Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции - Метрология, стандартизация и сертификация измерительных и информационных технологий - файл 1.doc


Загрузка...
Лекции - Метрология, стандартизация и сертификация измерительных и информационных технологий
скачать (1301.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc1302kb.26.11.2011 01:07скачать

1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
Реклама MarketGid:
Загрузка...
Конспект лекций

по дисциплине

Метрология, стандартизация и сертификация измерительных и информационных технологий



МГОУ

2001

Структурная схема модуля:


  • Информационный блок модуля

  • Вопросы для самоконтроля по каждому блоку модуля

  • Разбор решения типовых задач

  • Блок задач для самостоятельного решения


Цель, задачи, структурная схема и содержание модуля

Цель изучения модуля:

получение теоретической подготовки в вопросах метрологического обеспечения измерений, для чего студенту предлагается глубокое изучение причин появления различных составляющих погрешности измерений и средств измерений, рассматриваются вопросы суммирования погрешностей при прямых и косвенных измерениях, вопросы обработки и представления результатов измерений согласно ГОСТ.

В результате изучения данного модуля студенты должны:

  1. знать основные понятия информационно-измерительной техники, основные положения статистической обработки измерительной информации;

освоить системный метрологический подход к решению задач измерительной техники; знать методы и средства измерения и контроля, уметь оценить метрологические и другие характеристики средств измерений, точность и достоверность результатов измерений и контроля;

  1. получить навыки анализа, обработки и оценки результатов однократных и многократных измерений;

  2. знать основы метрологического обеспечения, стандартизации и сертификации измерительных и информационных технологий


^

Содержание информационного блока



Часть первая. Метрология и метрологическое обеспечение
1. Основные понятия, термины и определения

1.1. Термины и определения

1.2. Основные задачи метрологии

1.3. Системы единиц физических величин
^

2. Модели измерительного процесса


3. Классификация измерений

3.1. Виды измерений

3.2. Методы измерений

4. Средства измерений

4.1.Классификация средств измерений

4.2.Характеристики средств измерений
^ 5.Погрешности измерений

5.1.Классификация погрешностей

5.2. Систематические погрешности

5.3 Случайные погрешности

5.3.1.Числовые характеристики законов распределения

5.3.2.Точечные оценки числовых характеристик

результатов измерения

5.3.3.Интервальные оценки параметров распределения

5.3.4.Обнаружение грубых погрешностей

5.3.5.Математическая обработка результатов прямых измерений

5.3.6.Обработка результатов неравноточных измерений

^ 6.Косвенные измерения физических величин

7.Закон суммирования погрешностей

8.Оценка результатов измерений по метрологическим характеристикам средств измерений
9.Формы записи результатов измерений
^ 10. Метрологическое обеспечение

10.1. Основные понятия, цели и задачи метрологического обеспечения

10.2. Государственная метрологическая служба в РФ

10.2.1. Организационные основы метрологической деятельности

10.2.2. Правовые основы метрологической деятельности

10.2.3. Ответственность за нарушение законодательства по метрологии

10.3. Международные метрологические службы

10.3.1.Международная организация мер и весов

10.3.2. Международная организация законодательной метрологии

Часть вторая. Стандартизация
1 Теоретические и методические основы стандартизации

    1. Основные термины и определения

    2. Ряды предпочтительных чисел

1.3. Комплексная стандартизация

1.4. Опережающая стандартизация

1.5. Основные понятия о сетевом планировании
^ 2. Государственная система стандартизации

2.1. Основные положения

2.2. Цели и задачи стандартизации

2.3. Основные принципы стандартизации

2.4. Организация работ по стандартизации

2.5. Категории нормативных документов по стандартизации

2.6. Виды стандартов
^ 3. Разработка и внедрение стандартов

3.1. Стадии разработки стандартов

3.2. Основные требования к построению, содержанию и изложению стандартов

3.3. Порядок и сроки проверки, пересмотра и изменения стандартов

3.4. Учет и хранение стандартов

3.5. Государственный надзор за качеством продукции, внедрением

и соблюдением стандартов

3.6. Правовые вопросы стандартизации
^ 4. Межотраслевые системы государственных стандартов

