Принципы, приемы и способы обработки результатов измерения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ «Стандартизация и сертификация»

КАФЕДРА КОМПЛЕКСНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

 

                                                      

 

РЕФЕРАТ

Принципы, приемы и способы  обработки результатов измерения.

                                                                                      

                                                                  

 

 

                                                                                                                       Сведения об исполнителе:                                                                                                                                                                                                                     Матьков К.В.,

                                                                      Студент СТ V-2, очная

______________________________

                                                                                     (личная подпись)                        

                 Сведения о научном руководителе:

                                                Резниченко С.А.,

кандидат технических наук, доцент

______________________________

                                                                                       (личная подпись)                         

 

 

г. Москва 2013 г.

Содержание.

Содержание……………………………………………………………………………………………………………………….2

Введение…………………………………………………………………………………………………………………………...3

1. Объекты и методы измерений,  виды контроля…………………………………………………………………………..4

1.1 Измеряемые величины……………………………………………………………………………………………………..4

1.2. Международная система  единиц физических величин………………………………………………………………8

1.3. Методы измерений………………………………………………………………………………………………………...10

1.4. Виды контроля……………………………………………………………………………………………………………...13

1.5. Методика выполнения измерений………………………………………………………………………………………16

1.5.1. Средства измерений…………………………………………………………………………………………………….17

1.5.2. Виды средств измерений………………………………………………………………………………………………17

1.5.3. Измерительные сигналы  ………………………………………………………………………………………………21

1.5.4. Метрологические показатели  средств измерений…………………………………………………………………23

1.5.5. Метрологические характеристики  средств измерений……………………………………………………………24

1.5.6. Классы точности средств  измерений………………………………………………………………………………...26

1.5.7. Метрологическая надёжность  средств измерения……………………………………………………………….27

1.5.8. Метрологическая аттестация  средств измерений………………………………………………………………..29

1.5.9. Погрешность измерений……………………………………………………………………………………………….30

1.6. Систематические и случайные  погрешности…………………………………………………………………………31

1.6.1. Причины возникновения  погрешностей измерения………………………………………………………………33

1.6.2. Критерии качества  измерений……………………………………………………………………….........................36

1.6.3. Планирование измерений……………………………………………………………………………………………..36

1.7. Выбор измерительного средств…………………………………………………………………………………………37

1.7.1. Подготовка и выполнение  измерительного эксперимента ………………………………………………………37

Список использованных источников и литературы……………………………………………………………………………44

 

 

 

Введение

Метрология – это наука об измерениях и методах обеспечения их единства.

Метрология изучает широкий  круг вопросов, связанных как с  теоретическими проблемами, так и  с задачами практики. К их числу  относятся: общая теория измерений, единицы физ. величин и их системы, методы и средства измерений, методы определения точности измерений, основы обеспечения единства измерений  и единообразия средств измерений, эталоны и образцовые средства измерений, методы передачи размеров единиц от эталонов к рабочим средствам измерения. Большое значение имеет изучение метрологических характеристик  средств измерений, влияющих на результаты и погрешности измерений.

Проведение научных исследований, функционирование промышленных предприятий непосредственно связано с проведением многочисленных измерений. Каждую секунду в мире производятся многие миллиарды измерительных операций, результаты которых используются для обеспечения надлежащего качества и технического уровня выпускаемой продукции, обеспечения безопасной и безаварийной работы транспорта, для медицинских и экологических диагнозов и других важных целей. Практически нет ни одной сферы деятельности человека, где бы интенсивно не использовались результаты измерений, испытаний и контроля.

Основу научной  и инженерной деятельности составляет получение, обработка и интерпретация  экспериментальных данных. Полученные в результате экспериментов численные значения могут быть далее использованы (в практике или теории) лишь в том случае, если они достоверны. Известно, что любая величина может быть измерена лишь с некоторой определяемой разными факторами точностью. Если взять любую экспериментальную работу, посвященную измерениям какой-либо величины, то обнаружиться, что в ней обязательно встречаются словосочетания “среднее значение”, “среднеквадратичная ошибка измерений”, “дисперсия”, “доверительная вероятность” и др. Данные термины являются основополагающими в  теории измерений и характеризуют измеренную величину и погрешность измерения.

 

 

 

 

 

 

 

1. Объекты и методы измерений, виды контроля

1.1 Измеряемые величины

Измерения являются инструментом познания объектов и явлений окружающего  мира. Поэтому метрология относится  к науке, занимающейся теорией познания – гноссиологии.

Объектами измерений являются физические и нефизические величины (в экономике, медицине, информатике, управлении качеством и пр.).

Вся современная физика может  быть построена на семи основных величинах, которые характеризуют фундаментальные  свойства материального мира. К ним  относятся: длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура, количество вещества и сила света. С помощью этих и двух дополнительных величин – плоского и телесного углов – введенных исключительно для удобства, образуется все многообразие производных физических величин и обеспечивается описание любых свойств физических объектов и явлений.

