МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра металлорежущих станков и инструментов

МЕТРОЛОГИЯ

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов специальности 120200 «Металлорежущие станки и инструменты» специализации 120219 «Менеджмент качества, сертификации и лицензирование оборудования»

Составитель Н.Г. Розенко

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 5 от 30.10.02

Электронная копия хранится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ

Кемерово 2003

ских величин, методы, методики, а также средства измерений для метрологического обеспечения производства.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Физическая величина является одним из свойств физического объ-

екта, физической системы, явления или процесса. В качественном отношении это свойство является одним для многих физических объектов, однако в количественном отношении оно индивидуально для каждого из них. Количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению, процессу называется размером физической величины. Значение физической величины формируется путем выражения физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

Значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физической величину, называется истинным значением величины. Оно может быть соотнесено с понятием абсолютной истины и может быть получено только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений.

Действительное значение физической величины – это значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.

Совокупность физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами, называется системой физических величин.

В системе физических величин одни величины принимаются как независимые, а другие определяются как функции независимых величин.

Физическая величина, входящая в систему величин и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы называется основной физической величиной.

Физическая величина, входящая в систему величин и определяемая через основные величины этой системы, называется производной физической величиной.

Измерение физической величины – это совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения в явном или не-

явном виде измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины. Если ряд измерений какой-либо величины выполнен одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях с одинаковой тщательностью, то такие измерения называются равноточными. Если ряд измерений какой-либо величины выполнен различающимися по точности средствами измерений и (или) в разных условиях, то такие измерения называются неравноточными.

Если измерение выполнено один раз, то оно называется однократным. Измерение называется многократным, если при измерении физической величины одного и того же размера результат получен из нескольких следующих друг за другом измерений, т.е. состоящее из ряда однократных измерений.

Статическое измерение – это измерение физической величины, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения.

Динамическое измерение – это измерение изменяющейся по размеру физической величины.

Измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант, называется абсолютным измерением. Например, измерение силы F = m g основано на применении основной величины массы – m

и использовании физической постоянной g в точке измерения массы. Относительное измерение – это измерение отношения величины к

одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.

Измерение, при котором исходное значение физической величины получают непосредственно называется прямым измерением. Например, измерение длины детали микрометром, силы тока – амперметром, массы на весах.

Если искомое значение физической величины определяется на основании прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной, то такие измерения называются косвенными. Например, плотность D тела цилиндрической формы можно определить на основании результатов прямых измерений массы m , высоты h и диаметра цилиндра d , связанных с плотностью уравнением

	0,25π d 2 h

Проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерении этих величин в разных сочетаниях, называются совокупными измерениями. Например, значение массы отдельных гирь набора определяют по известному значению массы одной из гирь и по результатам измерений (сравнений) масс различного сочетания гирь.

Если проводятся одновременно измерения двух или нескольких одноименных величин для определения зависимости между ними, то такие измерения называются совместными.

Видом измерений называется часть области измерений, имеющая свои особенности и отличающаяся однородностью измеряемых величин. Например, в области электрических и магнитных измерений могут быть выделены такие виды измерений: измерения электрического сопротивления, электродвижущей силы, электрического напряжения, магнитной индукции и др.

Подвидом измерений называется часть вида измерений, выделяющая особенностями измерений однородной величины (по диапазону, по размеру величины и др.) Например, при измерении длины выделяют измерения больших длин (в десятках, сотнях, тысячах километров) или измерения сверх малых длин – толщин пленок.

Средства измерительной техники – это технические средства, специально предназначенные для измерений. К средствам измерительной техники относятся средства измерений и их совокупности (измерительные системы, измерительные установки), измерительные принадлежности, измерительные установки.

Под средством измерений понимается техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормируемые метрологические характеристики, воспроизводящие и (или) хранящие единицу физической величины, размер которой принимается неизменным в пределах установленной погрешности в течение известного интервала времени.

Рабочее средство измерений – это средство измерений, предназначенное для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений.

Основное средство измерений – это средство измерений той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей.

Вспомогательное средство измерений – это средство измерений той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений требуемой точности. Например, термометр для измерения температуры газа при измерении объемного расхода этого газа.

Средство измерений называется автоматическим, если оно без непосредственного участия человека производит измерения и все операции, связанные с обработкой результатов измерений, их регистрацией, передачей данных или выработкой управляющего сигнала. Автоматическое средство измерений, встроенное в автоматическую технологическую линию, называется измерительным автоматом или контрольным автоматом. Разновидность контрольно-измерительных машин, отличающихся хорошими манипуляционными свойствами, высокими скоростями перемещений и измерений, называется измерительными роботами.

Средство измерений называется автоматизированным, если оно производит в автоматическом режиме одну или часть измерительных операций. Например, барограф измеряет и регистрирует давление; счетчик электрической энергии производит измерение и регистрацию данных нарастающим итогом.

Мерой физической величины называется средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных параметров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.

Существуют следующие разновидности мер.

1. Однозначная мера – это мера, воспроизводящая физическую величину одного размера (например гиря 1 кг).

2. Многозначная мера – это мера, воспроизводящая физическую величину разных размеров (например штриховая мера длины).

3. Набор мер – это комплект мер разного размера одной и той же физической величины, предназначенных для применения на практике как в отдельности, так и в различных сочетаниях (например набор концевых мер длины).

4. Магазин мер – это набор мер конструктивно объединенных в единое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях (например магазин электрических сопротивлений).

Измерительный набор – это средство измерений, предназначенное для получения значений измерений физической величины в установленном диапазоне. По способу индикации значений измеряемой величины измерительные приборы разделяются на показывающие и регистрирующие. По действию измерительные приборы разделяются на интегрирующие и суммирующие. Различаются также приборы прямого действия и приборы сравнения, аналоговые и цифровые приборы, самопишущие и печатающие приборы.

Совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенных для измерений одной или нескольких физических величин и расположенных в одном месте, называется измерительной установкой. Измерительная установка, применяемая при поверке, называется поверочной установкой. Измерительная установка, входящая в состав эталона, называется эталонной установкой. Некоторые большие измерительные устройства называются измерительными машинами. Измерительные машины предназначены для точных измерений физических величин. Например, силоизмерительная машина, машина для измерения больших длин в промышленном производстве, делительная машина, координатно-измерительная машина.

Измерительная система – это совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технологических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в различных целях. В зависимости от назначения измерительные системы разделяются на измерительные информирующие, измерительные управляющие системы и др. Измерительная система, перестраиваемая в зависимости от изменения измерительной задачи, называется гибкой измерительной системой.

Стандартный образец – это образец веществ или материала с установленными в результате метрологической аттестации значениями одной или более величин, характеризующими свойство или состав этого вещества или материала. Различаются стандартные образцы свойства и стандартные образцы состава. Примером стандартного образца свойства является стандартный образец относительной диэлектрической проницаемости. Стандартные образцы свойств веществ и материалов по метрологическому назначению выполняют роль однозначных мер. Они могут применяться в качестве рабочих эталонов с присвоением размера

по государственной поверочной схеме. Примером стандартного образца состава является стандартный образец состава углеродистой стали.

