Лекция 2. Тема: МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

и lоgos — учение
Метрология - наука об измерениях, методах и

средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Разделы метрологии:
Законодательная метрология
Теоретическая метрология
Практическая (прикладная) метрология

Предметом метрологии является получение качественной или количественной информации о свойствах объектов окружающего мира путем измерения.

это реальный объект (тело, вещество, поле, явление, процесс, организм), обладающий

некоторой суммой свойств и находящийся в многосторонних и сложных связях с другими объектами.

Субъект измерения (человек, выполняющий измерение) принципиально не может охватить объект целиком, во всем многообразии его свойств и связей.

Принцип измерения — научно описанное явление (или эффект), положенное в основу метода измерения.

логическая последовательность операций, описанная в общем виде и применяемая для

сравнения конкретного проявления свойства объекта со шкалой измерений этого свойства.

Условия измерения — совокупность влияющих величин, описывающих состояние окружающей среды и средства измерений.

Измерительный эксперимент — это отдельное, однократное измерение, которое часто называют наблюдением.

измерений:
Геометрические измерения
Механические измерения
Измерения расхода, вместимости, уровня, параметров

потока.
4. Измерения давления и вакуума.
5. Физико-химические измерения
6. Температурные и теплофизические измерения.
7. Измерения времени и частоты.
8. Электрические и магнитные измерения на постоянном и пе-ременном токе
9. Радиоэлектронные измерения
10. Виброакустические измерения
11. Оптические и оптико-физические измерения
12. Измерения параметров ионизирующих излучений и ядерных констант.
13. Биологические и биомедицинские измерения

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.

Классификация средств измерений
1. По метрологическому назначению:
• образцовые СИ;
• рабочие СИ.

аналогово-цифровые; цифро-аналоговые);
• метафизические величины (однозначная; многозначная; набор мер; магазин мер);
• стандартные образцы

(стандартный образец свойства; стандартный образец состава);
• средства сравнения;
• измерительные приборы;
• измерительные устройства;
• измерительные цепи и др.

(измерительные автоматы, измерительные роботы);
• автоматизированные СИ;
• измерительные установки (поверочные; эталонные; измерительные машины);
• измерительные

системы (информационные; контролирующие; управляющие, гибкие и др.);
• измерительно-вычислительные комплексы;

эталоны; рабочие СИ);
• нестандартизированные СИ;
5. По отношению к измеряемой величине:
• основные СИ;

• вспомогательные СИ.

(размер величины) — количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному

объекту, системе, явлению или процессу;

Значение физической величины — выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц;

Числовое значение физической величины — отвлеченное число, входящее в значение величины;

Истинное значение физической величины — значение физиче-ской величины, которое идеальным образом характеризует в каче-ственном и количественном отношении соответствующую физическую величину.

физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами, когда одни

величины принимают за независимые, а другие определяют как функции независимых величин.

На базе системы физических величин создают систему единиц физических величин.

V = L/T. (2.1)

следует:
1) выбрать область распространения системы и определить полный набор входящих

в систему величин (m штук);
2) составить систему уравнений, включающую все независимые уравнения связи между величинами (n уравнений);
3) определить необходимое число основных величин системы (k штук);
4) определить (выбрать и назначить) конкретные основные ве-личины системы, назначить их размерности;
5) определить размерности производных величин через размер-ности основных, решая независимые уравнения связи между величи-нами.
(k = m – n)
L M T I Θ N J
dim х = Lα Mβ Tγ Iε Θι Nν Jτ, (2.2)
где показатели α, β, γ, ε, ζ и η являются, как правило, небольшими целыми числами, которые могут быть положительными, отрицательными или равными нулю, они называются показателями размерностей.

размерностей, некоторые из которых возведены в степень, называют также формулой размерности. 

Система

единиц физических величин (система единиц) — совокупность основных и производных единиц физических величин, образованная в соответствии с принципами для заданной системы физических величин.