Измерения физических величин  подразделяются на следующие области  и виды:

1. Измерения геометрических  величин: длин; отклонений формы  поверхностей; параметров сложных  поверхностей; углов.

2. Измерения механических  величин: массы; силы; крутящих  моментов, напряжений и деформаций; параметров движения; твердости.

3. Измерения параметров  потока, расхода, уровня, объема веществ:  массового и объемного расхода  жидкостей в трубопроводах; расхода  газов; вместимости; параметров  открытых потоков; уровня жидкости.

4. Измерения давлений, вакуумные  измерения: избыточного давления; абсолютного давления; переменного  давления; вакуума.

5. Физико-химические измерения: вязкости; плотности; содержаний (концентрации) компонентов в твердых, жидких и газообразных веществах; влажности газов, твердых веществ; электрохимические измерения.

6. Теплофизические и температурные  измерения: температуры; теплофизических  величин.

7. Измерения времени и  частоты: методы и средства  воспроизведения и хранения единиц  и шкал времени и частоты;  измерения интервалов времени;  измерения частоты периодических  процессов; методы и средства  передачи размеров единиц времени  и частоты.

8. Измерения электрических  и магнитных величин на постоянном  и переменном токе: силы тока, количества электричества, электродвижущей  силы, напряжения, мощности и энергии,  угла сдвига фаз; электрического  сопротивления, проводимости, емкости,  индуктивности и добротности  электрических цепей; параметров  магнитных полей; магнитных характеристик  материалов.

9. Радиоэлектронные измерения:  интенсивности сигналов; параметров  формы и спектра сигналов; параметров  трактов с сосредоточенными и  распределенными постоянными; свойств  веществ и материалов радиотех-ническими методами; антенные.

10. Измерения акустических  величин: акустические - в воздушной  среде и в газах; акустические - в водной среде; акустические - в твердых телах; аудиометрия  и измерения уровня шума.

11. Оптические и оптико-физические измерения: световые, измерения оптических свойств материалов в видимой области спектра; энергетических параметров некогерентного оптического излучения; энергетических параметров пространственного распределения энергии и мощности непрерывного и импульсного лазерного и квазимонохроматического излучения; спектральных, частотных характерстик, поляризации лазерного излучения; параметров оптических элементов, оптических характеристик материалов; характеристик фотоматериалов и оптической плотности.

12. Измерения ионизирующих  излучений и ядерных констант: дозиметрических характеристик  ионизирующих излучений; спектральных  характеристик ионизирующих излучений;  активности радионуклидов; радиометрических  характеристик ионизирующих излучений.

В квалиметрии (разделе метрологии), посвященной измерению качества, не принято деление показателей  качества на основные и производные. Здесь выделяются единичные и  комплексные показатели качества. При  этом единичные относятся к одному из свойств продукции, а комплексные характеризуют сразу несколько из свойств.

Размерность измеряемой величины является качественной ее характеристикой  и обозначается символом dim, происходящим от слова dimension. Размерность основных физических величин обозначается соответствующими заглавными буквами. Например, для длины, массы и времени dim l = L; dim m = M; dim t = T.

При определении размерности  производных величин руководствуются  следующими правилами [47]:

1. Размерности левой и  правой частей уравнений не  могут не совпадать, так как  сравниваться между собой могут  только одинаковые свойства. Объединяя  левые и правые части уравнений,  можно прийти к выводу, что  алгебраически суммироваться могут только величины, имеющие одинаковые размерности.

2. Алгебра размерностей  мультипликативна, т. е. состоит из одного единственного действия - умножения.

2.1. Размерность произведения  нескольких величин равна произведению их размерностей. Так, если зависимость между значениями величин Q, А, В, С имеет вид Q = А × В × С, то

dim Q = dim A × dim B × dim C.

2.2. Размерность частного  при делении одной величины  на другую равна отношению  их размерностей, т. е. если Q = А/В, то

dim Q = dim A/dim B.

2.3. Размерность любой  величины, возведенной в некоторую  степень, равна ее размерности  в той же степени. Так, если Q = Аn, то

dim Q =  .

Например, если скорость определять по формуле V = l / t, то dim V = dim l/dim t = L/Т = LТ-1. Если сила по второму закону Ньютона F = m×а, где а = V/ t - ускорение тела, то dim F = dim m × dim а = МL/Т2 = MТ-2.

Таким образом, всегда можно  выразить размерность производной  физической величины через размерности  основных физических величин с помощью  степенного одночлена:

dim Q = LaMbTg …,

где L, М, Т, . . . - размерности соответствующих основных физических величин; a, b, g, … - показатели размерности. Каждый из показателей размерности может быть положительным или отрицательным, целым или дробным числом, нулем. Если все показатели размерности равны нулю, то такая величина называется безразмерной. Она может быть относительной, определяемой как отношение одноименных величин (например, относительная диэлектрическая проницаемость), и логарифмической, определяемой как логарифм относительной величины (например, логарифм отношения мощностей или напряжений). В гуманитарных науках, искусстве, спорте, квалиметрии, где номеклатура основных величин не определена, теория размерностей не находит пока эффективного применения.