Измерительный преобразователь – это техническое средство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи. Измерительный преобразователь может входить в состав измерительного прибора, измерительной установки, измерительной системы и др. или применяться вместе с какимлибо средством измерений. По характеру преобразования различаются аналоговые, цифро-аналоговые, аналогово-цифровые преобразователи. По месту в измерительной цепи различаются первичные и промежуточные преобразователи. Преобразователи также бывают масштабные и передающие.

Примеры преобразователей.

1. Термопара в термоэлектрическом термометре;

2. Электропневматический преобразователь.

Первичный измерительный преобразователь – это измерительный преобразователь, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина. Например, термопара в цепи термоэлектрического термометра.

Датчик – это конструктивно обособленный первичный преобразователь, от которого поступают измерительные сигналы.

Средство сравнения – это техническое средство или специально создаваемая среда, посредством которых можно выполнить сравнение друг с другом мер однородных величин или показаний измерительных приборов.

Примеры средств сравнения.

1. Рычажные весы, на одну чашку которых устанавливается эталонная гиря, а на другую поверяемая.

2. Градуировочная жидкость для сравнения эталонного и рабочего ареометров.

3. Температурное поле, создаваемое термостатом для сравнения показаний термометров.

4. Давление среды, создаваемое компрессором, может быть измерено поверяемым и эталонным манометром одновременно; на основании показаний эталонного прибора градуируется поверяемый прибор.

Компаратор – это средство сравнения, предназначенное для сличения мер однородных величин. Например, рычажные весы.

Средство измерений, признанное годным и допущенное для применения уполномоченным на то органом, называется узаконенным средством измерений.

Государственные эталоны страны становятся таковыми в результате утверждения первичных эталонов национальным органом по стандартизации и метрологии. Рабочие средства измерений, предназначенные для серийного выпуска, узакониваются путем утверждения типа средства измерений.

Измерительные принадлежности – это вспомогательные средства, служащие для обеспечения необходимых условий для выполнения измерений с требуемой точностью. Примерами измерительных принадлежностей могут служить термостаты, барометры, противовибрационные фундаменты, устройства для экранирования электромагнитных полей, треноги для установки приборов и т.п.

Индикатор – это техническое средство или вещество, предназначенное для установления наличия какой-либо физической величины или превышения уровня ее порогового значения. Индикатор близости к нулю сигнала называется нуль-индикатором.

Примеры индикаторов.

1. Осциллограф служит индикатором наличия или отсутствия измерительных сигналов.

2. Лакмусовая бумага или другие вещества в химических реакциях.

3. Световой или звуковой сигнал индикатора ионизирующих излучений в случае превышения уровня радиации порогового значения.

Метрологической характеристикой средств измерений называется характеристика одного из свойств средств измерений, влияющая на результат измерений и на его погрешность. Для каждого типа средств измерений устанавливаются свои метрологические характеристики. Метрологические характеристики, устанавливаемые в нормативных и технических документах, называются нормированными метрологическими характеристиками, а определяемые экспериментально – действительными метрологическими характеристиками.

Вариация показаний измерительного прибора – это разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к этой точке со стороны меньших и больших значений измеряемой величины.

Диапазон показаний средств измерений – это область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы.

Диапазон измерений средств измерений – это область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средств измерений.

Значения величины, ограничивающие диапазон измерений снизу и сверху (слева и справа), называются соответственно нижним пределом измерений и верхним пределом измерений.

Номинальное значение меры – это значение величины, приписанное мере или партии мер при изготовлении, например гиря с номинальным значением 1 кг.

Действительное значение меры – это значение величины, приписанное мере на основании ее калибровки или поверки. Например, в состав государственного эталона единицы массы входит платиноиридиевая гиря с номинальным значением массы 1 кг, тогда как действительное значение ее массы составляет 1,000000087 кг получено в результате международных сличений с международным эталоном килограмма, хранящимся в Международном бюро мер и весов (МБМВ).

Чувствительность средства измерений – это свойство средства измерений, определяемое отношением измерения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины. Различаются абсолютная и относительная чувствительность. Абсолютная чувствительность определяется по формуле

где X – измеряемая величина.

Порог чувствительности – это характеристика средства измерений в виде наименьшего значения изменения физической величины, начиная с которого может осуществляться ее измерение данным средством.

Смещение нуля – это показание средства измерений, отличное от нуля, при входном сигнале, равном нулю.

Дрейф показаний средства измерений – это изменение показаний средства измерений во времени, обусловленное изменением влияющих величин или других факторов.

Тип средства измерений – это совокупность средств измерений одного и того же назначения, основанных на одном и том же принципе

действия, имеющих одинаковую конструкцию и изготовляемых по одной и той же технической документации. Средства измерений одного типа могут иметь различные модификации (например отличаться по диапазону измерений).

Вид средства измерений – это совокупность средств измерений, предназначенных для измерений данной физический величины. Например, амперметры и вольтметры являются видами средств измерений соответственно силы электрического тока и напряжения. Вид средств измерений может включать несколько их типов.

Метрологической исправностью средств измерений называется такое их состояние, при котором все нормируемые метрологические характеристики соответствуют установленным требованиям.

Выход метрологической характеристики средства измерений за установленные пределы называется метрологическим отказом средства измерений.

Физическое явление или эффект, положенные в основу измерений, называется принципом измерений (например использование силы тяжести при измерении массы взвешиванием).

Метод измерений – это прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений взаимосвязан с устройством средств измерений.

Метод непосредственной оценки – это метод измерений, при котором значение величины определяется непосредственно по показывающему средству измерений.

Метод сравнения с мерой – это метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерения массы на рычажных весах с уравновешением гирями (мерами массы с известным значением).

Нулевой метод измерений – это метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля. Например, измерение электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием.

Метод измерения замещением – это метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины. Например, взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов.

Метод измерения дополнением – это метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же

Измерение физической величины - совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины .

В простейшем случае, прикладывая линейку с делениями к какой-либо детали, по сути сравнивают ее размер с единицей, хранимой линейкой, и, произведя отсчет, получают значение величины (длины, высоты, толщины и других параметров детали). С помощью измерительного прибора сравнивают размер величины, преобразованной в перемещение указателя, с единицей, хранимой шкалой этого прибора, и проводят отсчет.

Определение понятия "измерение" удовлетворяет общему уравнению измерений, что имеет существенное значение в деле упорядочения системы понятий в метрологии. В нем учтена техническая сторона (совокупность операций), раскрыта метрологическая суть измерений (сравнение с единицей) и показан гносеологический аспект (получение значения величины).

Виды измерений

Область измерений - совокупность измерений физических величин, свойственных какой-либо области науки или техники и выделяющихся своей спецификой. Примечание - Выделяют ряд областей измерений: механические, магнитные, акустические, измерения ионизирующих излучений и др.

Вид измерений - часть области измерений, имеющая свои особенности и отличающаяся однородностью измеряемых величин. Пример - В области электрических и магнитных измерений могут быть выделены как виды измерений: измерения электрического сопротивления, электродвижущей силы, электрического напряжения, магнитной индукции и др.

Существует несколько видов измерений.

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на:

статические измерения;

динамические измерения.

По способу получения результатов измерений их разделяют на:

косвенные;

совокупные;

совместные.

