Средства измерения

10.Средства измерения  (СИ), используемые в различных областях науки и техники, чрезвычайно многообразны. СИ можно классифицировать по двум признакам — по метрологическому назначению и по конструктивному исполнению.

По метрологическому назначению все СИ подразделяются на два вида — рабочие СИ и эталоны.

Рабочие СИ, предназначены для проведения технических измерений. По условиям применения они могут быть:

—  лабораторными, используемыми  при научных исследованиях, проектировании технических устройств, медицинских  измерениях;

—  производственными, используемыми  для контроля характеристик технологических  процессов, контроля качества готовой  продукции, контроля отпуска товаров;

—  полевыми, используемыми  непосредственно при эксплуатации самолетов, автомобилей, морских судов  и т. п.

Эталоны являются высокоточными СИ, а поэтому используются для проведения метрологических измерений в качестве средств передачи информации о размере единицы.

Эталон, утвержденный в качестве исходного для всей страны, называют государственным первичным эталоном. В целях проведения различных  метрологических работ создаются  вторичные эталоны: эталоны-свидетели, эталоны-копии, эталоны-сравнения, рабочие  эталоны.

По конструктивному  исполнению СИ подразделяют на меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки, измерительные системы.

Меры физической величины — СИ, предназначенные для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров. Различают меры: однозначные (гиря 1 кг, калибр); многозначные (масштабная линейка); набор мер (набор гирь, магазин калибров).

Измерительные преобразователи — СИ, служащие для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований.

Измерительная установка — совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенных для измерений одной или нескольких физических величин и расположенных в одном месте (например, испытательный стенд для контроля качества изделий).

Измерительная система — совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого пространства с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому пространству (например, радионавигационная система).

Измерительный прибор — СИ, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Прибор, как правило, содержит устройство для преобразования измеряемой величины и ее индикации в форме, наиболее доступной для восприятия или регистрации (шкала, диаграмма с указателем и др.)

12.Воспроизведение  и передача размера единиц  физических величин. Эталоны и  образцовые средства измерения

Эталоны, как правило, предназначены  для воспроизведения размера  единицы физической величины. Кроме  эталонов в отечественной метрологии единицы физических величин воспроизводятся  на установках высшей точности (УВТ) и  на исходных образцовых средствах измерений (ИОСИ).

Образцовые средства измерений  представляют собой меры и измерительные  приборы, предназначенные для поверки  и градуировки других средств  измерений. На такие приборы выдаются свидетельства на право проведения поверки. Образцовые средства измерений  особенно необходимы в массовых видах  измерений. Метрологические правила  предписывают поверять средство измерения  другим средством, погрешность показаний  которого в 2-3 раза ниже, чем у поверяемого прибора.

Метрологическая цепь передачи размера единицы от эталона к  рабочим средствам измерения, принятая сначала в СССР, а теперь в России, получила название поверочной схемы.

Несколько лет назад поверочная схема на средства измерений имела  законодательный характер. В настоящее  время многие поверочные схемы составляются как документ рекомендательный.

Структура поверочной схемы  состоит из нескольких полей, соответствующих  ступеням передачи размера единиц. В верхнем поле указывают название эталона. В этом же поле помещают название вторичных эталонов, специальных  эталонов, рабочих эталонов. Подполем эталонов располагают поле образцовых средств измерений различных  разрядов. Под полем образцовых средств  располагается поле рабочих средств  измерений. Наименование средств измерений  и эталонов указывают на поверочной схеме в прямоугольниках. Метод  передачи размера единицы от эталона  через образцовые средства к рабочим  приборам указывают на поверочной схеме  между полями в овалах или кружках.

Средства измерения высшей точности - эталоны - подразделяются на несколько категорий. Эталон, воспроизводящий  единицу с наивысшей в стране точностью, называется  государственным  первичным эталоном. Для воспроизведения  единицы в особых условиях, в которых  прямая передача размера единицы  от существующих эталонов технически неосуществима с требуемой точностью, создаются  специальные эталоны. Это могут быть измерения в  условиях повышенного или пониженного  давления, высокой влажности, измерения  в крайних областях диапазона, например оптические измерения в инфракрасной и ультрафиолетовой областях, и т.д.

В метрологической практике широко используются  вторичные  эталоны,  рабочие эталоны и  эталоны-копии. Эти эталоны создаются  и утверждаются в тех случаях, когда это необходимо для организации  поверочных работ, а также для обеспечения сохранности и наименьшего износа государственного первичного эталона.

15.Класс точности — основная метрологическая характеристика прибора, определяющая допустимые значения основных и дополнительных погрешностей, влияющих на точность измерения.

Для стрелочных приборов принято  указывать класс точности, записываемый в виде числа, например, 0,05 или 4,0. Это  число дает максимально возможную  погрешность прибора, выраженную в  процентах от наибольшего значения величины, измеряемой в данном диапазоне  работы прибора

Обычно цена наименьшего  деления шкалы стрелочного прибора  согласована с погрешностью самого прибора. Если класс точности используемого  прибора неизвестен, за погрешность s прибора всегда принимают половину цены его наименьшего деления. Понятно, что при считывании показаний  со шкалы нецелесообразно стараться  определить доли деления, так как  результат измерения от этого  не станет точнее.

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

Точность измерений — характеристика качества средства измерений, отражающая близость его погрешности к нулю.