4.1. Единая система конструкторской документации (ЕСКД)

4.2. Единая система технологической документации (ЕСТД)

4.3. Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП)

4.4. Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ)
^ 5. Международная стандартизация

5.1. Значение международной стандартизации

5.2. Создание международной организации по стандартизации

5.3. Ведущие международные организации по стандартизации

5.3.1. Международная организация по стандартизации (ИСО)

5.3.2. Международная электротехническая комиссия (МЭК)

5.3.3. Международная организация мер и весов (МОМВ)

5.3.4. Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ)

5.3.5. Европейская организация по качеству (ЕОК)

5.3.6. Международная организация по аккредитации испытательных

лабораторий (ИЛАК).

Часть третья. Сертификация
^ 1. Сущность и содержание сертификации
1.1.Основные термины и понятия.

1.2..Испытательные лаборатории

1.3. Способы информирования о соответствии

1.4. Обязательная и добровольная сертификация

1.5 Формы участия в системах сертификации и соглашения по признанию

1.6 Сертификация и технические барьеры в торговле


  1. Правовые основы сертификации в РФ
^

2.1. Закон “О защите прав потребителей” и сертификация


2.2. Закон “О сертификации продукции и услуг”

2.3. Полномочия государственных органов управления по сертификации
^ 3. Организационно-методические принципы сертификации в РФ

3.1 Основные принципы сертификации

3.2. Правила по проведению сертификации

3.3. Порядок проведения сертификации продукции

3.4. Схемы сертификации

3.5. Система аккредитации

3.6. Орган по сертификации продукции (услуг)

3.7. Знак соответствия
^ 4. Российские системы сертификации
4.1. Система обязательной сертификации ГОСТ Р

4.2. Система добровольной сертификации
Часть первая. Метрология и метрологическое обеспечение
^ 1. Основные понятия, термины и определения

1.1. Термины и определения

Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Измерение - нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

^ Результат измерения - есть назначение физической величины, найденной путем ее измерения.

Физическая величина - характеристика одного из свойств физического объекта, общая в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальная для каждого объекта.

^ Единица физической величины - физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице, и применяемая для количественного выражения однородных физических величин.

^ Основная физическая величина - физическая величина, входящая в систему и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы.

Производная физическая величина - физическая величина, входящая в систему, и определяемая через основную величину.

Размерность - это выражение, отражающее связь величины с основными величинами системы. Представляет собой произведение обозначений основных величин, возведенных в соответствующую степень.

^ Размерная физическая величина - величина, в размерности которой хотя бы одна из основных величин возведена в степень, не равную нулю.

Безразмерная или относительная величина представляет собой отношение данной физической величины к одноименной, применяемой в качестве исходной или опорной.

Эталон - средство измерений (комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины с целью передачи размера единицы образцовым, а от них рабочим средствам измерений.

^ Первичный (государственный) эталон воспроизводит единицу физической величины с наивысшей точностью.

Вторичный (рабочий) эталон применяется для хранения единицы физической величины и передачи ее размера образцовым средствам измерения высшей точности и наиболее точным рабочим мерам и измерительным приборам.

^ Принцип измерения - совокупность физических явлений, на которых основаны измерения.

Метод измерения - совокупность приемов использования принципов и средств измерений.

^ Средство измерений - техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства.

Погрешность измерения - отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

^ Предел измерения - наибольшие и наименьшие значения измеряемой величины, для которых нормированы погрешности.

Поправка - абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком.

^ Точность измерений характеризуется близостью их результатов к истинному значению измеряемой величины.

Класс точности - обобщенная характеристика, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, значения которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерения. Обозначается числом, соответствующим нормированной основной погрешности средства измерения.

^ Единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью.

^ Единообразие средств измерений - такое состояние средств измерений, когда они проградуированы в узаконенных единицах измерений, а их метрологические свойства соответствуют нормам.

^ Система единиц (СИ) - система, унифицирующая единицы измерения в международном масштабе.