По условиям, определяющим точность результата, измерения делятся на:

метрологические измерения;

контрольно-поверочные измерения;

технические измерения.

По способу выражения результатов различают:

абсолютные измерения;

относительные измерения.

По характеристике средства измерения различают:

равноточные измерения;

неравноточные измерения.

По числу измерений в ряду измерений:

однократные измерения;

многократные измерения.

Измерения различают по способу получения информации, по характеру изменений измеряемой величины в процессе измерений, по количеству измерительной информации, по отношению к основным единицам.

По способу получения информации измерения разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые измерения - это непосредственное сравнение физической величины с ее мерой. Например, при определении длины предмета линейкой происходит сравнение искомой величины (количественного выражения значения длины) с мерой, т. е. линейкой.

Косвенные измерения - отличаются от прямых тем, что искомое значение величины устанавливают по результатам прямых измерений таких величин, которые связаны с искомой определенной зависимостью. Так, если измерить силу тока амперметром, а напряжение вольтметром, то по известной функциональной взаимосвязи всех трех величин можно рассчитать мощность электрической цепи.

Совокупные измерения - сопряжены с решением системы уравнений, составляемых по результатам одновременных измерений нескольких однородных величин. Решение системы уравнений дает возможность вычислить искомую величину.

Совместные измерения - это измерения двух или более неоднородных физических величин для определения зависимости между ними.

Совокупные и совместные измерения часто применяют в измерениях различных параметров и характеристик в области электротехники.

По характеру изменения измеряемой величины в процессе измерений бывают статистические, динамические и статические измерения.

Статистические измерения связаны с определением характеристик случайных процессов, звуковых сигналов, уровня шумов и т. д. Статические измерения имеют место тогда, когда измеряемая величина практически постоянна.

Динамические измерения связаны с такими величинами, которые в процессе измерений претерпевают те или иные изменения. Статические и динамические измерения в идеальном виде на практике редки.

По количеству измерительной информации различают однократные и многократные измерения.

Однократные измерения - это одно измерение одной величины, т. е. число измерений равно числу измеряемых величин. Практическое применение такого вида измерений всегда сопряжено с большими погрешностями, поэтому следует проводить не менее трех однократных измерений и находить конечный результат как среднее арифметическое значение.

Многократные измерения характеризуются превышением числа измерений количества измеряемых величин. Преимущество многократных измерений - в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерения. измерение метрологический шкала

Методы измерения определяются видом измеряемых величин, их размерами, требуемой точностью результата, требуемой быстротой процесса измерения и прочими данными.

Существует множество методов измерения, и по мере развития науки и техники число их все увеличивается.

По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения разделены на три основных вида: прямые, косвенные и совокупные.

Прямыми называются измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (например, измерение массы на циферблатных или равноплечных весах, температуры – термометром, длины – с помощью линейных мер).

Косвенными называются измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям (например, плотности однородного тела по его массе и геометрическим размерам; определение электрического сопротивления по результатам измерения падения напряжения и силы тока).

Совокупными называются измерения, при которых одновременно измеряют несколько одноименных величин, а искомое значение величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин (например, измерения, при которых массы отдельных гирь набора устанавливают по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь).

Ранее говорилось о том, что на практике наибольшее распространение получили прямые измерения ввиду их простоты и скорости исполнения. Дадим краткую характеристику прямым измерениям.

Прямые измерения величин можно производить следующими методами:

1) Метод непосредственной оценки – значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора (измерение давления – пружинным манометром, массы – циферблатными весами, силы электрического тока – амперметром).

2) Метод сравнения с мерой – измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (измерение массы рычажными весами с уравновешиванием гирями).

3) Дифференциальный метод – метод сравнения с мерой, при котором на измерительный прибор действует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой (измерения, выполняемые при проверке мер длины сравнением с образцовой мерой на компараторе).

4) Нулевой метод – метод сравнения с мерой, когда результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля (измерение электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием).

5) Метод совпадений – метод сравнения с мерой, при котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов (измерение длины с помощью штангенциркуля с нониусом, когда наблюдают совпадение отметок на шкалах штангенциркуля и нониуса).

6) Метод замещения – метод сравнения с мерой, когда измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой (взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов).

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Метрология

Понятие о метрологии как науке метрология наука об измерениях методах и.. основные понятия связанные с объектами измерения..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

Понятие о метрологии как науке
Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. В практической жизни человек вс

Понятие о средствах измерений
Средство измерения (СИ) - это техническое средство (или комплекс технических средств), предназначенное для измерения, имеющее нормированные метрологические характер

Метрологические характеристики средств измерений
Метрологические характеристики средств измерений – это характеристики свойств, оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений. Информация о назначении метр

Факторы, влияющие на результаты измерений
В метрологической практике при проведении измерений необходимо учитывать ряд факторов, влияющих на результаты измерения. Это - объект и субъект измерения, метод измерения, ср

Формирование результата измерений. Погрешности измерений
Процедура измерения состоит из следующих основных этапов: 1) принятие модели объектоизмерения; 2) выбор метода измерения; 3) выбор средств измерения;

Представление результатов измерений
Существует правило: результаты измерения округляют с точностью до "погрешности". В практической метрологии выработаны правила округления результа­тов и погрешностей измерений. Ос

Причины возникновения погрешностей измерения
Имеется ряд слагаемых погрешностей, которые являются доминирующими в общей погрешности измерения. К ним относятся: 1) Погрешности, зависящиеот средств измерения. Но

Обработка многократных измерений
Предполагаем, что измерения равноточные, т.е. выполняются одним экспериментатором, в одинаковых условиях, одним прибором. Методика сводится к следующему: проводят n наблюдений (един

Распределение Стьюдента (t-критерий)
n/α 0.40 0.25 0.10 0.05 0.025 0.01 0.005 0.0005

Методики выполнения измерений
Основная потеря точности при измерениях происходит не за счёт возможной метрологической неисправности применяемых средств измерений, а в первую очередь за счёт несовершенства методо

Понятие метрологического обеспечения
Под метрологическим обеспечением (МО) понимается установ­ление и применение научных и организационных основ, техни­ческих средств, правил и норм, необ

Системный подход при разработке метрологического обеспечения
При разработке МО необходимо использовать системный под­ход, суть которого состоит в рассмотрении МО как совокупности взаимосвязанных процессов, объединен­ных одной целью - достижен

Основы метрологического обеспечения
Метрологическое обеспечение имеет четыре основы: научную, организационную, нормативную и техническую. Их содержание показано на рисунке 1. Отдельные аспекты МО рассмотрены в реко­ме

Законодательство РФ об обеспечении единства измерений
Нормативная база обеспечения единства измерений представлена на рисунке 2.

Национальная система обеспечения единства измерений
Национальная система обеспечения единства измерений (НСОЕИ) - это совокупность правил выполнения работ по обеспечению единства измерений, ее участников и правил

Основные виды метрологической деятельности по обеспечению единства измерений
Под единством измерений понимается такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах вели­чин и погрешности (неопределенно

Оценка соответствия средств измерений
При проведении измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, на территории России должны применяться СИ, соответствующие требованиям

Утверждение типа средств измерений
Утверждение типа (кроме СОССВМ) осуще­ствляется на основании положительных результатов испытаний. Утвер­ждение типа СОССВМ осуществляется на основании положительных результатов атте

Аттестация методик выполнения измерений
Методика выпол­нения измерений – это совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результата измерений с установлен­ной погрешностью.

