Можно выделить три главные функции измерений в народном хозяйстве:
учет продукции народного хозяйства, исчисляющейся по массе, длине, объему, расходу, мощности, энергии;
измерения, проводимые для контроля и регулирования технологических процессов (особенно в автоматизированных производствах) и для обеспечения нормального функционирования транспорта и связи;
измерения физических величин, технических параметров, состава и свойств веществ, проводимые при научных исследованиях, испытаниях и контроле продукции в различных отраслях народного хозяйства.
От качества СИ зависит эффективность выполнения указанных функций.
Повышение точности измерений позволяет определить недостатки тех или иных технологических процессов и устранить эти недостатки. Все это в конечном счете приводит к повышению качества продукции, экономии энергетических и тепловых ресурсов, а также сырья и материалов.
3.Метрология:основные понятия, структурные элементы, цели, задачи, принципы, межпредметные связи.
1) физическая величина, представляющая собой общее свойство в отношении качества большого количества физических объектов, но индивидуальное для каждого в смысле количественного выражения;
2) единица физической величины, что подразумевает под собой физическую величину, которой по условию присвоено числовое значение, равное единице;
3) измерение физических величин, под которым имеется в виду количественная и качественная оценка физического объекта с помощью средств измерения;
4) средство измерения, представляющее собой техническое средство, имеющее нормированные метрологические характеристики. К ним относятся измерительный прибор, мера, измерительная система, измерительный преобразователь, совокупность измерительных систем;
5) измерительный прибор представляет собой средство измерений, вырабатывающее информационный сигнал в такой форме, которая была бы понятна для непосредственного восприятия наблюдателем;
6) мера – также средство измерений, воспроизводящее физическую величину заданного размера. Например, если прибор аттестован как средство измерений, его шкала с оцифрованными отметками является мерой;
7) измерительная система, воспринимаемая как совокупность средств измерений, которые соединяются друг с другом посредством каналов передачи информации для выполнения одной или нескольких функций;
8) измерительный преобразователь – также средство измерений, которое производит информационный измерительный сигнал в форме, удобной для хранения, просмотра и трансляции по каналам связи, но не доступной для непосредственного восприятия;
9) принцип измерений как совокупность физических явлений, на которых базируются измерения;
10) метод измерений как совокупность приемов и принципов использования технических средств измерений;
11) методика измерений как совокупность методов и правил, разработанных метрологическими научно—исследовательскими организациями, утвержденных в законодательном порядке;
12) погрешность измерений, представляющую собой незначительное различие между истинными значениями физической величины и значениями, полученными в результате измерения;
13) основная единица измерения, понимаемая как единица измерения, имеющая эталон, который официально утвержден;
14) производная единица как единица измерения, связанная с основными единицами на основе математических моделей через энергетические соотношения, не имеющая эталона;
15) эталон, который имеет предназначение для хранения и воспроизведения единицы физической величины, для трансляции ее габаритных параметров нижестоящим по поверочной схеме средствам измерения. Существует понятие «первичный эталон», под которым понимается средство измерений, обладающее наивысшей в стране точностью. Есть понятие «эталон сравнений», трактуемое как средство для связи эталонов межгосударственных служб. И есть понятие «эталон—копия» как средство измерений для передачи размеров единиц образцовым средствам;
16) образцовое средство, под которым понимается средство измерений, предназначенное только для трансляции габаритов единиц рабочим средствам измерений;
17) рабочее средство, понимаемое как «средство измерений для оценки физического явления»;
18) точность измерений, трактуемая как числовое значение физической величины, обратное погрешности, определяет классификацию образцовых средств измерений. По показателю точности измерений средства измерения можно разделить на: наивысшие, высокие, средние, низкие.
Основные задачи метрологии.
К задачам метрологии относятся:
1) разработка общей теории измерений;
2) разработка путей измерений, а также методов установления точности и верности измерений;
3) обеспечение целостности измерений;
4) определение единиц физических величин.
4.Объекты метрологии:понятие,характеристика величин:размер,размерность. Значения измеряемых величин.
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.
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.
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.
Правильность измерения – это качественная характеристика измерения, которая определяется тем, насколько близка к нулю величина постоянной или фиксировано изменяющейся при многократных измерениях погрешности (систематическая погрешность). Данная характеристика зависит, как правило, от точности средств измерений.
Основная характеристика измерений – это достоверность измерений.
Достоверность измерений – это характеристика, определяющая степень доверия к полученным результатам измерений. По данной характеристике измерения делятся на достоверные и недостоверные. Достоверность измерений зависит того, известна ли вероятность отклонения результатов измерения от настоящего значения измеряемой величины. Если же достоверность измерений не определена, то результаты таких измерений, как правило, не используются. Достоверность измерений ограничена сверху погрешностью измерений.