Наблюдение - экспериментальная операция, выполняемая в процессе измерения, в результате которой получают одно из группы значений величины. Бывают однократные и многократные.

^ Закон распределения - полное описание случайной величины, а следовательно и погрешности, определяющее характер появления различных результатов отдельных измерений. Различают законы распределения: нормальный (закон Гаусса), равномерный, трапециевидный, треугольный (закон Симпсона), двухмодальный.

Информация - это совокупность сведений, уменьшающих начальную неопределенность знаний об объекте.

^ Измерительная информация - информация о значениях измеряемой физической величины.

Информационно-измерительная техника - это область науки и техники, которая занимается вопросами автоматических и неавтоматических измерений и вопросами метрологии.
1.2. Основные задачи метрологии
К основным задачам теоретической метрологии относятся:

  • установление рациональной номенклатуры единиц физических величин;

  • создание и совершенствование системы воспроизведения, хранения и передачи размеров единиц;

  • установление номенклатуры, методов нормирования, оценки и контроля показателей точности результатов измерений и метрологических характеристик средств измерений;

  • разработка оптимальных (в соответствии с принятыми для каждой измерительной задачи критериями оптимальности) принципов, приемов и способов обработки результатов измерения.

На практике задачи метрологии претворяют в жизнь специально созданные метрологические службы.

К основным задачам метрологической службы предприятия относятся:

- обеспечение единства и требуемой точности измерений, повышение уровня метрологического обеспечения производства;

- внедрение в практику современных методов и средств измерений, направленное на повышение уровня научных исследований, эффективности производства, технического уровня и качества продукции, а также иных работ, выполняемых предприятием;

- организация и проведение калибровки и ремонта средств измерений, находящихся в эксплуатации, своевременное представление средств измерений на поверку;

- проведение метрологической аттестации методик выполнения измерений, а также участие в аттестации средств испытаний и контроля.

- проведение метрологической экспертизы технических заданий, проектной, конструкторской и технологической документации, проектов стандартов и других нормативных документов;

- проведение работ по метрологическому обеспечению подготовки производства;

- участие в аттестации испытательных подразделений, в подготовке к аттестации производств и сертификации систем качества;

- осуществление метрологического надзора за состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами, применяемыми для калибровки средств измерений, соблюдением метрологических правил и норм, нормативных документов по обеспечению единства измерений.
1.3. Системы единиц физических величин
Единицы физических величин, образующие какую-нибудь систему, называются системными единицами, а единицы, не входящие ни в одну из систем, - внесистемными например, тонна, литр, час, сутки и т.д. Впервые понятие о системе единиц физических величин ввел немецкий ученый К.Гаусс. Первоначально были созданы системы единиц, основанные на трех основных единицах, принятых в той или иной стране, например, для метрических единиц распространение получила система МКС (метр, килограмм, секунда). В научных трудах по физике до настоящего времени используется система СГС (сантиметр, грамм, секунда). В технике используется система единиц МКГСС (метр, килограмм- силы, секунда), но из-за сходности наименования единицы силы - килограмм-сила и метрической единицы массы- килограмма, а также своей несогласованностью с практическими электрическими единицами она не получила широкое применение.

Использование этих систем не охватывало всех физических величин, поэтому для отдельных отраслей науки и техники системы единиц были расширены путем добавления еще одной основной единицы. Так появилась система тепловых единиц МКСГ (метр, килограмм, секунда, градус), система единиц для электрических и магнитных измерений МКСА (метр, килограмм, секунда, ампер). Быстрый рост науки, техники, экономики, международных связей неудобства использования существующих систем и большого числа внесистемных единиц – все это вызывало необходимость создания единой универсальной системы единиц. Генеральная конференция по мерам и весам в 1954 г. определила шесть основных единиц физических величин, рекомендуемых для их использования в международных отношениях: метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина и свеча.

В 1960 г. одиннадцатой Генеральной конференцией по мерам и весам была утверждена Международная система единиц SI (CИ) как наиболее прогрессивная система, унифицирующая единицы измерений в международном масштабе. Система СИ была введена в действие в России с 1963 года. Эта система, согласно Стандарту, должна применяться как предпочтительная во всех областях науки и техники. В последующие годы Генеральная конференция приняла ряд дополнений и изменений, в результате чего в системе вместо шести стало семь основных единиц, дополнительные и производные единицы физических величин.