Поверка и калибровка средств измерений
Поверка средств измерений – это совокупность операций, выпол­няемых с целью подтверждения соответствия действительных значений метрологических характерис

Структура и функции метрологической службы предприятия, организации, учреждения, являющиеся юридическими лицами
Метрологическая служба предприятия, организации и учреждения, пользующихся правами юридического лица, независимо от форм собственности (далее - предприятия) включает отдел (службу)

Понятие взаимозаменяемости
Взаимозаменяемостью называется свойство одних и тех же деталей, узлов или агрегатов машин и т. д., позволяющее устанавливать детали (узлы, агрегаты) в процессе сборки или зам

Квалитеты, основные отклонения, посадки
Точность детали определяется точностью размеров, шероховатостью поверхностей, точностью формы поверхностей, точностью расположения и волнистостью поверхностей. Для обеспече

Обозначение полей допусков, предельных отклонений и посадок на чертежах
Предельные отклонения линейных размеров указывают на чертежах условными (буквенными) обозначениями полей допусков или числовыми значениями предельных отклонений, а также буквенными

Неуказанные предельные отклонения размеров
Предельные отклонения, не указанные непосредственно после номинальных размеров, а оговоренные общей записью в технических требованиях чертежа, называются неуказанными предельными отклонениями.

Рекомендации по применению посадок с зазором
Посадку Н5/h4 (Smin= 0 и Smax = Td +Td) назначают для пар с точным центрированием и направлением, в которых допускается проворачивание и продольное перемещение

Рекомендации по применению переходных посадок
Переходные посадки Н/js, Н/k, Н/m, Н/n используют в неподвижных разъемных соединениях для центрирования сменных деталей или деталей, которые при необходимости могут передвигаться вд

Рекомендации по применению посадок с натягом
Посадки Н/р; Р/h – "легкопрессовые" - характеризуются минимальным гарантированным натягом. Установлены в наиболее точных квалитетах (валы 4 - 6-го, отверстия 5 – 7-

Понятие о шероховатости поверхности
Шероховатостью поверхности согласно ГОСТу 25142 - 82 называют совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную с помощью базовой длины. Базова

Параметры шероховатости
Согласно ГОСТ 2789 – 73 шероховатость поверхности изделий независимо от материала и способа изготовления можно оценивать следующими параметрами (рисунок 10):

Общие термины и определения
Допуски формы и расположения поверхностей деталей машин и приборов, термины, определения, относящиеся к основным видам отклонений, стандартизованы ГОСТ 24642 – 81. В основу

Отклонения и допуски формы
К отклонениям формы относятся отклонения прямолинейности, плоскостности, круглости, профиля продольного сечения и цилиндричности. Отклонения формы плоских поверхнос

Отклонения и допуски расположения
Отклонением расположения поверхности или профиля называют отклонение реального расположения поверхности (профиля) от его номинального расположения. Количественно отклонения расположения о

Суммарные отклонения и допуски формы и расположения поверхностей
Суммарным отклонением формы и расположения называется отклонение, являющееся результатом совместного проявления отклонения формы и отклонения расположения рассматриваемого элемента (повер

Зависимый и независимый допуск формы и расположения
Допуски расположения или формы, устанавливаемые для валов или отверстий, могут быть зависимыми и независимыми. Зависимым называется допуск формы или расположения, минимальное значен

Числовые значения допусков формы и расположения поверхностей
Согласно ГОСТ 24643 - 81 для каждого вида допуска формы и расположения поверхностей установлено 16 степе­ней точности. Числовые значения допусков от одной степени к другой изменяютс

Обозначение на чертежах допусков формы и расположения
Вид допуска формы и расположения согласно ГОСТу 2.308 – 79 следует обозначать на чертеже знаками (графическими символами), приведенными в таблице 4. Знак и числовое значение допуска вписываю

Неуказанные допуски формы и расположения
Непосредственно в чертеже указывают, как правило, наиболее ответственные допуски формы и расположения поверхностей. По ГОСТ 25069 - 81 все показатели точности формы и распо

Правила определения баз
1) Если деталь имеет более двух элементов, для которых установлены одноименные неуказанные допуски расположения или биения, то эти допуски следует относить к одной и той же базе;

Правила определения определяющего допуска размера
Под определяющим допуском размера понимается: 1) При определении неуказанного допуска перпендикулярности или торцового биения - допуск размера, координирующег

Волнистость поверхности
Под волнистостью поверхности понимают совокупность периодически повторяющихся неровностей, у которых расстояния между смежными возвышенностями или впадинами превышают базовую длину l.

Допуски подшипников качения
Качество подшипников при прочих равных условиях определяется: 1) точностью присоединительных размеров и ширины колец, а для роликовых радиально-упорных подшипников е

Выбор посадок подшипников качения
Посадку подшипника качения на вал и в корпус выбирают в зависимости от типа и размера подшипника, условий его эксплуатации, значения и характера действующих на него нагрузок и вида нагружения колец

Решение
1) При вращающемся вале и постоянно действующей силе Fr внутреннее кольцо нагружено циркуляционной, а наружное – местной нагрузками. 2) Интенсивность нагрузки

Условные обозначения подшипников
Система условных обозначений шарико- и роликоподшипников установлена ГОСТ 3189 - 89. Условное обозначение подшипника дает полное представление о его габаритных размерах, конструкции, точности изгот

Допуски угловых размеров
Допуски угловых размеров назначают по ГОСТу 8908 – 81. Допуски углов AT (от англ. Angle tolerance – допуск угла) должны назначаться в зависимости от номинальной длины L1 меньшей стороны

Система допусков и посадок для конических соединений
Коническое соединение по сравнению с цилиндрическим имеет преимущества: можно регулировать величину зазора или натяга относительным смещением деталей вдоль оси; при неподвижном соед

Основные параметры метрической крепежной резьбы
Параметры цилиндрической резьбы (рисунок 36, а): средний d2 (D2); наружный d (D) и внутренний d1 (D1) диаметры на

Общие принципы взаимозаменяемости цилиндрических резьб
Системы допусков и посадок, обеспечивающих взаимозаменяемость метрической, трапецеидальной, упорной, трубной и других цилиндрических резьб, построены на едином принципе: они учитывают наличие взаим

Допуски и посадки резьб с зазором
Допуски метрических резьб с крупными и мелкими шагами для диаметров 1 - 600 мм регламентированы ГОСТ 16093 – 81. Этот стандарт устанавливает предельные отклонения диаметров резьбы в

Допуски резьб с натягом и с переходными посадками
Рассматриваемые посадки служат главным образом для соединения шпилек с корпусными деталями, если нельзя применить соединения винтовое или типа болт – гайка. Эти посадки применяют в крепежных соедин

Стандартные резьбы общего и специального назначения
В таблице 9 приведены наименования стандартных резьб общего назначения, наиболее широко распространенных в машино- и приборостроении, и даны примеры их обозначения на чертежах. К наиболее