5.Едиицы физичесих величин:понятие,классификация.Международная система физических величин / СИ/ применение в России.
физическая величина (величина) – свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам (физическим системам, их состояниям и происходящим в них процессам), но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта”.
Средство измерения (СИ) – это техническое средство или совокупность средств, применяющееся для осуществления измерений и обладающее нормированными метрологическими характеристиками. При помощи средств измерения физическая величина может быть не только обнаружена, но и измерена.
Основные единицы: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В рамках СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, т. е. ни одна из основных единиц не может быть получена из других.
Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий, таких как умножение и деление. Некоторым из производных единиц в СИ присвоены собственные названия.
Приставки можно использовать перед названиями единиц; они означают, что единицу нужно умножить или разделить на определённое целое число, степень числа 10. Например, приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками.
Система СИ является развитием метрической системы мер, которая была создана французскими учёными и впервые широко внедрена после Великой Французской революции. До введения метрической системы единицы выбирались случайно и независимо друг от друга. Поэтому пересчёт из одной единицы в другую был сложным. К тому же в разных местах применялись разные единицы, иногда с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была стать удобной и единой системой мер и весов.
В 1799 г. были утверждены два эталона — для единицы длины (метр) и для единицы массы (килограмм).
В 1874 г. была введена система СГС, основанная на трёх единицах — сантиметр, грамм и секунда. Были также введены десятичные приставки от микро до мега.
В 1889 г. 1-ая Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему мер, сходную с СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, т. к. эти единицы были признаны более удобными для практического использования.
В последующем были введены базовые единицы для физических величин в области электричества и оптики.
В 1960 XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц (СИ)».
В 1971 XIV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, единицу количества вещества (моль).
В настоящее время СИ принята в качестве законной системы единиц большинством стран мира и почти всегда используется в области науки (даже в тех странах, которые не приняли СИ).
6.Субъекты метрологии:органы и службы,функции.
Метрологическая служба — это совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.В настоящее время метрологическая служба России состоит из Государственной метрологической службы, руководство которой осуществляется Ростехрегулированием, а также из метрологических служб органов государственного управления и юридических лиц.
Государственная метрологическая служба выполняет работы по обеспечению единства измерений в стране на межрегиональном и межотраслевом уровне и осуществляющая государственный метрологический контроль и надзор.
К основным задачам метрологических служб относятся:
· поверка и калибровка средств измерения;
· надзор за состоянием и применением средств измерения, за аттестованными методиками выполнения измерений и эталонами единиц величин, применяемыми для калибровки средств измерения, за соблюдением метрологических правил и норм и нормативных документов по обеспечению единства измерений;
· выдача обязательных предписаний, направленных на предотвращение, прекращение или устранение нарушений метрологических правил и норм;
· проверка своевременности представления средств измерения на испытания для утверждения типа, а также на поверку и калибровку;
· анализ состояния измерений, испытаний и контроля на предприятии.
Общее руководство ГМС осуществляет Госстандарт РФ, на который Законом «Об обеспечении единства измерений» возложены следующие функции:
1. межрегиональная и межотраслевая координация деятельности по обеспечению единства измерений;
2. представление Правительству РФ предложений по еди-ницам величин, допускаемым к применению;
3. установление правил создания, утверждения, хранения и применения эталонов единиц величин;
4. определение общих метрологических требований к сред-ствам, методам и результатам измерений;
5. государственный метрологический контроль и надзор;
6. контроль за соблюдением условий международных договоров РФ о признании результатов испытаний и поверки средств измерений;
7. руководство деятельностью Государственной метрологической службы и иных государственных служб обеспече-ния единства измерений;
8. участие в деятельности международных организаций по вопросам обеспечения единства измерений;
9. утверждение нормативных документов по обеспечению единства измерений;
10. утверждение государственных эталонов;
11. установление межповерочных интервалов средств измерений;
12. отнесение технических устройств к средствам измерений;
13. установление порядка разработки и аттестации методик выполнения измерений;
14. ведение и координация деятельности Государственных научных метрологических центров (ГНМЦ), Государственной метрологической службы, Государственной служ-бы времени и частоты (ГСВЧ), Государственной службы стандартных образцов (ГССО), Государственной службы стандартных справочных данных (ГСССД);
15. аккредитация государственных центров испытаний средств измерений;
16. утверждение типа средств измерения;
17. ведение Государственного реестра средств измерений;
18. аккредитация метрологических служб юридических лиц на право поверки средств измерений;
19. утверждение перечней средств измерений, подлежащих поверке;
20. установление порядка лицензирования деятельности юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений;
21. организация и координация деятельности государственных инспекторов по обеспечению единства измерений;
22. организация деятельности и аккредитация метрологических служб юридических лиц на право проведения калибровочных работ;
23. планирование и организация выполнения метрологических работ.
