Классификация средств измерения

   Министерство Образования и науки РФ.

Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет

им. А.Н.Туполева

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

на тему: классификация средств измерения.

 

 

 

 

 

 

 

                                 

                                               

 

Работу выполнил

 студент группы 3236

Шарафиев У.Г.

 

Преподаватель

     Бельский А.М.

 

Казань 2015 

   Содержание.

 

1. Введение………………………………………………….3
2. Метрология……………………………………………….4
3. Классификация измерений………………………………5
4. Единицы измерений……………………………………...6
5. Основные показатели методов измерения……………..7
6. Понятия о физической величине………………………..9
7. Средства измерений и их основные характеристики….9
8. Заключение……………………………………………….12

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

Проблема обеспечения высокого качества продукции тесным образом связана с проблемой качества измерений. Между ними явно прослеживается непосредственная связь: там, где качество измерений не соответствует требованиям технологического процесса, не возможно достичь высокого уровня качества продукции. Поэтому обеспечение качества в значительной степени зависит от успешного решения вопросов, связанных с точностью измерений параметров качества материалов и комплектующих изделий и поддержания заданных технологических режимов. Иными словами, технический контроль качества осуществляется путем замеров параметров технологических процессов, результаты измерений которых необходимы для регулирования процессом. Следовательно, качество измерений представляет собой совокупность свойств состояния измерений, обеспечивающих результаты измерений с требуемыми точностными характеристиками, получаемые в необходимом виде за определенный отрезок времени. Единство измерений - состояние, процесс измерений, результаты которых выражаются в общепринятых, узаконенных единицах, характеризующихся размерами равными в установленных пределах размерам единиц, воспроизводимых эталонам первичного образца. При этом отклонения результатов измерений прогнозируются с заданной вероятностью, не выходя за установленные пределы. Именно “привязка” измерений к государственным эталонам является наиболее важным условием обеспечения единства измерений. Она, по стандарту ИСО серии 9000, - необходима и обязательна в обеспечении качества продукции. Таким образом, можно перечислить основные принципы соблюдения единства измерений: - размер единиц государственных средств измерений равен размерам единиц, воспроизводимых первичными эталонами; - результаты измерений выражаются в общепринятых, узаконенных единицах; - отклонения результатов измерений известны и прогнозируемы; - отклонения измерений находятся в рамках установленных пределов.

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                  

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

Метрология изучает:

1) методы и средства  для учета продукции по следующим  показателям: длине, массе, объему, расходу  и мощности;

2) измерения физических  величин и технических параметров, а также свойств и состава  веществ;

3) измерения для контроля  и регулирования технологических  процессов.

Выделяют несколько основных направлений метрологии:

1) общая теория измерений;

2) системы единиц физических  величин;

3) методы и средства  измерений;

4) методы определения  точности измерений;

5) основы обеспечения  единства измерений, а также основы  единообразия средств измерения;

6) эталоны и образцовые  средства измерений;

7) методы передачи размеров  единиц от образцов средств  измерения и от эталонов рабочим  средствам измерения.

Важным понятием в метрологии является единство измерений, под которым подразумевают такие измерения, при которых итоговые данные получаются в узаконенных единицах, в то время как погрешности данных измерений получены с заданной вероятностью. Необходимость существования единства измерений вызвана возможностью сопоставления результатов различных измерений, которые были проведены в различных районах, в различные временные отрезки, а также с применением разнообразных методов и средств измерения. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Классификация измерений

Классификация средств измерений может проводиться по следующим признакам (рисунок 1.1). 

 

Рисунок 1.1 

 

1. По характеристике точности  измерения делятся на равноточные и неравноточные.

Равноточными измерениями физической величины называется ряд измерений некоторой величины, сделанных при помощи средств измерений (СИ), обладающих одинаковой точностью, в идентичных исходных условиях.

Неравноточными измерениями физической величины называется ряд измерений некоторой величины, сделанных при помощи средств измерения, обладающих разной точностью, и (или) в различных исходных условиях.

2. По количеству измерений  измерения делятся на однократные и многократные.

Однократное измерение – это измерение одной величины, сделанное один раз. Однократные измерения на практике имеют большую погрешность, в связи с этим рекомендуется для уменьшения погрешности выполнять минимум три раза измерения такого типа, а в качестве результата брать их среднее арифметическое.

Многократные измерения – это измерение одной или нескольких величин, выполненное четыре и более раз. Многократное измерение представляет собой ряд однократных измерений. Минимальное число измерений, при котором измерение может считаться многократным, – четыре. Результатом многократного измерения является среднее арифметическое результатов всех проведенных измерений. При многократных измерениях снижается погрешность.

3. По типу изменения  величины измерения делятся на статические и динамические.

Статические измерения – это измерения постоянной, неизменной физической величины. Примером такой постоянной во времени физической величины может послужить длина земельного участка.

Динамические измерения – это измерения изменяющейся, непостоянной физической величины.

4. По предназначению измерения  делятся на технические и метрологические.

Технические измерения – это измерения, выполняемые техническими средствами измерений.

Метрологические измерения – это измерения, выполняемые с использованием эталонов.

5. По способу представления  результата измерения делятся  на абсолютные и относительные.

Абсолютные измерения – это измерения, которые выполняются посредством прямого, непосредственного измерения основной величины и (или) применения физической константы.

Относительные измерения – это измерения, при которых вычисляется отношение однородных величин, причем числитель является сравниваемой величиной, а знаменатель – базой сравнения (единицей). Результат измерения будет зависеть от того, какая величина принимается за базу сравнения.

6. По методам получения  результатов измерения делятся  на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые измерения – это измерения, выполняемые при помощи мер, т. е. измеряемая величина сопоставляется непосредственно с ее мерой. Примером прямых измерений является измерение величины угла (мера – транспортир).

Косвенные измерения – это измерения, при которых значение измеряемой величины вычисляется при помощи значений, полученных посредством прямых измерений, и некоторой известной зависимости между данными значениями и измеряемой величиной.

Совокупные измерения – это измерения, результатом которых является решение некоторой системы уравнений, которая составлена из уравнений, полученных вследствие измерения возможных сочетаний измеряемых величин.

Совместные измерения – это измерения, в ходе которых измеряется минимум две неоднородные физические величины с целью установления существующей между ними зависимости.  

 

4. Единицы измерения

В 1960 г. на XI Генеральной конференции по мерам и весам была утверждена Международная система единиц (СИ).

В основе Международной системы единиц лежат семь единиц, охватывающих следующие области науки: механику, электричество, теплоту, оптику, молекулярную физику, термодинамику и химию:

1) единица длины (механика) – метр;

2) единица массы (механика) – килограмм;

3) единица времени (механика) – секунда;

4) единица силы электрического  тока (электричество) – ампер;

5) единица термодинамической  температуры (теплота) – кельвин;

6) единица силы света (оптика) – кандела;

7) единица количества  вещества (молекулярная физика, термодинамика  и химия) – моль.

В Международной системе единиц есть дополнительные единицы:

1) единица измерения плоского  угла – радиан;

2) единица измерения телесного  угла – стерадиан. Таким образом, посредством принятия Международной  системы единиц были упорядочены  и приведены к одному виду  единицы измерения физических  величин во всех областях науки  и техники, так как все остальные  единицы выражаются через семь  основных и две дополнительных  единицы СИ. Например, количество  электричества выражается через  секунды и амперы. 

 

5. Основные показатели методов измерения

Выделяют следующие основные характеристики измерений:

1) метод, которым проводятся  измерения;

2) принцип измерений;

3) погрешность измерений;

4) точность измерений;

5) правильность измерений;

6) достоверность измерений.

Метод измерений – это способ или комплекс способов, посредством которых производится измерение данной величины, т. е. сравнение измеряемой величины с ее мерой согласно принятому принципу измерения.

Существует несколько критериев классификации методов измерений (рисунок 1.2).

1. По способам получения  искомого значения измеряемой  величины выделяют:

1) прямой метод (осуществляется  при помощи прямых, непосредственных  измерений);

2) косвенный метод.

2. По приемам измерения  выделяют:

1) контактный метод измерения;

2) бесконтактный метод  измерения. Контактный метод измерения  основан на непосредственном  контакте какой - либо части измерительного  прибора с измеряемым объектом.

При бесконтактном методе измерения измерительный прибор не контактирует непосредственно с измеряемым объектом.

3. По приемам сравнения  величины с ее мерой выделяют:

1) метод непосредственной  оценки;

2) метод сравнения с  ее единицей.

Метод непосредственной оценки основан на применении измерительного прибора, показывающего значение измеряемой величины.

Метод сравнения с мерой основан на сравнении объекта измерения с его мерой.

 

 

Рисунок 1.2 

 

Принцип измерений – это некое физическое явление или их комплекс, на которых базируется измерение. Например, измерение температуры основано на явлении расширения жидкости при ее нагревании (ртуть в термометре).

Погрешность измерения – это разность между результатом измерения величины и настоящим (действительным) значением этой величины. Погрешность, как правило, возникает из - за недостаточной точности средств и методов измерения или из - за невозможности обеспечить идентичные условия при многократных наблюдениях.

Точность измерений – это характеристика, выражающая степень соответствия результатов измерения настоящему значению измеряемой величины.

Количественно точность измерений равна величине относительной погрешности в минус первой степени, взятой по модулю.

 

 

 

 

6. Понятие о физической величине. Значение систем физических единиц

Количественная характеристика объекта измерения – это его размер, полученный в результате измерения. Самый элементарный способ получить сведения о размере определенной величины объекта измерения – это сравнить его с другим объектом. Результатом такого сравнения не будет точная количественная характеристика, оно позволит лишь выяснить, какой из объектов больше (меньше) по размеру. Сравниваться могут не только два, но и большее число размеров. Если размеры объектов измерения расположить по возрастанию или по убыванию, то получится шкала порядка. Процесс сортировки и расположения размеров по возрастанию или по убыванию по шкале порядка называется ранжированием. Для удобства измерений определенные точки на шкале порядка фиксируются и называются опорными, или реперными точками Фиксированным точкам шкалы порядка могут ставиться в соответствие цифры, которые часто называют баллами.