Измерения физических величин ( ФВ ) Основные понятия и постулаты метрологии Воспроизведение единиц ФВ. Эталоны Классификация измерений Погрешности измерений. - презентация

1 Измерения физических величин ( ФВ ) Основные понятия и постулаты метрологии Воспроизведение единиц ФВ. Эталоны Классификация измерений Погрешности измерений

2 Физическая величина это – одно из свойств физического объекта ( физической системы, явления или процесса ), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них РМГ Метрология. Основные термины и определения

3 Значение физической величины это – выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц РМГ Метрология. Основные термины и определения

4 Измерение это – совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины ФЗ от г. 102 Об обеспечении единства измерений совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения ( в явном или неявном виде ) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины РМГ Метрология. Основные термины и определения

5 Схема измерения Измеряемая величина Внешняя среда Результат измерения Х ист Х Х дейст Качество измерений

6 Постулаты метрологии Истинное значение измеряемой величины существует, и оно постоянно Истинное значение измеряемой величины отыскать невозможно. Отсюда следует, что результат измерения, как правило, связан с измеряемой величиной вероятностной зависимостью

7 Понятия, связанные со « значением физической величины » Истинное значение ФВ, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину Действительное значение ФВ, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него Измеренное значение ФВ, полученное путем ее измерения Результат измерения

8 Основные понятия Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенное в основу измерений Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений Методика измерения – установленная совокупность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с гарантированной точностью в соответствии с принятым методом

9 Основные понятия Объект измерения тело ( физическая система, процесс, явление и т. д.), которое характеризуется одной или несколькими измеряемыми физическими величинами Средство измерений техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и ( или ) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным ( в пределах установленной погрешности ) в течение известного интервала времени

10 Качество измерений – совокупность свойств, обуславливающих получение результатов с требуемыми точностными характеристиками, в необходимом виде и в установленные сроки точность правильность достоверность сходимость воспроизводимость

11 Качество измерения Точность измерений характеристика качества измерения, отражающая близость результата измерений к истинному значению измеряемой величины ( близость к нулю погрешности результата измерения ) Правильность измерения характеристика измерения, отражающая близость к нулю систематической погрешности результата измерения

12 Качество измерения Достоверность измерений характеристика качества измерений, определяющая доверие к результатам измерения. Характеризуется вероятностью того, что истинное ( действительное ) значение измеряемой величины находится в указанных пределах

13 Качество измерения Сходимость результатов измерений близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью

14 Качество измерения Воспроизводимость результатов измерений близость результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами, разными средствами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерений ( температуре, давлению, влажности и др.)

15 Обеспечение единства измерений Качество измерений

16 Единство измерений – состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимых первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы Единство измерений призвано обеспечить прежде всего сопоставимость результатов измерений, полученных в разных местах и в разное время, с помощью различных методов и средств измерений

17 Воспроизведение единиц величин. Эталоны Для обеспечения единства измерений ФВ важно, чтобы единицы были одинаковы в их вещественном выражении в тех образцах ( эталонах ), с которыми сравнивается измеряемая физическая величина

18 Эталон – средство измерений ( или комплекс средств измерений ), предназначенное для воспроизведения и ( или ) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке

19 Классификация эталонов Эталоны Первичные Национальные Международные Специальные Вторичные Эталоны - копии Эталоны сравнения Рабочие эталоны Рабочие средства измерения

20 Первичный эталон – эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране ( по сравнению с другими эталонами той же единицы ) точностью национальные специальные государственные

21 Первичные эталоны Национальный эталон эталон, признанный официальным решением служить в качестве исходного для страны Специальный эталон эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы в особых условиях и заменяющий для этих условий первичный эталон Международный эталон эталон, принятый по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами Государственная эталонная база

22 Основные требования к первичным эталонам Конструкция эталона, его физические свойства и способ воспроизведения единицы определяются ФВ, единица которой воспроизводится, и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений неизменностьсличаемость воспроизводим ость

23 Неизменность – свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы в течение длительного интервала времени. При этом все изменения, зависящие от внешних условий, должны быть строго определенными функциями величин, доступных точному измерению

24 Воспроизводимость – возможность воспроизведения единицы ФВ на основе ее теоретического определения с наименьшей погрешностью для существующего уровня развития измерительной техники. Это достигается путем постоянного исследования эталона в целях определения систематических погрешностей и их исключения путем введения соответствующих поправок

25 Сличаемость – возможность обеспечения сличения с эталоном других средств измерений, нижестоящих по поверочной схеме, в первую очередь вторичных эталонов, с наивысшей точностью для существующего уровня развития техники измерения. Это свойство предполагает, что эталоны по своему устройству и действию не вносят каких - либо искажений в результаты сличений и сами не претерпевают изменений при проведении сличений

26 Классификация измерений. Признаки Характеристики точности ( равноточные и неравноточные ); Число измерений в серии ( однократные и многократные ); Отношение к изменению измеряемой величины ( статические и динамические ); Выражение результата измерений ( абсолютные и относительные ); Метрологическое назначение ( технические, метрологические ); Общие приемы получения результатов ( прямые, косвенные, совокупные и совместные )

27 Классификация измерений равноточные измерения - ряд измерений какой - либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях неравноточные измерения - ряд измерений какой - либо величины, выполненных различающимися по точности средствами измерений и ( или ) в разных условиях

28 Классификация измерений статическое измерение - измерение ФВ, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения ( длина, масса и т. д.) динамическое измерение - измерение изменяющейся по размеру ФВ ( устойчивость к многократному растяжении, изгибам и т. д.)

29 Классификация измерений прямое измерение - измерение, при котором искомое значение ФВ получают непосредственно по показанию средства измерения ( СИ ) косвенное измерение - определение искомого значения ФВ на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной

30 Классификация измерений совокупные измерения - проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях

31 Классификация измерений совместные измерения - проводимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для определения зависимости между ними ( зависимость влажности материала от влажности окружающей среды – изотерма сорбции )

32 Классификация измерений Абсолютное измерение - измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и ( или ) использовании значений физических констант (F = mg)

33 Классификация измерений Относительное измерение - измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную ( относительная влажность воздуха, удлинение при разрыве в %)

34 Классификация измерений Метрологическое измерение – измерения при помощи эталонов с целью воспроизведения единиц ФВ или передачи их размера СИ Техническое измерение – измерения при помощи рабочих средств измерения ( контроль качества продукции, научно - исследовательские испытания )