16 Абсолютная погрешность — является оценкой абсолютной ошибки измерения. Вычисляется разными способами. Способ вычисления определяется распределением случайной величины . Соответственно, величина абсолютной погрешности в зависимости от распределения случайной величины  может быть различной. Если — измеренное значение, а — истинное значение, то неравенство должно выполняться с некоторой вероятностью, близкой к 1. Если случайная величина  распределена по нормальному закону, то обычно за абсолютную погрешность принимают её среднеквадратичное отклонение. Абсолютная погрешность измеряется в тех же единицах измерения, что и сама величина.

Относительная погрешность — погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному или измеренному значению измеряемой величины

Относительная погрешность  является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах.

Случайная погрешность — составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом в серии повторных измерений одной и той же величины, проведенных в одних и тех же условиях. В появлении таких погрешностей не наблюдается какой-либо закономерности, они обнаруживаются при повторных измерениях одной и той же величины в виде некоторого разброса получаемых результатов. Случайные погрешности неизбежны, неустранимы и всегда присутствуют в результате измерения, однако их влияние как правило можно устранить статистической обработкой. Описание случайных погрешностей возможно только на основе теории случайных процессов и математической статистики.

Систематическая погрешность — погрешность, изменяющаяся во времени по определённому закону (частным случаем является постоянная погрешность, не изменяющаяся с течением времени). Систематические погрешности могут быть связаны с ошибками приборов (неправильная шкала, калибровка и т. п.), неучтёнными экспериментатором.

Систематическую ошибку нельзя устранить повторными измерениями. Её устраняют либо с помощью поправок или «улучшением» эксперимента.

18Калибровка средства  измерений — совокупность операций, выполняемых в целях определения действительных значений метрологических характеристик средств измерений.

Калибровка средств измерений  производится преимущественно метрологическими службами юридических лиц с использованием эталонов, соподчинённых государственным  эталонам единиц величин.

В России калибровочная деятельность регламентирована Законом РФ «Об  обеспечении единства измерений» и  многими другими подзаконными актами. К сожалению, в нормативных документах не очень чётко разграничены понятия  «калибровка» и «поверка».

Поверка средств  измерений — определение метрологическим органом погрешностей средств измерений (или проверка того, что они находятся в допустимых пределах) и установление его пригодности к применению.

Поверка СИ - это регулярная в зависимости от межповерочного интервала (после первичной) перепроверка СИ на соответствие тем метрологических характеристикам (диапазон, цена деления, дискретность, погрешность, класс точности), которые были определены при утверждении типа СИ и записаны в описании типа.

 Калибровка СИ - это просто определение тех же метрологических характеристик СИ по факту - что есть на данный момент (но ни с чем не сравнивается, т.е. что есть - то есть).

22Доверительный  интервал — термин, используемый в математической статистике при интервальной (в отличие от точечной) оценке статистических параметров, что предпочтительнее при небольшом объёме выборки. Доверительным называют интервал, который покрывает неизвестный параметр с заданной надёжностью.

23 Государственная  метрологическая служба находится в ведении Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии и включает в себя:

-государственные научные метрологические центры;

-органы Государственной метрологической службы на территориях республик в составе Российской Федерации, автономной области, автономных округов, краев, областей, городов Москвы и Санкт-Петербурга. Органы Государственной метрологической службы осуществляют государственный метрологический контроль и надзор на территориях субъектов Федерации.

-Головной институт в системе Госстандарта России ВНИИМС

Государственная метрологическая  служба России (ГМС) представляет собой  совокупность государственных метрологических  органов и создается для управления деятельностью по обеспечению единства измерений.

Общее руководство ГМС  осуществляет Госстандарт РФ, на который  Законом «Об обеспечении единства измерений» возложены следующие  функции:

межрегиональная и межотраслевая  координация деятельности по обеспечению  единства измерений;

представление Правительству  РФ предложений по единицам величин, допускаемым к применению;

установление правил создания, утверждения, хранения и применения эталонов единиц величин;

определение общих метрологических  требований к средствам, методам  и результатам измерений;

государственный метрологический  контроль и надзор;

контроль за соблюдением  условий международных договоров  РФ о признании результатов испытаний  и поверки средств измерений;

руководство деятельностью  Государственной метрологической  службы и иных государственных служб  обеспечения единства измерений;

участие в деятельности международных  организаций по вопросам обеспечения  единства измерений;

утверждение нормативных  документов по обеспечению единства измерений;

утверждение государственных  эталонов;

установление межповерочных  интервалов средств измерений;

отнесение технических устройств  к средствам измерений;

установление порядка  разработки и аттестации методик  выполнения измерений;

24. Государственное управление деятельностью по обеспечению единства измерений в России осуществляет Комитет Российской Федерации по стандартизации и метрологии (Госстандарт России). Он является федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим межотраслевую координацию, а также функциональное регулирование в области стандартизации и метрологии. В своей деятельности он руководствуется Конституцией, федеральными законами, указами и распоряжениями Президента, постановлениями и распоряжениями Правительства, а также Положением о Государственном комитете Российской Федерации по стандартизации и метрологии.

     Госстандарт  осуществляет деятельность непосредственно  и через находящиеся в его  ведении территориальные центры  СМ, а также через государственных  инспекторов по надзору за  техническими регламентами и  обеспечению единства измерений.