Кинематическая точность передачи
Для обеспечения кинематической точности предусмотрены нормы, ограничивающие кинематическую погрешность передачи и кинематическую погрешность колеса. Кинематической

Плавность работы передачи
Эта характеристика передачи определяется параметрами, погрешности которых многократно (циклически) проявляются за оборот зубчатого колеса и также составляют часть кинематической пог

Контакт зубьев в передаче
Для повышения износостойкости и долговечности зубчатых передач необходимо, чтобы полнота контакта сопряженных боковых поверхностей зубьев колес была наибольшей. При неполном и нерав

Боковой зазор
Для устранения возможного заклинивания при нагреве передачи, обеспечения условий протекания смазочного материала и ограничения мертвого хода при реверсировании отсчетных и делительных реальных пере

Обозначение точности колес и передач
Точность изготовления зубчатых колес и передач задают степенью точности, а требования к боковому зазору – видом сопряжения по нормам бокового зазора. Примеры условного обозначения:

Выбор степени точности и контролируемых параметров зубчатых передач
Степень точности колес и передач устанавливают в зависимости от требований к кинематической точности, плавности, передаваемой мощности, а также окружной скорости колес. При выборе степени точности

Допуски зубчатых конических и гипоидных передач
Принципы построения системы допусков для зубчатых конических (ГОСТ 1758 - 81) и гипоидных передач (ГОСТ 9368 – 81) аналогичны принципам построения системы для цилиндрических передач

Допуски червячных цилиндрических передач
Для червячных цилиндрических передач ГОСТ 3675 – 81 устанавливает 12 степеней точности: 1, 2, . . ., 12 (в порядке убывания точности). Для червяков, червячных колес и червячных передач каж

Допуски и посадки соединений с прямобочным профилем зубьев
По ГОСТ 1139 – 80 установлены допуски для соединений с центрированием по внутреннему d и наружному D диаметрам, а также по боковым сторонам зубьев b. Поскольку вид центрирова

Допуски и посадки шлицевых соединений с эвольвентным профилем зубьев
Номинальные размеры шлицевых соединений с эвольвентным профилем (рисунок 58), номинальные размеры по роликам (рисунок 59) и длины общей нормали для отдельных измерений шлицевых валов и втулок должн

Контроль точности шлицевых соединений
Шлицевые соединения контролируют комплексными проходными калибрами (рисунок 61) и поэлементными непроходными калибрами.

Метод расчета размерных цепей, обеспечивающий полную взаимозаменяемость
Чтобы обеспечить полную взаимозаменяемость, размерные цепи рассчитывают методом максимума-минимума, при котором допуск замыкающего размера определяют арифметическим сложением допусков состав

Теоретико-вероятностный метод расчета размерных цепей
При расчете раз­мерных цепей методом максимума – минимума предполагалось, что в процессе обработки или сборки возможно одновременное сочетание наибольших увеличивающих и наименьших уменьшающих разм

Метод групповой взаимозаменяемости при селективной сборке
Сущность метода групповой взаимозаменяемости заключается в изготовлении деталей со сравнительно широкими технологически выполнимыми допусками, выбираемыми из соответствующих стандартов, сорт

Метод регулирования и пригонки
Метод регулирования. Под методом регулирования понимают расчет размерных цепей, при котором требуемая точность исходного (замыкающего) звена достигается преднамеренным изменени

Расчет плоских и пространственных размерных цепей
Плоские и пространственные размерные цепи рассчитывают теми же методами, что и линейные. Необходимо лишь привести их к виду линейных размерных цепей. Это достигается путем проектиро

Исторические основы развития стандартизации
Стандартизацией человек занимается с древнейших времен. Например, письмен­ность насчитывает, по меньшей мере, 6 тысяч лет и возникла согласно последним находкам в Шумере или Египте.

Правовые основы стандартизации
Правовые основы стандартизации в Российской федерации устанавливает Федеральный Закон «О техническом регулировании» от 27 декабря 2002 года. Он обязателен для всех государственных о

Принципы технического регулирования
В настоящее время установлены следующие принципы: 1) применения единых правил установления требований к продукции или к связанным с ними процессам проектирования (включая изыскания), произ

Цели технических регламентов
Закон о техническом регулировании устанавливает новый документ – технический регламент. Технический регламент - документ, который принят международным договором Россий

Виды технических регламентов
В Российской Федерации применяется два вида технических регламентов: - общие технические регламенты; - специальные технические регламенты. Общие технические регламенты ра

Понятие стандартизации
Содержание терминов стандартизации прошло длинный эволюционный путь. Уточнение этого термина происходило параллельно с развитием самой стандартизации и отражало достигнутый уровень ее развития на р

Цели стандартизации
Стандартизация осуществляется в целях: 1) Повышения уровня безопасности: - жизни и здоровья граждан; - имущества физических и юридических лиц; - государственного

Объект, аспект и область стандартизации. Уровни стандартизации
Объект стандартизации – конкретная продукция, услуги, производственный процесс (работа), или группы однородной продукции, услуг, процессов, для которых разрабатывают требования

Принципы и функции стандартизации
Основные принципы стандартизации в Российской Федерации, обеспечивающие достижение целей и задач ее развития, заключаются в: 1) добровольного применения документов в области стандартизации

Международная стандартизация
Международная стандартизация (МС) - это деятельность, в которой принимают участие два или более суверенных государства. МС принадлежит видная роль в углубления мировой экономической кооперации, в м

Комплекс стандартов национальной системы стандартизации
Для реализации ФЗ «О техническом регулировании» с 2005 года действует 9 национальных стандартов комплекса “Стандартизация РФ”, который заменил комплекс “Государственная система стандартизации”. Это

Структура органов и служб стандартизации
Национальным органом по стандартизации является Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулирование), оно заменило собой Госстандат. Оно подчиняется непосредственн

Нормативные документы по стандартизации
Нормативные документы по стандартизации (НД) - документы содержащие правила, общие принципы для объекта стандартизации и доступны широкому кругу пользователей. К НД относится: 1)

Категории стандартов. Обозначения стандартов
Категории стандартизации различают по тому, на каком уровне принимаются и утверждаются стандарты. Установлены четыре категории: 1) международные; 2) межго

Виды стандартов
В зависимости от объекта и аспекта стандартизации ГОСТ Р 1.0 устанавливает следующие виды стандартов: 1) стандарты основополагающие; 2) стандарты на продукцию;

Государственный контроль за соблюдением требований технических регламентов и стандартов
Государственный контроль осуществляется должностными лицами органа госконтроля РФ за соблюдением требований ТР касающихся стадии обращения продукции. Органы госконтроля обл

Стандарты организаций (СТО)
Организация и порядок разработки СТО содержится в ГОСТ Р 1.4 – 2004. Организация – группа работников и необходимых средств с распределением ответственности полномочий и вза

Необходимость предпочтительных чисел (ПЧ)
Введение ПЧ вызвано следующими соображениями. Применение ПЧ позволяет наилучшим образом осуществлять согласование параметров и размеров отдельно взятого изделия со всеми связанными с ними

Ряды на основе арифметической прогрессии
Чаще всего ряды ПЧ строятся на основе геометрической прогрессии, реже на основе арифметической прогрессии. Кроме того, есть разновидности рядов построенных на основе "золотого&