Учитывая, что в ряде областей измерения широко распространены другие системы единиц и некоторые внесистемные единицы, Государственные стандарты допускают к применению для механических измерений системы СГС - (сантиметр, граммы, секунды) и МКГСС (метр, килограмм - сила, секунда), а также внесистемные единицы - микрон, ангстрем, тонна, центнер, бар, литр, миллиметр ртутного столба и др.

В России допущены к применению следующие единицы измерений, указанные Государственными Стандартами:

ГОСТ 7664-61 - механические единицы;

ГОСТ 7932-56 - световые единицы;

ГОСТ 8033-56 - электрические и магнитные единицы;

ГОСТ 8550-61 - тепловые единицы;

ГОСТ 8848-58 - единицы рентгеновского и гамма-излучений и радиоактивности;

ГОСТ 8849-58 - акустические единицы.

Международная система СИ имеет семь основных единиц и две дополнительные. Основные:

^ Единица длины - метр – длина пути, которую проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды; (м).

Единица массы - килограмм - представлен массой международного прототипа килограмма (цилиндр из платино-иридия размерами 39 на 39 мм); (кг).

В 1899 году было изготовлено 43 образца, Россия получила 2 из них N12 и N26. Первый - Государственный эталон. Второй - эталон копия.

Напоминаем, что килограмм силы – это сила, сообщающая массе, равной массе международного прототипа килограмма, ускорение, равное 9,80665 м/с2; (Н).
^ Единица времени - секунда – продолжительность, равная 9 192 631 770 периодам излучения, которая соответствует переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей; (с).

^ Единица силы электрического тока - ампер - сила не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения, расположенным на расстоянии 1м руг от друга в вакууме, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1м силу взаимодействия, равную 2·10-7 Н; (А).

^ Единица термодинамической температуры - кельвин – 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды; допускается также применение шкалы Цельсия; (К).

^ Единица количества вещества – моль – количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов (атомов, молекул, электронов и др.), сколько атомов содержится в углероде-12 массой 0,012 кг; (моль).

^ Единица силы света – кандела – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·1012 Гц, энергетическая сила которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср; (К).

Дополнительные:

^ Единица плоского угла - радиан - угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу; (рад). В градусном исчислении радиан равен 57º17'48

^ Единица телесного угла - стерадиан - угол, вершина которого расположена в центре сферы и который вырезает на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы; (ср).

Радиан и стерадиан применяют в основном для теоретических построений и расчетов (например, в светотехнике – стерадиан), для практических прямых измерений их не используют, а плоские углы чаще всего измеряют в угловых градусах, минутах и секундах. Эти внесистемные единицы допущены к применению наравне с единицами Международной системы и в них градуировано большинство угломерных приборов.

В практике измерений часто применяют разрешенные внесистемные единицы например, для массы - тонна; для времени - минута, час, сутки, неделя, месяц, год, и т.д.

2. Модели измерительного процесса

Всякая реальная система, материальный объект характеризуется бесконечным числом переменных. Когда мы описываем, характеризуем систему, мы, исходя из своих предположений, делаем бесконечное число различных выборов из конечного числа переменных. Таким образом фактически исследуется не подлинная система, не подлинное физическое явление, а его модель, в определенном смысле подобная истинной системе.

Модель - система, не отличимая от моделируемого объекта в отношении некоторых его свойств, именуемых "существенными", и отличная от него в отношении других свойств, называемых "несущественными".

В теории моделирования различают три принципиальных способа.

Полное моделирование - обеспечивается подобие движения материи во времени и пространстве. Различие между объектом исследования и моделью количественное, масштабное.

Неполное моделирование - здесь протекание основных процессов, характеризующих изучаемое явление или процесс, подобно только частично.

