражает в качественном и количественном отношениях соответствующие свойства технической системы через ее выходной параметр. Поскольку истинное значение физической величины есть идеальное значение, найденное экспериментальным методом, например, с помощью более точных СИ. – Строка 21

Проектирование измерений Анализ измерительной задачи с выяснением возможных источников погрешностей. Выбор показателей точности измерений. Выбор числа измерений, метода и СИ. Формулирование исходных данных для расчета погрешности. Расчет отдельных составляющих и общей погрешности; Расчет показателей точности и сопоставление их с выбранными показателями. 22

Можно выделить виды измерений в зависимости от их цели: контрольные; диагностические; прогностические; лабораторные; технические; эталонные; проверочные; абсолютные; относительные. 23

Прямые измерения Наиболее простыми являются прямые измерения, состоящие в том, что искомую величину находят из опытных данных путем экспериментального сравнения. К примеру, длину измеряют непосредственно линейкой, температуру - термометром, силу - динамометром. Уравнение прямого измерения: y=Сx, где С - цена деления СИ. – Строка 24

Косвенные измерения Если искомую величину определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, найденными прямыми измерениями, то этот вид измерений называют косвенным. Например, объем параллелепипеда находят умножением трех линейных величин: длины, ширины и высоты; электрическое сопротивление путем деления напряжения на силу электрического тока. Уравнение косвенного измерения: Y=f(x1,x2……xn), где xi - i-й результат прямого измерения. 25

Совокупные измерения Совокупные измерения осуществляются одновременным измерением нескольких одноименных величин, при которых искомое значение находят решением системы уравнений, получаемых в результате этих величин. При определении взаимоиндуктивности катушки М, к примеру, используют два метода: сложение и вычитание полей. Если индуктивность одной из них L1, а другой L2, то находят L01 = L1+ L2 + 2M и L02 = L1 + L2 - 2М. Отсюда М = (L01-L02)/4. 26

Совместные измерения Совместными называют производимые одновременно (прямые и косвенные) измерения двух или нескольких не одноименных величин. Целью этих измерений является нахождение функциональной связи между величинами. 27

Например,совместные измерения: Cопротивление Rt проводника при фиксированной температуре t определяют по формуле: Rt=R0(1+αΔt), Где R0 и α - соответственно сопротивление при известной температуре t0 (обычно 20˚С) и температурный коэффициент (эти величины постоянные и изменены косвенным методом); Δt=t-t0 - разность температур; t- заданное значение температуры, измеряемое прямым методом. 28

Прямые измерения основа более сложных измерений Поэтому целесообразно рассмотреть методы прямых измерений: Метод непосредственной оценки, при котором величину определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора, например, измерение давления пружинным манометром, массы - на весах, силы электрического тока - амперметром. 29

Метод сравнения с мерой Измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение массы на рычажных весах с уравновешением гирей или измерение напряжения постоянного тока на компрессоре сравнением с ЭДС параллельного элемента. 30

Метод противопоставления Измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения. Например: определение массы на равноплечих весах с помещением измеряемой массы и уравновешиванием ее гирь на двух чашках весов. – я строка 31

Дифференциальный метод Дифференциальный метод, характеризуемый измерением разности между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой. Метод позволяет получить результат высокой точности при использовании относительно грубых средств измерений. 32

Нулевой метод Нулевой метод, аналогичен дифференциальному, но разность между измеряемой величиной и мерой сводится к нулю. При этом нулевой метод имеет то преимущество, что мера может быть во много раз меньше измеряемой величины. 33

Метод замещения Метод замещения, состоящий в том, что измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. Например, взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов. 34

Метод совпадений Метод совпадений, заключающийся в том, что разность между сравниваемыми величинами измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. К примеру, при измерении длины штангенциркулем наблюдают совпадение отметок на шкалах штангенциркуля и нониуса. 35

Термин "точность измерений" Степень приближения результатов измерения к некоторому действительному значению, не имеет строгого определения и используется для качественного сравнения измерительных операций. 36

37 Использование материалов презентации Использование данной презентации, может осуществляться только при условии соблюдения требований законов РФ об авторском праве и интеллектуальной собственности, а также с учетом требований настоящего Заявления. Презентация является собственностью авторов. Разрешается распечатывать копию любой части презентации для личного некоммерческого использования, однако не допускается распечатывать какую-либо часть презентации с любой иной целью или по каким-либо причинам вносить изменения в любую часть презентации. Использование любой части презентации в другом произведении, как в печатной, электронной, так и иной форме, а также использование любой части презентации в другой презентации посредством ссылки или иным образом допускается только после получения письменного согласия авторов.