Схема построения системы единиц физических величин
Система единиц физических величин (физические формулы дольные и кратные множители, правила их применения);
Основные единицы (k = m – n) штук;
Производные единицы;
Система физических величин;
Основные физические величины (k = m – n) штук;
Производные физические величины размерности [L, M, T, I, J, N,...] формула размерности [V] = k ·( LαMβTγIδΘεNζJη );
Физические величины (m штук);
Уравнения связи между величинами (n уравнений).

производных физических величин в системе LMTIΘNJ

величина, в размерности которой хотя бы одна из основных физических

величин возведена в степень, не равную нулю (сила F в системе LMTIΘNJ является размерной величиной: dim F=LMT-2).

Безразмерная физическая величина — физическая величина, в размерность которой основные физические величины входят в степени, равной нулю.

Таблица 2.2 — Основные единицы Международной
системы единиц (SI)

достоинств:
универсальность (обеспечивает ее применение во всех отраслях производства и областях

науки);
унификация единиц физических величин;
унификация механизма образования дольных и кратных единиц;
когерентность системы.
Унификация единиц физических величин, например давления, заключается в отказе от таких ранее использовавшихся единиц, как атмосфера физическая, атмосфера техническая, миллиметры водяного столба, миллиметры ртутного столба и др., образующих неоправданное разнообразие единиц.

Когерентной является система, в которой производные единицы получают из основных с коэффициентом в виде неименованной единицы. Например, единица скорости 1 м/с образована делением единицы длины 1 м на единицу времени 1 с; единица давления 1 Па образована делением единицы силы 1 Н на единицу площади 1 м2, которая в свою очередь образована произведением единиц длины 1 м на 1 м.

приставки для образования
кратных и дольных единиц SI

характеристики средств измерений — это характеристики свойств, оказывающие влияние на

результаты и погрешности измерений.

ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений»

Все метрологические свойства (характеристики) можно разделить на две группы:
свойства, определяющие область применения СИ;
свойства, определяющие качество измерения.

Диапазон измерений — область значений величины, в пределах которых нормированы допускаемые пределы погрешности.

чувствительности — наименьшее изменение измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение

выходного сигнала.

Класс точности СИ — обобщенная характеристика, выражаемая пределами допускаемых погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.


Градуировкой называется процесс нанесения отметок на шкалы средств измерений, а также определение значений измеряемой величины, соответствующих уже нанесенным отметкам для составления градуировочных кривых или таблиц.

следующие способы градуировки.
Использование типовых шкал.
Индивидуальная градуировка шкал.
Градуировка условной

шкалы.

Калибровка (поверка) средств измерений — это комплекс действий и операций, определяющих и подтверждающих настоящие (действительные) значения метрологических характеристик и (или) пригодность средств измерений, не подвергающихся государственному метрологическому контролю.

Выделяют четыре метода поверки (калибровки) средств измерений:
1) метод непосредственного сравнения с эталоном;
2) метод сличения при помощи компьютера;
3) метод прямых измерений величины;
4) метод косвенных измерений величины.

схемы — это нормативный документ, в котором утверждается соподчинение средств

измерений, принимающих участие в процессе передачи размера единицы измерений физической величины от эталона к рабочим средствам измерений посредством определенных методов и с указанием погрешности.

Государственные поверочные схемы устанавливаются и действуют для всех средств измерений определенного вида, использующихся в пределах страны.

Ведомственные поверочные схемы устанавливаются и действуют на средства измерений данной физической величины, подлежащие ведомственной поверке.

Локальные поверочные схемы используются метрологическими службами министерств и действуют также и для средств измерений предприятий, им подчиненных.

чертежах, представляющих поверочную схему, должны присутствовать:
1) наименования средств измерений;
2) наименования

методов поверки;
3) номинальные значения физических величин;
4) диапазоны номинальных значений физических величин;
5) допустимые значения погрешностей средств измерений;
6) допустимые значения погрешностей методов поверки