Методические указания. При изучении этой темы студент должен знать определения метрологии и ее роль в научно-техническом прогрессе

При изучении этой темы студент должен знать определения метрологии и ее роль в научно-техническом прогрессе.

Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Практически нет ни одной области человеческой деятельности, где бы не требовались измерения. Для улучшения качества продукции необходимо увеличение количества и повышение качества измерений.

Студенту необходимо внимательно ознакомиться с ГОСТ 16263-70 “Метрология. Термины и определения”, где даются основные понятия “измерение”, “погрешность”, “поверка”, “эталон”, “рабочее средство измерений” и.т.д.

Студенту надо уяснить сущность применяемых методов измерения.

Под методом измерений понимают совокупность приемов использования принципов и средств измерений.

Существуют прямые и косвенные методы измерений.

Прямое измерение - измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (например - измерение температуры термометром, или длины с помощью линейных мер).

Косвенное измерение - измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, полученными прямыми измерениями. Например: при нахождении площади круга надо измерить величину - диаметр и вычислить по формуле pD² /4.

Способ нахождения искомой величины определяется термином “метод измерения”. Основные методы измерения: метод непосредственной оценки, метод сравнения с мерой, методы нулевой, дифференциальный, метод замещения.

Основными характеристиками качества измерений являются: точность, правильность, сходимость и воспроизводимость измерений.

Точность измерений - качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины.

Правильность измерений - это качество измерений, отражающее близость к “О” систематических погрешностей в их результатах.

Сходимость измерений - это качество измерений, отражающее близость результатов измерений, выполняемых в различных условиях.

При изучении этой темы надо твердо усвоить основные метрологические показатели измерительных средств: цену и интервал деления шкалы, точность отсчета, пределы измерения.

Значение физической величины определяется опытным путем, поэтому они содержат погрешности измерений. В связи с этим различают истинное и действительное значение измеряемой величины. Истинное значение - это предел, к которому приближается значение величины с повышением точности измерений.

Действительное значение - это значение величины, найденное с допустимой для определенной цели погрешности.

Погрешность измерений - это отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины.

Абсолютная погрешность - погрешность измерения, выражаемая в единицах измеряемой величины:

 

 

DX=Xизм.-Xист,

(11)

 

где X_изм. - значение, полученное при измерении;

X_ист. - истинное значение измеряемой величины.

Относительная погрешность измерения - это отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины.

Погрешности измерений подразделяют на систематические, случайные и грубые.

Систематическая погрешность - составляющая погрешности измерения, оставшаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины.

Например: погрешность от несоответствия действительного значения и меры, с помощью которой производят измерения, ее номинальному значению; погрешность вследствие постепенного уменьшения силы рабочего тока ы цепи электроизмерительного потенциометра.

Случайная погрешность - составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.

Грубая погрешность (промах) - погрешность измерения, существенно превышающая ожидаемую при данных условиях погрешность.

Физическая величина - свойство общее в качественном отношении многим физическим объектам, явлениям, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

Например: длина, масса, температура. Система физических величин - совокупность физических величин, связанных между собой зависимостями.

Основная физическая величина - физическая величина, входящая в систему и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы. Пример: длина, масса, время в механике.

Производная физическая величина - физическая величина, входящая в систему и определяемая по уровненную, связывающему ее с основными единицами этой системы. Например: м² - единица площади, м*кг*с² - единица силы.

Студенты должны ознакомиться с системами единиц МКС, МКГСС, применяющимися ранее и изучить систему СИ, применяемую в настоящее время. В системе СИ принято семь основных единиц: метр (м) - длина, килограмм (кг) - масса, секунда (с) - время, ампер (А) - сила тока, кельвин (К) - термодинамическая температура, кандела (кд) - сила света, моль (моль)- количество вещества, а так же две дополнительные: радиан (рад) - плоский угол, стерадиан (ср) - телесный угол.

К производным единицам системы относятся, например: площадь (м²), скорость (м/с), плотность электрического тока (А/м²). Некоторым производным единицам даны названия в честь великих ученых: Ньютон, Паскаль, Кулон, Ом и др.

Размеры единиц СИ на практике всегда удобны. Поэтому пользуются кратными и дольными единицами, образуемыми умножением исходной единицы на число 10, возведенное в положительную или отрицательную степень. Для образования наименований этих единиц используются приставки. Например: 10³ *1м=1 миллиметр.

Достоинством системы СИ является универсальность, унификация единиц всех областей измерений.

Надо понимать, что точность параметров основных и дополнительных физических величин зависит от точности их воспроизведения, т.е. эталонов этих величин. Студент должен знать нормирование точности физических величин, характеризующих продукт отрасли.

Литература [ 4, с. 495-505; 7, 8, с.66-83; 38]

Вопросы для самопроверки:

Что такое метрология?

Что такое измерения и для какой цели они служат?

Что понимают под методом измерения?

Дайте определение прямого и косвенного методов измерений.

Какие методы измерений применяются на Вашем производстве?

Дайте определение, что такое точность, правильность, сходимость и воспроизводимость результатов измерений?

Дайте определение средств измерений: мера, измерительный прибор, измерительная установка.

Назовите основные метрологические характеристики измерительных приборов.

Объясните причины возникновения погрешностей измерений.

Какие способы учета и исключения погрешностей Вы знаете?

11.Дайте определение понятий: физическая величина, основная и производная величина.

12.Дайте определение систем физических величин.

13.Какие системы величин были ранее? Их недостатки.

14.Основное содержание системы СИ.

15.Как воспроизводятся основные физические величины?

16.Чем вызвано требование повышения точности воспроизведения физических величин?

17.Как читаются приставки 10¹, 10²,10⁶ ,10^--1, 10^-2, 10^-6? Приведите примеры их применения.