Приближенное моделирование - способ, применяемый наиболее часто, при котором некоторые факторы, влияющие на процесс, но не оказывающие на него решающего действия, либо вовсе не моделируются либо моделируются приближенно, грубо.

При современных исследованиях под моделью стали понимать и круг научных гипотез, позволяющих описывать известные и предсказывать новые явления.

Любое понятие, определенное через способ измерения или через другие сопоставимые и измеримые понятия, отделяется от своего прообраза и становится моделью.

Для получения оценок качества измерения и выработки требования к измерительной аппаратуре прибегают к моделям измерительного процесса, выделяя главные явления и факторы.

Каноническая модель измерительного процесса, понимаемого как эксперимент, условия которого строго определены и соблюдаются, строилась в метрологии при следующих ограничениях:

- измеряемая физическая величина сохраняет неизменным на протяжении всего цикла измерения свое истинное значение, которое можно охарактеризовать ее одним, так называемым действительным значением, лежащем внутри интервала остаточной неопределенности (доверительный интервал);

- время измерения не ограничено и сравнение с мерой может выполняться принципиально как угодно долго и тщательно;

- внешние условия и влияющие на результат факторы точно определены.

Но так как практические задачи измерительной техники отличаются от идеализированного метрологического эксперимента сравнения с мерой, то и изменяется модель измерительного процесса, т.е. производится оценка качества измерения на основе теоретически-вероятностного подхода.

Вероятностная модель измерительного процесса (информационная) - измеряемая физическая величина рассматривается как случайный процесс, содержащий интересующую нас информацию о состоянии исследуемого объекта и описывается случайной последовательностью действительных значений или же обобщенными характеристиками такой последовательности [(m(x); D(x)], истинное (мгновенное) значение измеряемой величины может оставаться неопределенным на данном интервале процесса измерения;

- измерение, в общем случае, рассматривается как последовательность операций, время выполнения которых ограничено и конечно; непосредственное сравнение с мерой неосуществимо;

- характеристики измерительного устройства могут изменяться во времени и под влиянием внешних факторов, переменных по своей природе /эти изменения рассматриваются как случайные процессы, влияющие на конечную неопределенность результата измерений/.

Указанные раньше основные группы классической модели являются частным случаем вероятностной модели. Необходимость введения вероятностной модели измерительного процесса вызвана прежде всего задачей оценки качества измерения меняющихся во времени величин (проблема динамической точности), которая не нашла удовлетворительного решения в рамках классической метрологии.


3. Классификация измерений

3.1. Виды измерений

В зависимости от вида функциональной связи между искомой и непосредственно измеряемой величинами и от способа получения числового значения измеряемой величины все измерения разделяются на: прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямым называется измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Примерами прямых измерений являются измерение сопротивления омметром, измерение мощности ваттметром, измерение давления манометром и т. д.

Косвенным называется измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. При этом числовое значение искомой величины определяется по формуле

Х = F (Y, Z, ... , W) ,

где X - значение искомой величины; Y,Z…W - значения непосредственно измеряемых величин.

Примеры косвенных измерений: определение значения активного сопротивления R резистора на основе прямых измерений силы тока  через резистор и падения напряжения U на нем по формуле R = U / ; определение плотности  тела цилиндрической формы на основе прямых измерений его массы m, диаметра d и высоты h цилиндра по формуле

 = 4m / d2h и т. п.

Косвенные измерения сложнее прямых, однако они широко применяются в практике либо потому, что прямые измерения практически невыполнимы, либо потому, что косвенное измерение позволяет получить более точный результат по сравнению с прямым измерением.

К совокупным относятся производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. К совокупным относятся, например, измерения, при которых массы отдельных гирь набора находят по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь.

Совместные измерения - это производимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимости между ними.

Числовые значения искомых величин при совокупных и совместных измерениях определяются из системы уравнений, связывающих значения искомых величин со значениями величин, измеренных прямым (или косвенным) способом.