7.Измерения: понятие,классификация измерений.
Измерение — совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом средстве (средстве измерений). Получившееся значение называется числовым значением измеряемой величины, числовое значение совместно с обозначением используемой единицы называется значением физической величины. Измерение физической величины опытным путём проводится с помощью различных средств измерений — мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, систем, установок и т. д. Измерение физической величины включает в себя несколько этапов: 1) сравнение измеряемой величины с единицей; 2) преобразование в форму, удобную для использования (различные способы индикации).
Прямое измерение — измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно.
Косвенное измерение — определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.
Совместные измерения — проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноимённых величин для определения зависимости между ними.
Совокупные измерения — проводимые одновременно измерения нескольких одноимённых величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях.
Избыточные измерения (точнее информативно-избыточные измерения) — измерения нескольких рядов однородных физических величин, размеры которых связаны между собой по закону арифметической или геометрической прогрессии, при неизменных или норированно измененных значениях параметров нелинейной (в общем случае) функции преобразования сенсора (или измерительного канала в целом), при которых искомое значение физической величины получают приведенным ко входу измерительного канала путем обработки результатов промежуточных измерений по уравнению избыточных измерений, т.е. опосредованно.
Совокупные измерения — частный случай избыточных измерений.
8.Средства измерений: понятие,классификация. Характеристика средств измерительной техники.
Средство измерений — техническое средство, предназначенное 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 ==
По техническому назначению:
* [[мера физической величины]] — cредство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения [[физическая величина|физической величины]] одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных [[единица измерения|единицах]] и известны с необходимой точностью;
* [[измерительный прибор]] — средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне;
* [[измерительный преобразователь]] — техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи;
* измерительная установка (измерительная машина) — совокупность функционально объединенных [[мера физической величины|мер]], [[измерительный прибор|измерительных приборов]], [[измерительный преобразователь|измерительных преобразователей]] и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте
* измерительная система — совокупность функционально объединенных [[мера физической величины|мер]], [[измерительный прибор|измерительных приборов]], [[измерительный преобразователь|измерительных преобразователей]], [[ЭВМ]] и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т. п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях;
* измерительно-вычислительный комплекс — функционально объединенная совокупность средств измерений, [[ЭВМ]] и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи.
По степени [[автоматизация|автоматизации]]:
* автоматические;
* автоматизированные;
* ручные.
По [[стандартизация|стандартизации]] средств измерений:
* стандартизированные;
* нестандартизированные.
По положению в [[поверочная схема|поверочной схеме]]:
* [[эталон]]ы;
* рабочие средства измерений.
По значимости измеряемой физической величины:
* основные средства измерений той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей;
* вспомогательные средства измерений той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений требуемой точности.
По измерительным физика - химическим параметрам:
* для измерения температуры;
* давления;
* расхода и количества;
* концентрации раствора;
* для измерения уровня и др.
9.Средства поверки и калибровки: понятие, классификация, порядок проведения поверки.
Поверка средств измерений - совокупность операций, выполняемых органами Государственной метрологической службы (другими уполномоченными органами, организациями) с целью определения и подтверждения соответствия средств измерений установленным техническим требованиям.
Калибровка средств измерений - совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору.
Соподчинение СИ, участвующих в передаче размера единицы от эталона к РСИ, устанавливается в поверочных схемах СИ.
Поверочная схема – это документ, содержащий правила передачи размера единицы от эталона рабочим средствам измерений.
Калибровка средства измерения - совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору.
калибровка выполняет две функции:
· определение и подтверждение действительных значений метрологических характеристик СИ;
· определение и подтверждение пригодности СИ к применению.
Калибровка может быть возложена как на МС юридического лица, так и на любую другую организацию, способную выполнить калибровочные работы. Результаты калибровки СИ удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на СИ, записью в эксплуатационных документах или сертификатом о калибровке.
10.Нормируемые метрологические характеристики средств измерений:понятие,классификация.
Нормируемые метрологические характеристики типа средств измерений - наиболее рациональная совокупность метрологических характеристик конкретного типа средств измерений, устанавливаемая нормативно-техническими документами.