Ряды на основе геометрической прогрессии
Длительная практика стандартизации показала, что наиболее удобными являются ряды, построенные на основе геометрической прогрессии, так как при этом получается одинаковая относительная разность межд

Свойства рядов предпочтительных чисел
Ряды ПЧ обладают свойствами геометрической прогрессии. Ряды ПЧ не ограничиваются в обоих направлениях, при этом числа менее 1,0 и более 10 получают делением или умножением на 10, 100 и т.д

Ограниченные, выборочные, составные и приближенные ряды
Ограниченные ряды. При необходимости ограничения основных и дополнительных рядов в их обозначениях указываются предельные члены, которые всегда включаются в ограниченные ряды. Пример. R10(

Понятие и виды унификации
При унификации устанавливается минимально допустимое, но достаточное число типов, видов, типоразмеров, изделий, сборочных единиц и деталей, обладающих высокими показателями качества

Показатели уровня унификации
Под уровнем унификации изделий понимается насыщенность их унифицированными составными элементами; деталями, модулями, узлами. Основными количественными показателями уровня унификации издел

Определение показателя уровня унификации
Оценка уровня унификации базируется на исправлении следующей формулы:

История развития сертификации
"Сертификат" в переводе с латыни означает "сделано верно". Хотя термин "сертификация" стал известен в повседневной жизни и коммерческой практи

Термины и определения в области подтверждения соответствия
Оценка соответствия - прямое или косвенное определение соблюдения требований, предъявляемых к объекту. Типичным примером деятельности по оценке соответ

Цели, принципы и объекты подтверждения соответствия
Подтверждение соответствия осуществляется в целях: - удостоверения соответствия продукции, процессов проектирования (включая изыскания), производства, строительства, монтаж

Роль сертификации в повышении качества продукции
Коренное повышение качества продукции в современных условиях является одной из ключевых экономических и политических задач. Именно поэтому на ее решение направлена совокупность таки

Схемы сертификации продукции на соответствие требованиям технических регламентов
Схема сертификации - определенная совокупность действий, официально принимаемая в качестве доказательства соответствия про­дукции заданным требованиям.

Схемы декларирования соответствия на соответствие требованиям технических регламентов
Таблица 17 - Схемы декларирования соответствия на соответствие требованиям технических регламентов Обозначение схемы Содержание схемы и ее исп

Схемы сертификации услуг
Таблица 18 - Схемы сертификации услуг № схемы Оценка качества оказания услуг Проверка (испытания) результатов услуг

Схемы подтверждения соответствия стандартам
Таблица 19 - Схемы сертификации продукции Номер схемы Испытания в аккредитованных испытательных лабораториях и другие способы доказательства

Обязательное подтверждение соответствия
Обязательное подтверждение соответствия может проводиться только в случаях, установленных техническими регламентами и исключительно на соответствие их требованиям. При этом

Декларирование соответствия
В ФЗ «О техническом регулировании» сформулированы условия, при соблюдении которых может быть принята декларация о соответст­вии. Прежде всего, эта форма подтверждения соответствия д

Обязательная сертификация
Обязательная сертификация в соответствии с ФЗ «О техническом регулировании» осуществляется аккредитованным органом по сертификации на основании договора с заявителем.

Добровольное подтверждение соответствия
Добровольное подтверждение соответ­ствия должно осуществляться только в форме добровольной сертификации. Добровольная сертификация проводится по инициативе заяви­теля на основе дого

Системы сертификации
Под системой сертификации понимается совокупность участников сертифи­кации, действующих в определенной области по определенным в сис­теме правилам. Понятие «система сертификации» в

Порядок проведения сертификации
Сертификация продукции проходит по следующим основным этапам: 1) Подача заявки на сертификацию; 2) Рассмотрение и принятие решения по заявке; 3) Отбор, ид

Органы по сертификации
Орган по сертификации - юридическое лицо или индивидуальный предприниматель, аккредитованные в установленном порядке для выполнения работ по сертификации.

Испытательные лаборатории
Испытательная лаборатория - лаборатория, которая проводит испытания (отдельные виды испытаний) определенной продукции. При проведении сер

Аккредитация органов по сертификации и испытательных лабораторий
Согласно определению, данному в ФЗ «О техническом регулировании», аккредитация - это «официальное признание органом по аккредитации компетентности физическог

Сертификация услуг
Сертификацию проводят аккредитованные органы по сертификации услуг в пределах их области аккредитации. При сертификации проверяются характеристики услуг и используются мето

Сертификация систем качества
В последние годы в мире стремительно растет число компаний, сертифицировавших свои системы качества на соответствие стандартам ИСО серии 9000. В настоящее время эти стандарты примен

Измерение физических величин, заключается в сопоставлении какой - либо величины с однородной величиной, принятой за единицу. В метрологии используется термин "измерение", под которым понимается нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Измерение, выполняемые с помощью специальных технических средств, называют инструментальными. Простейшим примером таких измерений является определение размера детали линейкой с делениями, то есть сравнение размера детали с единицей длины, хранимой линейкой.

Производным от термина "измерение" является термин "измерять", широко используемый на практике. Встречаются термины "мерить", "обмерять", "замерять", но применение их в метрологии недопустимо.

Для упорядочения измерительной деятельности измерения классифицируют по следующим признакам:

Общим приемам получения результатов - прямые, косвенные, совместимые, совокупные;

Числу измерений в серии – однократные и многократные;

Метрологическому назначению – технические, метрологические;

Характеристике точности – равноточные и неравноточные;

Отношению к изменению измеряемой величины – статистические и динамические;

Выражению результата измерений – абсолютные и относительные;

Прямые измерения - измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (измерения массы на весах, температуры термометров, длины с помощью линейных мер). При прямых измерениях объект исследования приводят во взаимодействие со средствами измерений и по показаниям последнего отсчитывают значение измеряемой величины. Иногда показания прибора умножают на коэффициент, вводят соответствующие поправки и т. д. Эти измерения можно записать в виде уравнения: Х = С · Х П,

где Х – значение измеряемой величины в принятых для нее единицах;

С – цена деления шкалы или единичного показания цифрового отсчетного устройства в единицах измеряемой величины;

Х П – отсчет по индикаторному устройству в делениях шкалы.

Косвенные измерения- измерения, при которых искомое значение находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, полученными прямыми измерениями (определение плотности однородного тела по его массе и геометрическим размерам, удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения). В общем случае эту зависимость можно представить в виде функции Х = (X1,X2,....,Xn), в которой значение аргументов Х1, Х2, ….,Хn находят в результате прямых, а иногда косвенных, совместных или совокупных измерений.

Например, плотность однородного твердого тела ρ находят как отношение массы m к его объему V , а массу и объем тела измеряют непосредственно: ρ=m/V.

Для повышения точности измерений плотности ρ измерения массы m и объема V производят многократно. В этом случае плотность тела

ρ = m/V , m – результат измерения массы тела, m = 1/n Σ m i ;

V=ΣVi/n - результат измерения объема тела Π.

Совокупные измерения- измерения нескольких однородных величин, при которых искомое значение величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин (измерения при которых масса отдельных гирь набора находятся по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь).

Совместные измерения- одновременные измерения двух или нескольких разноименных величин для нахождения зависимости между ними (проводимые одновременно измерения приращения длины образца в зависимости от изменений его температуры и определения коэффициента линейного расширения).

