МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ

 

Управление техническими процессами, как известно, не возможно без измерения технологических параметров.

Наука об измерениях называется метрологией.

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

Физическая величина, свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам (физическими системам, их состояниям и происходящим в них процессам), но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. К Ф. В., характеризующим свойства объектов, относятся длина, масса, электрическое сопротивление и т.п., к Ф. В., характеризующим состояние системы, – давление, температура, магнитная индукция и т.п., к Ф. В., характеризующим процессы, – скорость, мощность и др.

Единица физической величины – это физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных физических величин.

Шкала физической величины принятая по соглашению последовательность значений, присваиваемых физической величине по мере её возрастания (или убывания). Обычно эта последовательность определяется принятым методом измерений величины. Примеры: термодинамическая температурная шкала медицинского термометра или весов.

Измерительная система (ИС) — совокупность измерительных, связующих, вычислительных компонентов, образующих измерительные каналы, и вспомогательных устройств (компонентов измерительной системы), функционирующих как единое целое, предназначенная для:

1 получения информации о состоянии объекта с помощью измерительных преобразований, в общем случае, множества изменяющихся во времени и распределенных в пространстве величин, характеризующих это состояние;

2машинной обработки результатов измерений;

3 регистрации и индикации результатов измерений и результатов их машинной обработки;

4преобразования этих данных в выходные сигналы системы в разных целях.

 

Измерительные системы (ИС) обладают основными признаками средств измерений и являются их разновидностью.

Измерение — нахождение значения величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Цель измерения —получение значения этой величины в форме, наиболее удобной для пользования. С помощью измерительного прибора сравнивают размер величины, информация о котором преобразуется в перемещение указателя, с единицей, хранимой шкалой этого прибора.

Измерения могут быть классифицированы:

1 по характеристике точности —

равноточные (ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности СИ и в одних и тех же условиях),

неравноточные(ряд измерений какой-либо величины, выполненных несколькими различными по точности СИ и (или) в нескольких разных условиях);

2 по числу измерений в ряду измерений—

однократные,

многократные;

3 по отношению к изменению измеряемой величины —

статические (измерение неизменной во времени физической величины, например измерение длины детали при нормальной температуре или измерение размеров земельного участка),

динамические(измерение изменяющейся по размеру физической величины, например измерение переменного напряжения электрического тока, измерение расстояния до уровня земли со снижающегося самолета);

4 по выражению результата измерений —

абсолютные (измерение, основанное на прямых измерениях величин и (или) использовании значений физических констант, например, измерение силы основано на измерении основной величины массы и использовании физической постоянной — ускорения свободного падения;

относительные (измерение отношения величины к одноименной величине, выполняющей роль единицы);

5 по общим приемам получения результатов измерений —

прямые(измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно, например, измерение массы на весах, длины детали микрометром),

косвенные (измерение, при котором искомое значение величины определяют на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной).

Понятие о методах измерений.

Метод измерений — прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Методы измерений классифицируют по нескольким признакам.

1 По общим приемам получения результатов измерений различают:

1) прямой метод измерений (реализуется при прямом измерении);

2) косвенный метод измерений (реализуется при косвенном измерении).

2 По условиям измерения различают контактный и бесконтактный методы измерений.

Контактный метод измерений основан на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения (измерение температуры тела термометром).

Бесконтактный метод измерений основан на том, что чувствительный элемент прибора не приводится в контакт с объектом измерения (измерение расстояния до объекта радиолокатором, измерение температуры в доменной печи пирометром).

3 Исходя из способа сравнения измеряемой величины с ее единицей различают методы непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.

При методе непосредственной оценки определяют значение величины непосредственно по отсчетному устройству показывающего СИ (термометр, вольтметр и пр.). Мера, отражающая единицу измерения, в измерении не участвует. Ее роль играет в СИ шкала, проградуированная при его производстве с помощью достаточно точных СИ.

При методе сравнения с мерой измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями). Существует ряд разновидностей этого метода: нулевой метод, метод измерений с замещением, метод совпадений

 

Основной метрологической характеристикой измерительных приборов и измерительной цепи в целом является погрешность измерения.

Погрешность измерения – это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемого параметра.

Погрешности измерений могут быть классифицированы по различным признакам:

1 По способу выраженияих делят наабсолютныеиотносительные погрешности измерений.

Абсолютная погрешность измерения — погрешность, выраженная в единицах измеряемой величины

Относительная погрешность измерения— отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины или результату измерений.

Приведенная погрешность средства измерения — отношение абсолютной погрешности средства измерения в данной точке диапазона СИ к нормирующему значению этого диапазона.

Погрешность измерения определяют по абсолютной величине разности между измеренным и истинным значениями параметра, это абсолютная погрешность измерения.

DХ = Хи - Х,

где DХ – абсолютная погрешность;

Хи - результат измерения;

Х - истинное значение параметра.

Поскольку истинное значение измеряемого параметра нельзя измерить абсолютно точно, то для оценки погрешности измерения вместо неизвестного истинного значения измеряемого параметра Х обычно используют результат измерения его более точным прибором или его значение, найденное теоретически.

return false">ссылка скрыта

Абсолютная погрешность неудобна для сравнения точности различных измерений. Так ошибка в 1 г, при взвешивании массы в 10 г значительно более существенна, чем при взвешивании массы в 1 кг, хотя абсолютная погрешность в обоих случаях одинакова. Поэтому вводится понятия относительной погрешности.

Относительная погрешность измерения – это отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемого параметра т.е.