Чтобы получить числовые значения искомых величин, необходимо получить по крайней мере столько уравнений, сколько имеется этих величин, хоты в общем случае число прямых измерений может быть и больше минимально необходимого.
3.2. Методы измерений.
Совокупность приемов использования принципов и средств измерений составляет метод измерения. Различные методы измерений отличаются прежде всего организацией сравнения измеряемой величины с единицей измерения. С этой точки зрения все методы измерений подразделяются на две группы: методы непосредственной оценки и методы сравнения. Методы сравнения в свою очередь включают в себя метод противопоставления, дифференциальный метод, нулевой метод, метод замещения и метод совпадений.

При методе непосредственной оценки значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия (измерительный прибор, в котором предусмотрено одно или несколько преобразований сигнала измерительной информации в одном направлении, т. е. без обратной связи). На этом методе основаны все показывающие (стрелочные) приборы (вольтметры, амперметры, ваттметры, счетчики электрической энергии, термометры, тахометры и т. п.). При использовании данного метода измерений мера как вещественное воспроизведение единицы измерения, как правило, непосредственно в процессе измерения не участвует. Сравнение измеряемой величины с единицей измерения осуществляется косвенно путем предварительной градуировки измерительного прибора с помощью образцовых мер или образцовых измерительных приборов.

Точность измерения по методу непосредственной оценки в большинстве случаев невелика и ограничивается точностью применяемых измерительных приборов.

Метод сравнения с мерой - это такой метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Примеры этого метода: измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирь; измерение напряжения постоянного тока на компенсаторе сравнением с ЭДС нормального элемента.

Метод сравнения с мерой, в котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами, называется методом противопоставления. Это, например, измерение массы на рычажных весах с помещением ее и уравновешивающих гирь на две чашки весов при известном соотношении плеч рычага весов. В этом случае при качественном выполнении устройства сравнения (малое трение в опорах, стабильность соотношения плеч рычага и т. п.) может быть достигнута высокая точность измерений (например - аналитические весы).

Дифференциальный метод - это метод сравнения с мерой, в котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой. Этот метод позволяет получать результаты измерений с высокой точностью даже в случае применения относительно неточных измерительных приборов, если с большой точностью воспроизводится известная величина.

Эффект повышения точности результатов измерений, достигаемый при дифференциальном методе, оказывается тем значительнее, чем ближе значение меры к истинному значению измеряемой величины. В том случае, когда результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводя до нуля, дифференциальный метод измерений превращается в нулевой. В нулевом методе измерений используемая мера должна быть изменяемой (регулируемой), а прибор сравнения выполняет функции индикатора равенства нулю результирующего воздействия измеряемой величины и меры.

Нулевой метод позволяет получить высокие точности измерений и широко используется, например, при измерениях электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием или постоянного напряжения компенсатора постоянного тока.

Методом замещения называется метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. Это, например, взвешивание с поочередным помещением массы и гирь на одну и ту же чашку весов. Метод замещения можно рассматривать как разновидность дифференциального или нулевого метода, отличающуюся тем, что сравнение измеряемой величины с мерой производится разновременно.

Метод совпадений - это метод сравнения с мерой, в котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов. Примерами этого метода являются измерения длины с помощью штангенциркуля с нониусом, измерение частоты вращения стробоскопом.

4. Средства измерений

4.1. Классификация средств измерений

Измерения производят с помощью средств измерений - технических средств, имеющих нормированные метрологические характеристики, т. е. характеристики, которые необходимы при оценке точности результатов измерений. Нормирование метрологических характеристик - установление номинальных значений и границ допускаемых отклонений реальных метрологических характеристик средств измерений от их номинальных значений.

По функциональному назначению средства измерений делят на следующие группы: меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки и информационные измерительные системы.

Под мерой понимают средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Например, мерой является резистор, воспроизводящий сопротивление определенного размера с известной погрешностью.

^ Измерительный преобразователь - средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающийся непосредственному восприятию наблюдателем. Измерительный преобразователь, к которому подводится измеряемая величина, называют первичным измерительным преобразователем. Измерительный преобразователь, предназначенный для изменения размера величины в заданное число раз, называют масштабным измерительным преобразователем.