Совместные и совокупные измерения по способам нахождения искомых значений измеряемых величин очень близки. Отличие же состоит в том, что при сово­купных измерениях одновременно измеряют несколько одноименных величин, а при совместных - разноименных. Значения измеряемых величин х1, ..., хп определяют на основании совокупных уравнений;

F1 (X1, ..., Хm, Х11, ... , Х1n);

F2 (X1, ..., Хm, Х21, ... , Х1n);

Fn (X1, ..., Хm, Хk1, ... , Хkn),

где Х11, Х21, ……………..Хk n - величины, намеряемые прямыми методами.

Совместные измерения основываются на известных уравнениях, отражающих существующие в природе связи между свойствами объектов, т.е. между величинами.

Абсолютные измерения- измерения, основанные на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и использовании физических констант.

Относительные измерения- получение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или изменение величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.

Однократные измерения- измерение, выполняемое один раз (измерение конкретного времени по часам).

Многократные измерения- измерения одной и той же физической величины, результат которых получают из нескольких следующих друг за другом измерений. Обычно многократными измерениями считаются те, которые производятся свыше трех раз.

Технические измерения- измерения, выполняемые при помощи рабочих средств измерений с целью контроля и управления научными экспериментами, контроля параметров изделий и т.д. (измерение давления воздуха в автомобильной камере).

Метрологические измерения - измерения при помощи эталонов и образцовых средств измерений с целью нововведения единиц физических величин или передачи их размеров рабочим средствам измерений.

Равноточные измерения- ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности сред­ствами измерений в одних и тех же условиях.

Неравноточные измерения- ряд измере­ний какой-либо величины, выполненных различными по точности с средствами измерений и в разных условиях.

Статические измерения- измерения фи­зической величины, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения (измерения размера детали при нормальной темпера­туре).

Динамические измерения- измерения фи­зической величины, размер которой изменяется с течением време­ни (измерения расстояния до уровня земли со снижающегося само­лета) .

Средства измерений

Средства измерений - это технические сред­ства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метро­логические свойства. От средств измерений зависит правильное определение значе­ния измеряемой величины в процессе ее измерений. К средствам измерений относят: меры: измерительные приборы, измерительные установки, измерительные системы.

Мера - средство измерений, предназначенное для воспроиз­ведения физической величины заданного размера (гиря - мера массы, генератор - мера частоты электрических колебаний). Меры, в свою очередь, подразделяют на однозначные и много­значные.

Однозначная мера- мера, воспроизводящая фи­зическую величину одного размера (плоскопараллельная концевая мера длины, нормальный элемент, конденсатор постоянной емкости),

многозначная мера- мера, воспроизводящая Ряд одноименных физических величин различного размера (линейка: миллиметровыми делениями, конденсатор переменной емкости).

Набор мер - специально подобранный комплект мер, применяемых не только по отдельности, но и в различных соче­таниях с целью воспроизведения Ряда одноименных величин различ­ного размера (набор гирь, набор плоскопараллельных концевых мер длины).

Измерительный прибор средство изме­рений, предназначенное для выработки сигнала измерительной ин­формации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Результаты измерений выдаются отсчетными устрой­ствами приборов, которые могут быть шкальными, цифровыми и регистрирующими.

Шкальные отсчетные устройства состоят из шкалы, представля­ющей собой совокупность отметок и чисел, изображающих ряд пос­ледовательных значений измеряемой величины, и указателя (стре­лки, электронного луча и других), связанного с подвижной систе­мой прибора.

Отметки шкалы с представленными числовыми значениями называ­ют числовыми отметками шкалы. Основные характеристики шкалы - длина деления шкалы, выражающаяся расстоянием между осями двух соседних штрихов шкалы, и цена деления шкалы, представ­ляющая значение измеряемой величины, вызывающей перемещение указателя на одно деление.

Принято также выделять понятия: диапазон измерений и диапа­зон показаний.

Диапазон измерений представляет собой часть диапазона пока­заний, для которого нормированы пределы допускаемых погрешно­стей средств измерений. Наименьшее и наибольшее значения диапа­зона измерений называют соответственно нижним и верхним преде­лами измерений.

Значение величины, определяемое по отсчетному устройству средства измерений и выраженное в принятых единицах этой вели­чины, называют показанием средства измерений.

Измеренное значение определяется или путем умножения количе­ства делений шкалы на цену деления шкалы или умножением число­вого значения, считанного по шкале, на постоянную шкалы.

В настоящее время широкое распространение имеют либо механи­ческие, либо световые цифровые отсчетные устройства.

Регистрирующие отсчетные устройства состоят из пишущего или печатного механизма и ленты. Простейшее пишущее устройство пре­дставляет собой перо, заполненное чернилами, фиксирующее резу­льтат измерения на бумажной ленте. В более сложных устройствах запись результата измерений может проводиться световым или электронным лучом, перемещение которого зависит от значений измеряемых величин.

Лекция 3. ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

3.1 Измерения физических величин и их классификация

3.2 Принципы, методы измерений

3.3. Методика выполнения измерений

Измерения физических величин и их классификация

Достоверность измерительной информации является основой для анализа, прогнозирования, планирования и управления производством в целом, способствует повышению эффективности учета сырья, готовой продукции и энергетических затрат, а также повышению качества готовой продукции.

Измерение - совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины;

Измерение физической величины – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.

Объект измерения – реальный физический объект, свойства которого характеризуются одним или несколькими измеряемыми ФВ.

измерительная техника – совокупность технических средств, служащих для выполнения измерений.

Основной потребитель измерительной техники – промышленность. здесь измерительная техника является неотъемлемой частью технологического процесса, так как используется для получения информации о технологических режимах, определяющих ход процессов.

технологические измерения – совокупность измерительных устройств и методов измерений, используемых в технологических процессах.

Объект измерений – тело (физическая система, процесс, явление и т. д.), которое характеризуется одной или несколькими измеряемыми или подлежащими измерению физическими величинами.

Качество измерений – это совокупность свойств, обусловливающих соответствие средств, метода, методики, условий измерений и состояния единства измерений требованиям измерительной задачи.

Измерения классифицируются по следующим признакам:

3.1.1 По зависимости измеряемой величины от времени на статические и динамические;

Статические измерения– измерения физической величины, принимаемой в соответствии с измерительной задачей за постоянную на протяжении времени измерения (например, измерение размера детали при нормальной температуре).

Динамические измерения – измерения физической величины, размер которой изменяется с течением времени (например, измерение массовой доли воды в продукте в процессе сушки).

3.1.2 По способу получения результатов на прямые, косвенные, совокупные, совместные;

Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. В процессе прямого измерения объект измерения приводится во взаимодействие со средством измерения и по показаниям последнего отсчитывают значение измеряемой величины. Примером прямых измерений могут служить измерения длины линейкой, массы с помощью весов, температуры стеклянным термометром и активной кислотности при помощи рН-метра и т. д.

К прямым измерениям относят измерения подавляющего большинства параметров химико-технологического процесса.

Косвенное измерение – измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, полученными прямым измерением.

Косвенные измерения применяют в двух случаях:

· отсутствует измерительное средство для прямых измерений;

· прямые измерения недостаточно точны.

При проведении химических анализов состава и свойств пищевых веществ широко применяются косвенные измерения. Примером косвенных измерений могут служить измерения плотности однородного тела по его массе и объему; определение массовой доли воды в рыбных продуктах методом высушивания при температуре 105 о С, сущность которого заключается в высушивании продукта до постоянной массы и определении массовой доли воды по формуле:

где М 1 – масса бюксы с навеской до высушивания, г; М 2 – масса бюксы с навеской после высушивания, г; М – масса навески.

Совокупные измерения – измерения нескольких однородных величин, при которых искомые значения величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин (измерения, при которых масса отдельных гирь набора находится по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь).

Совместные измерения – одновременные измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимости между ними (например, производимые одновременно измерения приращения длины образца в зависимости от изменений его температуры и определение коэффициента линейного расширения по формуле k= l/(l Dt)).

Совместные измерения практически не отличаются от косвенных.

3.1.3. По связи с объектом на контактные и бесконтактные, при который чувствительный элемент прибора приводится или не приводится в контакт с объектом измерения.

3.1.4. По условиям точности на равноточные и неравноточные.

Равноточные измерения – ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях.

Неравноточные измерения – ряд измерений какой-либо величины, выполненных различными по точности средствами измерений и в разных условиях. Например, массовую долю воды в вяленой рыбе определяли двумя методами: сушкой при температуре 130 о С и на приборе ВЧ при температуре 150 о С, допустимая ошибка в первом случае +1 %, во втором – +0,5 %.

3.1.5 По числу измерений в ряду измерений на однократные и многократные.

Однократное измерение – измерения, выполненное один раз (измерение конкретного времени по часам).

Многократное измерение – измерение физической величины одного и того же размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений т.е. состоящее из ряда однократных измерений. Обычно многократными измерениями считаются те, которые производят больше трех раз. За результат многократных измерений обычно принимают среднее арифметическое значение отдельных измерений.

3.1.6. По метрологическому назначению на технические, метрологические;

Техническое измерение – измерение, выполненное при помощи рабочего средства измерений с целью контроля и управления научными экспериментами, контроля параметров изделий и т. д. (измерение температуры в коптильной печи, определение массовой доли жира в рыбе).

Метрологическое измерение – измерение, производимое при помощи эталона и образцовых средств измерений с целью введения новой единиц физической величины или передачи ее размера рабочим средствам измерений.

3.1.7 По выражению результата измерений на абсолютные и относительные;

Абсолютное измерение – измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и на использовании физических констант. Например, измерение силы тяжести основано на измерении основной величины – массы (m) и использовании физической постоянной g: F = mg.

Относительное измерение – измерение, производимое с целью получения отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принятой за исходную. Например, измерение относительной влажности воздуха.

3.1.8. По сложившимся совокупностям измеряемых величин на электрические (сила тока, напряжение, мощность), механические (масса, количество изделий, усилия);, теплоэнергетические (температура, давление);, физические (плотность, вязкость, мутность); химические (состав, химические свойства, концентрация) , радиотехнические и т. д.

Анализ состояния измерений в пищевой промышленности позволил установить качественный и количественный состав парка измерительной техники, который характеризуется следующим соотношением (%):

– теплотехнические измерения – 50,7;

– механические измерения – 30,4;

– электроэнергетические – 12,1;

– физико-химические измерения – 6,2;

– измерения времени и частоты – 0,6.

Принципы и методы измерения

Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенное в основу измерений. Например, измерение температуры жидкостным термометром основано на увеличении объема жидкости при повышении температуры.

Метод измерени й - прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализуемыми принципами измерений.

Классификация измерительных методов представлена на рис.3.1.

Рис 3.1. Классификация методов измерений

Метод непосредственной оценки – метод измерений, в котором значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия (с отсчетом по шкале или по шкале нониусу – вспомогательной шкале по которой отсчитывают доли деления основной шкалы). Например, отсчет по часам, линейке.

Метод сравнения с мерой – метод измерения, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

Мера – СИ, предназначенное для воспроизведения ФВ заданного размера

Метод сравнения бывает нулевой, дифференциальный, замещения.

Нулевой метод – разновидность дифференциального метода, при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля (чашечные весы). В этом случае значение измеряемой величины равно значению, которое воспроизводит мера.

При дифференциальном методе измеряемая величина х сравнивается непосредственно или косвенно с величиной х м воспроизводимой мерой. О значении х судят по измеряемой прибором разности Δх = х – х м одновременно измеряемых величин х и хм и по известной величине хм, воспроизводимой мерой. Тогда

х = х м + Δх

Метод замещения - метод, в котором искомую величину замещают мерой с известным значением.

В зависимости от контакта с измеряемой величиной методы подразделяются на контактные и бесконтактные , при который чувствительный элемент прибора приводится или не приводится в контакт с объектом измерения. Примером контактного измерения может служить измерение температуры продукта термометром, а бесконтактного – измерение температуры в доменной печи пирометром.

В зависимости от принципа, положенного в основу измерения методы подразделяются на физический, химический, физико-химический, микробиологический, биологический .

Физический метод – метод основан на регистрации аналитического сигнала, фиксирующего некоторое свойство, как результат физического процесса.

С помощью физического метода определяют физические свойства гидробионтов (массу, длину, цвет) и многие параметры контроля технологического процесса(температуру, давление, время и т.д.) При проведении исследования предусматривают применение различных измерительных приборов. Это метод наиболее объективный и прогрессивный.

Преимущества – быстрота определения, точность результата

Недостатки – невозможность определения многих показателей, в основном аналитических

Химических метод – основан на фиксировании аналитического сигнала, возникающего как результат химической реакции, применяется для оценки состава и свойств продукта.. Например: титрометрия (определение солености, гравиметрия – определение содержания сульфатов в поваренной соли).

Преимущества: наиболее точный и объективный.

Недостатки: длительность анализа, требует подготовки реактивов, большого количества посуды.

Физико-химический метод – основан на регистрации сигнала, возникающего как результат химической реакции, но который при этом фиксируется в виде измерения какого-либо физического свойства. Является в настоящее время наиболее прогрессивный. Физико-химические методы подразделяются на:

Оптические методы – используется связь между оптическими свойствами системы и ее составом.

- калориметрический Если – основанные на измерении поглощения электромагнитной энергии в узком интервале длины света (определение количества фенолов, содержания витаминов и т.д.).

- рефрактометрический – основанные наизмерении показателя преломления раствора (определение содержания сухих веществ в томате).

- потенциалометрический – основан на определении равновесного потенциала (измерение ЭДС) и нахождении зависимостью между его величиной потенциалоопределяющим компонентом раствора (Определение РН раствора)

- полярографический – основан на определении зависимости силы тока от увеличения напряжения на электроде ячейки погруженной в раствор (определение тяжелый металлов)

- кондуктометрический – основан на определении электрической проводимости растворов электролитов (определение тяжелых металлов, концентрации пов.соли в растворе).

- комбинированные методы -основаны на разделении сложных смесей на отдельные компоненты и их количественном определении, бывают: хроматографические (тонкослойной – определение жирнокислотного состава; газожидкостная _ определение аминокислотного состава, пестицидов, адсорбционная, ионообменная).