В зависимости от рода измеряемой величины на входе измерительные преобразователи для электрических измерений делят на преобразователи электрических величин и преобразователи неэлектрических величин. Примерами преобразователей электрических величин в электрические являются делители напряжения, усилители напряжения и др. Преобразователи неэлектрических величин в электрические применяют при электрических измерениях неэлектрических величин. Терморезисторы, применяемые для измерения температуры - пример таких преобразователей.

Измерительные преобразователи в зависимости от вида (аналоговый, кодированный) входного и выходного сигналов относят к одной из следующих групп: а) аналоговые измерительные преобразователи, у которых на входе и на выходе аналоговые сигналы; б) аналого-цифровые измерительные преобразователи, имеющие на входе аналоговый сигнал, а на выходе кодированный сигнал; в) цифро-аналоговые измерительные преобразователи, у которых на входе кодированный сигнал, а на выходе аналоговый (квантованный) сигнал.

Первичные измерительные преобразователи, размещаемые непосредственно на объекте исследования и удаления от места обработки, отображения и регистрации измерительной информации, называют иногда датчиками. Например, датчик давления, температуры, перемещения.

^ Измерительным прибором называют средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, например, в виде цифрового отсчета на отсчетном устройстве. Измерительный прибор, показания которого являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины, называют аналоговым измерительным прибором. Например, электроизмерительный прибор с отсчетным устройством в виде стрелки и шкалы - аналоговый прибор.

Измерительный прибор, автоматически вырабатывающий дискретный (кодированный) сигнал измерительной информации и дающий показания в цифровой форме, называют цифровым измерительным прибором.

В зависимости от того, допускают ли измерительные приборы только считывание показаний или допускают считывание и регистрацию или только регистрацию показаний, они относятся либо к показывающим, либо к регистрирующим измерительным приборам. Иногда находят применение так называемые регулирующие измерительные приборы, т. е. приборы, имеющие приспособление для управления технологическим процессом.

Измерительные приборы, которые осуществляют одно или несколько преобразований сигнала измерительной информации в одном направлении в цепи преобразований, называют приборами прямого преобразования. Измерительные приборы, в которых наряду с цепью прямого преобразования имеется цепь обратного преобразования сигнала измерительной информации, называют приборами уравновешивающего преобразования или приборами сравнения, так как в них происходит сравнение измеряемой величины с известной величиной, однородной с измеряемой. В некоторых случаях производится сравнение эффектов, производимых указанными величинами.

В зависимости от применяемых средств (узлов) среди электроизмерительных аналоговых приборов прямого преобразования выделяют следующие группы приборов: электромеханические, электромеханические с преобразователями и электронные.

К группе электромеханических приборов относят электроизмерительные приборы, в которых энергия электромагнитного поля преобразуется в механическую энергию перемещения подвижной части прибора.

К группе электромеханических приборов с преобразователями относят электромеханические приборы с предварительными преобразователями входного сигнала с целью расширения возможностей измерения различных величин.

К группе электронных аналоговых приборов относят приборы, использующие электронные узлы для преобразования сигнала измерительной информации и электромеханический (чаще всего магнитоэлектрический) измерительный механизм.

По роду измеряемой величины электроизмерительные приборы делят на следующие группы: амперметры - для измерения тока; вольтметры - для измерения напряжения; омметры - для измерения сопротивления и т. п.

В зависимости от степени усреднения измеряемой величины выделяют приборы, дающие показания мгновенных значений измеряемой величины, и приборы интегрирующие, показания которых определяются интегралом по времени или по другой независимой переменной от измеряемой величины.

По характеру установки на месте применения приборы бывают стационарными, предназначенными для жесткого крепления, и переносные, не предназначенные для жесткого крепления.

В зависимости от степени защищенности от климатических и механических воздействий приборы выполняют обыкновенными, пыле-, водо-, брызгозащищенными, герметическими, вибро-, удароустойчивыми и др.

Для испытаний крупных объектов, т.е. когда необходимо измерять большое число физических величин, производить обработку измерительной информации, воздействовать на объект в процессе испытаний и т. д., применяют измерительные информационные системы.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11



Скачать файл (1301.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации