МІНІСТЕРСТВО УТВОРЕННЯ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ ДЕРЖАВНИЙ ЗАКЛАД

КУЗБАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Кафедра металорізальних верстатів та інструментів

МЕТРОЛОГІЯ

МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ВИМІРЮВАНЬ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН

Методичні вказівки до лабораторної роботи з курсу «Метрологія, стандартизація та сертифікація» для студентів спеціальності 120200 «Металорізальні верстати та інструменти» спеціалізації 120219 «Менеджмент якості, сертифікації та ліцензування обладнання»

Упорядник Н.Г. Розенко

Затверджено на засіданні кафедри Протокол № 5 від 30.10.02

Електронна копія зберігається у бібліотеці головного корпусу ГУ КузДТУ

Кемерово 2003

ських величин, методи, методики, а також засоби вимірювань для метрологічного забезпечення виробництва.

2. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ Фізична величина є однією з властивостей фізичного об'єму.

екта, фізичної системи, явища або процесу. У якісному відношенні ця властивість є однією для багатьох фізичних об'єктів, однак у кількісному відношенні вона є індивідуальною для кожного з них. Кількісна визначеність фізичної величини, властива конкретному матеріальному об'єкту, системі, явищу, процесу називається розміром фізичної величини. Значення фізичної величини формується шляхом вираження фізичної величини як деякого числа прийнятих нею одиниць.

Значення фізичної величини, яке ідеальним чином характеризує в якісному та кількісному відношенні відповідну фізичну величину, називається справжнім значенням величини. Воно може бути співвіднесене з поняттям абсолютної істини і може бути отримане лише в результаті нескінченного процесу вимірювання з нескінченним удосконаленням методів та засобів вимірювань.

Справжнє значення фізичної величини - це значення фізичної величини, отримане експериментальним шляхом і настільки близьке до справжнього значення, що в поставленій вимірювальній задачі може бути використане замість нього.

Сукупність фізичних величин, утворена відповідно до прийнятих принципів, називається системою фізичних величин.

У системі фізичних величин одні величини приймаються як незалежні, інші визначаються як функції незалежних величин.

Фізична величина, що входить до системи величин і умовно прийнята як незалежна від інших величин цієї системи називається основною фізичною величиною.

Фізична величина, що входить до системи величин і визначається через основні величини цієї системи, називається похідною фізичною величиною.

Вимір фізичної величини – це сукупність операцій із застосування технічного засобу, що зберігає одиницю фізичної величини, що забезпечують знаходження співвідношення у явному чи не-

явному вигляді вимірюваної величини з її одиницею та отримання значення цієї величини. Якщо ряд вимірювань будь-якої величини виконаний однаковими за точністю засобами вимірювань в одних і тих же умовах з однаковою ретельністю, такі вимірювання називаються рівноточними. Якщо ряд вимірювань будь-якої величини виконаний засобами вимірювань і (або) в різних умовах, що розрізняються по точності, то такі вимірювання називаються нерівноточними.

Якщо вимір виконано один раз, воно називається одноразовим. Вимірювання називається багаторазовим, якщо за вимірі фізичної величини однієї й тієї ж розміру результат отримано з кількох наступних друг за одним вимірів, тобто. що складається з низки одноразових вимірів.

Статичний вимір – це вимір фізичної величини, що приймається відповідно до конкретної вимірювальної задачі за незмінну протягом часу виміру.

Динамічне вимір – це вимір фізичної величини, що змінюється за розміром.

Вимірювання, засноване на прямих вимірах однієї чи кількох основних величин та (або) використанні значень фізичних констант, називається абсолютним виміром. Наприклад, вимірювання сили F = m g засноване на застосуванні основної величини маси – m

та використання фізичної постійної g у точці вимірювання маси. Відносний вимір – це вимір відношення величини до

однойменної величини, що грає роль одиниці, або вимір зміни величини по відношенню до однойменної величини, що приймається за вихідну.

Вимірювання, при якому вихідне значення фізичної величини отримують безпосередньо називається прямим виміром. Наприклад, вимірювання довжини деталі мікрометром, сили струму – амперметром, маси на терезах.

Якщо значення фізичної величини визначається на підставі прямих вимірювань інших фізичних величин, функціонально пов'язаних з шуканою величиною, то такі вимірювання називаються непрямими. Наприклад, щільність тіла D циліндричної форми можна визначити на підставі результатів прямих вимірювань маси m , висоти h і діаметра циліндра d пов'язаних з щільністю рівнянням

	0,25π d 2 h

Виміри кількох однойменних величин, що проводяться одночасно, при яких шукані значення величин визначають шляхом вирішення системи рівнянь, одержуваних при вимірюванні цих величин в різних поєднаннях, називаються сукупними вимірами. Наприклад, значення маси окремих гир набору визначають за відомим значенням маси однієї з гир і за результатами вимірювань (порівнянь) мас різного поєднання гир.

Якщо проводяться одночасно виміри двох або кількох однойменних величин визначення залежності між ними, то такі виміри називаються спільними.

Видом вимірювань називається частина області вимірювань, що має свої особливості і відрізняється однорідністю вимірюваних величин. Наприклад, в галузі електричних та магнітних вимірювань можуть бути виділені такі види вимірювань: вимірювання електричного опору, електрорушійної сили, електричної напруги, магнітної індукції та ін.

Підвидом вимірів називається частина виду вимірів, що виділяє особливостями вимірів однорідної величини (за діапазоном, за розміром величини та ін.) Наприклад, при вимірі довжини виділяють виміри великих довжин (у десятках, сотнях, тисячах кілометрів) або виміру понад малих довжин – товщин плівок.

Засоби вимірювальної техніки – це технічні засоби спеціально призначені для вимірювань. До засобів вимірювальної техніки належать засоби вимірювань та їх сукупності (вимірювальні системи, вимірювальні установки), вимірювальні приладдя, вимірювальні установки.

Під засобом вимірювань розуміється технічний засіб, призначений для вимірювань, що має нормовані метрологічні характеристики, що відтворюють та (або) зберігають одиницю фізичної величини, розмір якої приймається незмінним у межах встановленої похибки протягом відомого інтервалу часу.

Робочий засіб вимірів – це засіб вимірів, призначене для вимірів, які пов'язані з передачею розміру одиниці іншим засобам вимірів.

Основний засіб вимірів – це засіб вимірів тієї фізичної величини, значення якої необхідно отримати відповідно до вимірювального завдання.

Допоміжний засіб вимірювання – це засіб вимірювання тієї фізичної величини, вплив якої на основний засіб вимірювання або об'єкт вимірювання необхідно враховувати для отримання результатів вимірювання необхідної точності. Наприклад, термометр для вимірювання температури газу під час вимірювання об'ємної витрати цього газу.

Засіб вимірювань називається автоматичним, якщо воно без безпосередньої участі людини здійснює вимірювання та всі операції, пов'язані з обробкою результатів вимірювань, їх реєстрацією, передачею даних або виробленням сигналу, що управляє. Автоматичний засіб вимірювання, вбудований в автоматичну технологічну лінію, називається вимірювальним автоматом або контрольним автоматом. Різновид контрольно-вимірювальних машин, що відрізняються хорошими маніпуляційними властивостями, високими швидкостями переміщень та вимірювань, називається вимірювальними роботами.

Засіб вимірювань називається автоматизованим, якщо він здійснює в автоматичному режимі одну або частину вимірювальних операцій. Наприклад, барограф вимірює та реєструє тиск; лічильник електричної енергії здійснює вимірювання та реєстрацію даних наростаючим результатом.

Мірою фізичної величини називається засіб вимірів, призначений для відтворення та (або) зберігання фізичної величини одного або декількох заданих параметрів, значення яких виражені у встановлених одиницях та відомі з необхідною точністю.

Існують такі різновиди заходів.

1. Однозначна міра – це міра, яка відтворює фізичну величину одного розміру (наприклад, гиря 1 кг).

2. Багатозначна міра – це міра, яка відтворює фізичну величину різних розмірів (наприклад штрихова міра довжини).

3. Набір заходів – це комплект заходів різного розміру однієї і тієї ж фізичної величини, призначених для застосування на практиці як окремо, так і в різних поєднаннях (наприклад, набір кінцевих заходів довжини).

4. Магазин заходів - це набір заходів конструктивно об'єднаних в єдиний пристрій, в якому є пристрої для їх з'єднання в різних комбінаціях (наприклад магазин електричних опорів).

Вимірювальний набір – це засіб вимірювання, призначений для отримання значень вимірювань фізичної величини у встановленому діапазоні. За способом індикації значень вимірюваної величини вимірювальні прилади поділяються на реєструючі, що показують і реєструють. По дії вимірювальні прилади поділяються на інтегруючі та підсумовуючі. Розрізняються також прилади прямої дії та прилади порівняння, аналогові та цифрові прилади, самописні та друкуючі прилади.

Сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів та інших пристроїв, призначених для вимірювання однієї або декількох фізичних величин і розташованих в одному місці, називається вимірювальною установкою. Вимірювальна установка, що застосовується при перевірці, називається перевірочною установкою. Вимірювальна установка, що входить до складу зразка, називається еталонною установкою. Деякі великі вимірювальні пристрої називаються вимірювальними машинами. Вимірювальні машини призначені для точних вимірів фізичних величин. Наприклад, силовимірювальна машина, машина для вимірювання великих довжин у промисловому виробництві, ділильна машина, координатно-вимірювальна машина.

Вимірювальна система – це сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів, ЕОМ та інших технологічних засобів, розміщених у різних точкахконтрольованого об'єкта з метою вимірювань однієї або декількох фізичних величин, властивих цьому об'єкту, та вироблення вимірювальних сигналів у різних цілях. Залежно від призначення вимірювальні системи поділяються на вимірювальні інформуючі, вимірювальні керуючі системи та ін.

Стандартний зразок – це зразок речовин або матеріалу зі встановленими в результаті метрологічної атестації значеннями однієї або більше величин, що характеризують властивість або склад цієї речовини або матеріалу. Розрізняються стандартні зразки якості та стандартні зразки складу. Приклад стандартного зразка властивості є стандартний зразок відносної діелектричної проникності. Стандартні зразки властивостей речовин та матеріалів за метрологічним призначенням виконують роль однозначних заходів. Вони можуть застосовуватися як робочі стандарти з присвоєнням розміру

за державною перевірочною схемою. Прикладом стандартного зразка є стандартний зразок складу вуглецевої сталі.

Вимірювальний перетворювач – це технічний засіб з нормованими метрологічними характеристиками, який служить для перетворення вимірюваної величини в іншу величину або вимірювальний сигнал, зручний для обробки, зберігання, подальших перетворень, індикації або передачі. Вимірювальний перетворювач може входити до складу вимірювального приладу, вимірювальної установки, вимірювальної системита ін або застосовуватися разом з будь-яким засобом вимірювань. За характером перетворення розрізняються аналогові, цифро-аналогові, аналогово-цифрові перетворювачі. За місцем у вимірювальному ланцюзі розрізняються первинні та проміжні перетворювачі. Перетворювачі також бувають масштабні та передавальні.

Приклади перетворювачів.

1. Термопара у термоелектричному термометрі;

2. Електропневматичний перетворювач.

Первинний вимірювальний перетворювач – це вимірювальний перетворювач, який безпосередньо впливає вимірювана фізична величина. Наприклад, термопара в ланцюзі термоелектричного термометра.

Датчик – конструктивно відокремлений первинний перетворювач, від якого надходять вимірювальні сигнали.

Засіб порівняння – це технічний засіб чи спеціально створюване середовище, з яких можна здійснити порівняння друг з одним заходів однорідних величин чи показань вимірювальних приладів.

Приклади засобів порівняння.

1. Важельні ваги, одну чашку яких встановлюється еталонна гиря, але в іншу поверяемая.

2. Градуювальна рідина для порівняння еталонного та робочого ареометрів.

3. Температурне поле, створюване термостатом порівняння показань термометрів.

4. Тиск середовища, що створюється компресором, може бути виміряний повірюваним і еталонним манометром одночасно; на підставі показань еталонного приладу градуюється прилад, що повіряється.

Компаратор – це засіб порівняння, призначений для звірення однорідних величин. Наприклад, важелі ваги.

Засіб вимірювань, визнаний придатним і допущений до застосування уповноваженим те що органом, називається узаконеним засобом вимірювань.

Державні зразки країни стають такими внаслідок затвердження первинних зразків національним органом зі стандартизації та метрології. Робочі засоби вимірювання, призначені для серійного випуску, узаконюються шляхом затвердження типу засобу вимірювань.

Вимірювальне приладдя – це допоміжні засоби, що служать для забезпечення необхідних умовдля виконання вимірювань із необхідною точністю. Прикладами вимірювального приладдя можуть бути термостати, барометри, противібраційні фундаменти, пристрої для екранування електромагнітних полів, триноги для встановлення приладів і т.п.

Індикатор – це технічний засіб чи речовина, призначене встановлення наявності будь-якої фізичної величини чи перевищення рівня її порогового значення. Індикатор близькості до нуля сигналу називається нуль-індикатором.

Приклади індикаторів.

1. Осцилограф служить індикатором наявності чи відсутності вимірювальних сигналів.

2. Лакмусовий папір чи інші речовини у хімічних реакціях.

3. Світловий або звуковий сигнал індикатора іонізуючого випромінювання у разі перевищення рівня радіації порогового значення.

Метрологічною характеристикою засобів вимірювань називається характеристика однієї з властивостей засобів вимірювань, що впливає на результат вимірювань та на його похибку. До кожного типу засобів вимірів встановлюються свої метрологічні характеристики. Метрологічні характеристики, що встановлюються в нормативних та технічних документах, називаються нормованими метрологічними характеристиками, а зумовлені експериментально – дійсними метрологічними характеристиками.

Варіація показань вимірювального приладу – це різниця показань приладу в одній точці діапазону вимірювань при плавному підході до цієї точки з боку менших і великих значеньвимірюваної величини.

Діапазон показань засобів вимірювання – це область значень шкали приладу, обмежена початковим і кінцевим значеннями шкали.

Діапазон вимірювань засобів вимірювань – це область значень величини, в межах якої нормовані межі похибки засобів вимірювань, що допускаються.

Значення величини, що обмежують діапазон вимірювань знизу та зверху (ліворуч і праворуч), називаються відповідно нижньою межею вимірювань та верхньою межею вимірювань.

Номінальне значення міри – це значення величини, приписане мірі чи партії заходів під час виготовлення, наприклад гиря з номінальним значенням 1 кг.

Справжнє значення міри – це значення величини, приписане мірі виходячи з її калібрування чи повірки. Наприклад, до складу державного еталона одиниці маси входить платиноїридиєва гиря з номінальним значенням маси 1 кг, тоді як дійсне значення її маси становить 1,000000087 кг отримано в результаті міжнародних звірень з міжнародним еталоном кілограма, що зберігається в Міжнародному бюро мір і ваг.

Чутливість засобу вимірювань – це властивість засобу вимірювань, що визначається ставленням вимірювання вихідного сигналу цього засобу до зміни зміни вимірюваної величини, що викликає. Розрізняються абсолютна та відносна чутливість. Абсолютна чутливість визначається за формулою

де X - Вимірювана величина.

Поріг чутливості – це характеристика засобу вимірів як найменшого значення зміни фізичної величини, починаючи з якого може здійснюватися її вимір даним засобом.

Зміщення нуля – це показання засобу вимірів, відмінне від нуля, при вхідному сигналі, що дорівнює нулю.

Дрейф показань засобу вимірів – це зміна показань засобу вимірів у часі, обумовлене зміною впливових величин чи інших чинників.

Тип засобу вимірів – це сукупність засобів вимірів одного й того самого призначення, заснованих на тому самому принципі

дії, що мають однакову конструкцію та виготовляються за однією і тією ж технічною документацією. Засоби вимірювання одного типу можуть мати різні модифікації (наприклад, відрізнятися за діапазоном вимірювань).

Вид засобу вимірів – це сукупність засобів вимірів, призначених для вимірів цієї фізичної величини. Наприклад, амперметри та вольтметри є видами засобів вимірювань відповідно сили електричного струму та напруги. Вид засобів вимірювань може включати кілька типів.

Метрологічною справністю засобів вимірювань називається такий стан, при якому всі нормовані метрологічні характеристики відповідають встановленим вимогам.

Вихід метрологічної характеристики засобу вимірів за встановлені межі називається метрологічною відмовою засобу вимірів.

Фізичне явище чи ефект, покладені основою вимірів, називається принципом вимірів (наприклад використання сили тяжкості під час виміру маси зважуванням).

Метод вимірів – це прийом чи сукупність прийомів порівняння вимірюваної фізичної величини з її одиницею відповідно до реалізованого принципу вимірів. Метод вимірювань взаємопов'язаний із пристроєм засобів вимірювань.

Метод безпосередньої оцінки - це метод вимірювань, при якому значення величини визначається безпосередньо за засобом вимірювань, що показує.

Метод порівняння з мірою – це метод вимірювань, у якому вимірювану величину порівнюють із величиною, що відтворюється мірою. Наприклад, вимірювання маси на важелях з врівноваженням гирями (заходами маси з відомим значенням).

Нульовий метод вимірювань – це метод порівняння з мірою, у якому результуючий ефект впливу вимірюваної величини та заходи на порівняння прилад доводять до нуля. Наприклад, вимірювання електричного опору мостом з повним його врівноваженням.

Метод вимірювання заміщенням – це метод порівняння з мірою, у якому вимірювану величину замінюють мірою з відомим значенням величини. Наприклад, зважування з почерговим приміщенням вимірюваної маси і гир на ту саму чашку терезів.

Метод виміру доповненням – це метод порівняння з мірою, в якому значення вимірюваної величини доповнюється мірою цієї ж

Вимірювання фізичної величини- Сукупність операцій із застосування технічного засобу, що зберігає одиницю фізичної величини, що забезпечують знаходження співвідношення (у явному або неявному вигляді) вимірюваної величини з її одиницею та отримання значення цієї величини.

У найпростішому випадку, прикладаючи лінійку з поділами до будь-якої деталі, по суті порівнюють її розмір з одиницею, що зберігається лінійкою, і, зробивши відлік, набувають значення величини (довжини, висоти, товщини та інших параметрів деталі). За допомогою вимірювального приладу порівнюють розмір величини, перетвореної в переміщення покажчика, з одиницею, шкалою, що зберігається цього приладу, і проводять відлік.

Визначення поняття "вимір" задовольняє загальному рівнянню вимірювань, що має важливе значення у справі впорядкування системи понять у метрології. У ньому враховано технічний бік (сукупність операцій), розкрито метрологічну суть вимірів (порівняння з одиницею) та показано гносеологічний аспект (отримання значення величини).

Види вимірів

Область вимірів- сукупність вимірів фізичних величин, властивих будь-якій галузі науки або техніки і що виділяються своєю специфікою. Примітка - Виділяють ряд областей вимірювання: механічні, магнітні, акустичні, вимірювання іонізуючих випромінювань та ін.

Вигляд вимірів- частина області вимірювань, що має свої особливості та відрізняється однорідністю вимірюваних величин. Приклад - В галузі електричних та магнітних вимірювань можуть бути виділені як види вимірювань: вимірювання електричного опору, електрорушійної сили, електричної напруги, магнітної індукції та ін.

Існує кілька видів вимірів.

За характером залежності вимірюваної величини від часу виміру поділяються на:

статичні виміри;

динамічні виміри.

За способом отримання результатів вимірів їх поділяють на:

непрямі;

сукупні;

спільні.

За умовами, що визначають точність результату, виміри поділяються на:

метрологічні виміри;

контрольно-перевірочні вимірювання;

технічні виміри.

За способом вираження результатів розрізняють:

абсолютні виміри;

відносні виміри.

За характеристикою засоби вимірювання розрізняють:

рівноточні виміри;

нерівноточні виміри.

За кількістю вимірів у ряді вимірів:

одноразові виміри;

багаторазові виміри.

Вимірювання розрізняють за способом отримання інформації, характером змін вимірюваної величини в процесі вимірювань, за кількістю вимірювальної інформації, по відношенню до основних одиниць.

За способом отримання інформації вимірювання поділяють на прямі, непрямі, сукупні та сумісні.

Прямі виміри - це безпосереднє порівняння фізичної величини з її мірою. Наприклад, щодо довжини предмета лінійкою відбувається порівняння шуканої величини (кількісного виразу значення довжини) з мірою, т. е. лінійкою.

Непрямі виміри - відрізняються від прямих тим, що значення величини, що шукається, встановлюють за результатами прямих вимірювань таких величин, які пов'язані з шуканою певною залежністю. Так, якщо виміряти силу струму амперметром, а напруга вольтметром, то за відомим функціональним взаємозв'язком усіх трьох величин можна розрахувати потужність електричного ланцюга.

Сукупні виміри - пов'язані з рішенням системи рівнянь, складених за результатами одночасних вимірів кількох однорідних величин. Рішення системи рівнянь дає змогу обчислити потрібну величину.

Спільні виміри - це виміри двох чи більше неоднорідних фізичних величин визначення залежності між ними.

Сукупні та спільні вимірювання часто застосовують у вимірюваннях різних параметрів та характеристик у галузі електротехніки.

За характером зміни вимірюваної величини у процесі вимірювань бувають статистичні, динамічні та статичні виміри.

Статистичні виміри пов'язані з визначенням характеристик випадкових процесів, звукових сигналів, рівня шумів тощо. буд. Статичні виміри мають місце тоді, коли вимірювана величина практично стала.

Динамічні виміри пов'язані з такими величинами, які в процесі вимірів зазнають тих чи інших змін. Статичні та динамічні виміри в ідеальному вигляді на практиці рідкісні.

За кількістю вимірювальної інформації розрізняють одноразові та багаторазові виміри.

Одноразові виміри - це один вимір однієї величини, тобто число вимірів дорівнює числу вимірюваних величин. Практичне застосування такого виду вимірювань завжди пов'язане з великими похибками, тому слід проводити не менше трьох одноразових вимірювань і знаходити кінцевий результат як середнє арифметичне значення.

Багаторазові вимірювання характеризуються перевищенням числа вимірювань кількості вимірюваних величин. Перевага багаторазових вимірів – у значному зниженні впливів випадкових факторів на похибку виміру. вимірювання метрологічна шкала

Методи вимірювання визначаються видом вимірюваних величин, їх розмірами, необхідною точністю результату, необхідною швидкістю процесу вимірювання та іншими даними.

Існує безліч методів вимірювання, і з розвитком науки і техніки число їх все збільшується.

За способом отримання числового значення вимірюваної величини всі виміри поділені на три основні види: прямі, непрямі та сукупні.

Прямиминазиваються виміри, у яких шукане значення величини знаходять безпосередньо з дослідних даних (наприклад, вимір маси на циферблатних чи рівноплечних вагах, температури – термометром, довжини – з допомогою лінійних заходів).

Непрямими називаються вимірювання, при яких шукане значення величини знаходять на підставі відомої залежності між цією величиною і величинами, що піддаються прямим вимірюванням (наприклад, щільності однорідного тіла за його масою та геометричними розмірами; визначення електричного опору за результатами вимірювання падіння напруги та сили струму).

Сукупними називаються виміри, у яких одночасно вимірюють кілька однойменних величин, а шукане значення величин знаходять рішенням системи рівнянь, одержуваних при прямих вимірах різних поєднань цих величин (наприклад, виміри, у яких маси окремих гир набору встановлюють за відомою масою однієї з них і за результатами прямих порівнянь мас різних поєднань гир).

Раніше говорилося про те, що на практиці найбільшого поширення набули прямі виміри через їхню простоту і швидкість виконання. Дамо коротку характеристикупрямим вимірам.

Прямі вимірювання величин можна проводити такими методами:

1) Метод безпосередньої оцінки – значення величини визначають безпосередньо по відлікового пристрою вимірювального приладу (вимір тиску – пружинним манометром, маси – циферблатними вагами, сили електричного струму – амперметром).

2) Метод порівняння із мірою – вимірювану величину порівнюють з величиною, що відтворюється мірою (вимірювання маси важільними вагами з врівноваженням гирями).

3) Диференціальний метод – метод порівняння з мірою, при якому на вимірювальний прилад діє різниця вимірюваної величини та відомої величини, що відтворюється мірою (вимірювання, що виконуються під час перевірки мір довжини порівнянням із зразковою мірою на компараторі).

4) Нульовий метод – метод порівняння з мірою, коли результат впливу величин на прилад порівняння доводять до нуля (вимірювання електричного опору мостом з повним його врівноваженням).

5) Метод збігів - метод порівняння з мірою, при якому різницю між вимірюваною величиною і величиною, що відтворюється мірою, вимірюють, використовуючи збіги відміток шкал або періодичних сигналів (вимірювання довжини за допомогою штангенциркуля з ноніусом, коли спостерігають збіг позначок на шкалах штангенциркуля).

6) Метод заміщення – метод порівняння з мірою, коли вимірювану величину заміщають відомою величиною, що відтворюється мірою (зважування з почерговим приміщенням вимірюваної маси і гир на ту саму чашку терезів).

Кінець роботи -

Ця тема належить розділу:

Метрологія

Поняття про метрологію як науку метрологія наука про виміри методів і.. основні поняття пов'язані з об'єктами вимірювання.

Якщо Вам потрібний додатковий матеріал на цю тему, або Ви не знайшли те, що шукали, рекомендуємо скористатися пошуком по нашій базі робіт:

Що робитимемо з отриманим матеріалом:

Якщо цей матеріал виявився корисним для Вас, Ви можете зберегти його на свою сторінку в соціальних мережах:

Твітнути

Всі теми цього розділу:

Поняття про метрологію як науку
Метрологія - наука про виміри, методи та засоби забезпечення їх єдності та способи досягнення необхідної точності. У практичному житті людина все

Поняття про засоби вимірювання
Засіб вимірювання (СІ) - це технічний засіб (або комплекс технічних засобів), призначений для вимірювання, що має нормовані метрологічні характери

Метрологічні характеристики засобів вимірювальної техніки
Метрологічні характеристики засобів вимірів - це характеристики властивостей, що впливають на результати та похибки вимірювань. Інформація про призначення метр

Чинники, що впливають на результати вимірювань
У метрологічній практиці під час проведення вимірів необхідно враховувати низку чинників, які впливають результати виміру. Це - об'єкт і суб'єкт виміру, метод виміру, порівн.

Формування результату вимірів. Похибки вимірів
Процедура виміру складається з наступних основних етапів: 1) прийняття моделі об'єктовимірювання; 2) вибір методу виміру; 3) вибір засобів виміру;

Подання результатів вимірювань
Існує правило: результати виміру округляють з точністю до "похибки". У практичній метрології вироблено правила округлення результатів та похибок вимірювань. Ос

Причини виникнення похибок виміру
Є ряд доданків похибок, які є домінуючими у загальній похибці виміру. До них належать: 1) Похибки, що залежать від засобів вимірювання. Але

Обробка багаторазових вимірів
Припускаємо, що рівномірні вимірювання, тобто. виконуються одним експериментатором, за однакових умов, одним приладом. Методика зводиться до наступного: проводять n спостережень

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

Методики виконання вимірювань
Основна втрата точності при вимірах відбувається не за рахунок можливої ​​метрологічної несправності засобів вимірювань, що застосовуються, а в першу чергу за рахунок недосконалості методо

Поняття метрологічного забезпечення
Під метрологічним забезпеченням (МО) розуміється встановлення та застосування наукових та організаційних основ, технічних засобів, правил і норм, необхідних

Системний підхід розробки метрологічного забезпечення
При розробці МО необхідно використовувати системний підхід, суть якого полягає у розгляді МО як сукупності взаємопов'язаних процесів, об'єднаних однією метою - досягнуто

Основи метрологічного забезпечення
Метрологічне забезпечення має чотири основи: наукову, організаційну, нормативну та технічну. Їх зміст показано малюнку 1. Окремі аспекти МО розглянуті у рекоме

Законодавство РФ про забезпечення єдності вимірів
Нормативна база забезпечення єдності вимірів представлена ​​малюнку 2.

Національна система забезпечення єдності вимірів
Національна система забезпечення єдності вимірів (НСОЄІ) - це сукупність правил виконання робіт із забезпечення єдності вимірів, її учасників та правил

Основні види метрологічної діяльності щодо забезпечення єдності вимірів
Під єдністю вимірів розуміється такий стан вимірів, у якому їх результати виражені в узаконених одиницях величин і похибки (невизначено

Оцінка відповідності засобів вимірювань
При проведенні вимірів, що належать до сфери державного регулювання забезпечення єдності вимірів, на території Росії повинні застосовуватись СІ, що відповідають вимогам

Твердження типу засобів вимірювань
Твердження типу (крім СОССВМ) здійснюється на підставі позитивних результатів випробувань. Твердження типу СОССВМ здійснюється на підставі позитивних результатів атте

Атестація методик виконання вимірювань
Методика виконання вимірювань – це сукупність операцій та правил, виконання яких забезпечує отримання результату вимірювань із встановленою похибкою.

Перевірка та калібрування засобів вимірювань
Повірка засобів вимірювань – це сукупність операцій, що виконуються з метою підтвердження відповідності дійсних значень метрологічних характеристик.

Структура та функції метрологічної служби підприємства, організації, установи, які є юридичними особами
Метрологічна служба підприємства, організації та установи, які мають права юридичної особи, незалежно від форм власності (далі - підприємства) включає відділ (службу)

Поняття взаємозамінності
Взаємозамінністю називається властивість одних і тих же деталей, вузлів або агрегатів машин і т. д., що дозволяє встановлювати деталі (вузли, агрегати) у процесі збирання або зам.

Квалітети, основні відхилення, посадки
Точність деталі визначається точністю розмірів, шорсткістю поверхонь, точністю форми поверхонь, точністю розташування та хвилястістю поверхонь. Для забезпечення

Позначення полів допусків, граничних відхилень та посадок на кресленнях
Граничні відхилення лінійних розмірів вказують на кресленнях умовними (літерними) позначеннями полів допусків або числовими значеннями граничних відхилень, а також літерними

Невказані граничні відхилення розмірів
Граничні відхилення, не зазначені безпосередньо після номінальних розмірів, а обумовлені загальним записом технічні вимогикреслення називаються невказаними граничними відхиленнями.

Рекомендації щодо застосування посадок із зазором
Посадку Н5/h4 (Smin=0 і Smax=Td+Td) призначають для пар з точним центруванням та напрямком, у яких допускається провертання та поздовжнє переміщення

Рекомендації щодо застосування перехідних посадок
Перехідні посадки Н/js, Н/k, Н/m, Н/n використовують у нерухомих роз'ємних з'єднаннях для центрування змінних деталей або деталей, які при необхідності можуть пересуватися

Рекомендації щодо застосування посадок з натягом
Посадки Н/р; Р/h – "легкопресові" – характеризуються мінімальним гарантованим натягом. Встановлені у найбільш точних квалітетах (вали 4 - 6-го, отвори 5 - 7-

Поняття про шорсткість поверхні
Шорсткістю поверхні згідно з ГОСТ 25142 - 82 називають сукупність нерівностей поверхні з відносно малими кроками, виділену за допомогою базової довжини. Базова

Параметри шорсткості
Відповідно до ГОСТ 2789 – 73 шорсткість поверхні виробів незалежно від матеріалу та способу виготовлення можна оцінювати наступними параметрами (рисунок 10):

Загальні терміни та визначення
Допуски форми та розташування поверхонь деталей машин та приладів, терміни, визначення, що належать до основних видів відхилень, стандартизовані ГОСТ 24642 ​​– 81. В основу

Відхилення та допуски форми
До відхилень форми відносяться відхилення прямолінійності, площинності, круглості, профілю поздовжнього перерізу та циліндричності. Відхилення форми плоских поверхонь

Відхилення та допуски розташування
Відхиленням розташування поверхні або профілю називають відхилення реального розташування поверхні (профілю) від його номінального розташування. Кількісно відхилення розташування про

Сумарні відхилення та допуски форми та розташування поверхонь
Сумарним відхиленням форми і розташування називається відхилення, що є результатом спільного прояву відхилення форми і відхилення розташування елемента, що розглядається (повір

Залежний та незалежний допуск форми та розташування
Допуски розташування або форми, що встановлюються для валів або отворів, можуть бути залежними та незалежними. Залежним називається допуск форми або розташування, мінімальне значення

Числові значення допусків форми та розташування поверхонь
Відповідно до ГОСТ 24643 - 81 для кожного виду допуску форми та розташування поверхонь встановлено 16 ступенів точності. Числові значення допусків від одного ступеня до іншого змінюються

Позначення на кресленнях допусків форми та розташування
Вид допуску форми та розташування згідно з ГОСТом 2.308 – 79 слід позначати на кресленні знаками (графічними символами), наведеними в таблиці 4. Знак та числове значення допуску вписую

Невказані допуски форми та розташування
Безпосередньо у кресленні вказують, як правило, найбільш відповідальні допуски форми та розташування поверхонь. За ГОСТ 25069 - 81 всі показники точності форми і розпізнавання

Правила визначення баз
1) Якщо деталь має більше двох елементів, для яких встановлені однойменні невказані допуски розташування або биття, то ці допуски слід відносити до однієї бази;

Правила визначення визначального допуску розміру
Під визначальним допуском розміру розуміється: 1) При визначенні невказаного допуску перпендикулярності або торцевого биття - допуск розміру, що координує

Хвилястість поверхні
Під хвилястістю поверхні розуміють сукупність нерівностей, що періодично повторюються, у яких відстані між суміжними височинами або западинами перевищують базову довжину l.

Допуски підшипників кочення
Якість підшипників за інших рівних умов визначається: 1) точністю приєднувальних розмірів і ширини кілець, а для роликових радіально-упорних підшипників е

Вибір посадок підшипників кочення
Посадку підшипника кочення на вал і в корпус вибирають в залежності від типу і розміру підшипника, умов його експлуатації, значення і характеру навантажень, що діють на нього, і виду навантаження кілець

Рішення
1) При обертовому валі та постійно діючій силі Fr внутрішнє кільце навантажене циркуляційним, а зовнішнє – місцевим навантаженням. 2) Інтенсивність навантаження

Умовні позначення підшипників
Система умовних позначень шарико- та роликопідшипників встановлена ​​ГОСТ 3189 - 89. Умовне позначення підшипника дає повне уявлення про його габаритні розміри, конструкцію, точність виготовлення

Допуски кутових розмірів
Допуски кутових розмірів призначають за ГОСТом 8908 – 81. Допуски кутів AT (від англ. Angle tolerance – допуск кута) повинні призначатися залежно від номінальної довжини меншої сторони L1

Система допусків та посадок для конічних з'єднань
Конічне з'єднання порівняно з циліндричним має переваги: ​​можна регулювати величину зазору або натягу відносним усуненням деталей уздовж осі; при нерухомому соед

Основні параметри метричної кріпильного різьблення
Параметри циліндричного різьблення (рисунок 36, а): середній d2 (D2); зовнішній d (D) та внутрішній d1 (D1) діаметри на

Загальні принципи взаємозамінності циліндричних різьблень
Системи допусків і посадок, що забезпечують взаємозамінність метричної, трапецеїдальної, завзятої, трубної та інших циліндричних різьблень, побудовані на єдиному принципі: вони враховують наявність взаємності

Допуски та посадки різьблень із зазором
Допуски метричних різьблень з великими та дрібними кроками для діаметрів 1 - 600 мм регламентовані ГОСТ 16093 – 81. Цей стандарт встановлює граничні відхилення діаметрів різьблення

Допуски різьблення з натягом і з перехідними посадками
Розглянуті посадки служать головним чином для з'єднання шпильок з корпусними деталями, якщо не можна застосувати гвинтове з'єднання або типу болт - гайка. Ці посадки застосовують у кріпильних з'єднувачах.

Стандартні різьблення загального та спеціального призначення
У таблиці 9 наведено найменування стандартних різьблень загального призначення, найбільш поширених у машино- і приладобудуванні, та наведено приклади їх позначення на кресленнях. До найбільш

Кінематична точність передачі
Для забезпечення кінематичної точності передбачені норми, що обмежують кінематичну похибку передачі та кінематичну похибку колеса. Кінематичної

Плавність роботи передачі
Ця характеристика передачі визначається параметрами, похибки яких багаторазово (циклічно) виявляються за оборот зубчастого колеса і також становлять частину кінематичної пог.

Контакт зубів у передачі
Для підвищення зносостійкості та довговічності зубчастих передач необхідно, щоб повнота контакту сполучених бічних поверхонь зубів коліс була найбільшою. При неповному та нерів

Бічний зазор
Для усунення можливого заклинювання при нагріванні передачі, забезпечення умов протікання мастильного матеріалу та обмеження мертвого ходу при реверсуванні відлікових та ділильних реальних пере

Позначення точності коліс та передач
Точність виготовлення зубчастих коліс та передач задають ступенем точності, а вимоги до бокового зазору – видом сполучення за нормами бічного зазору. Приклади умовного позначення:

Вибір ступеня точності та контрольованих параметрів зубчастих передач
Ступінь точності коліс і передач встановлюють залежно від вимог до кінематичної точності, плавності, потужності, що передається, а також окружної швидкості коліс. При виборі ступеня точності

Допуски зубчастих конічних та гіпоїдних передач
Принципи побудови системи допусків для конічних зубчастих (ГОСТ 1758 - 81) і гіпоїдних передач (ГОСТ 9368 - 81) аналогічні принципам побудови системи для циліндричних передач

Допуски циліндричних черв'якових передач
Для черв'ячних циліндричних передач ГОСТ 3675 - 81 встановлює 12 ступенів точності: 1, 2, . . ., 12 (у порядку зменшення точності). Для черв'яків, черв'ячних коліс і черв'якових передач

Допуски та посадки з'єднань з прямобічним профілем зубів
За ГОСТ 1139 - 80 встановлені допуски для з'єднань з центруванням по внутрішньому і зовнішньому D діаметрам, а також з боків зубів b. Оскільки вид центрування

Допуски та посадки шліцевих сполук з евольвентним профілем зубів
Номінальні розміри шліцевих з'єднань з евольвентним профілем (рисунок 58), номінальні розміри за роликами (рисунок 59) і довжини загальної нормалі для окремих вимірювань шліцевих валів і втулок

Контроль точності шліцевих з'єднань
Шлицеві сполуки контролюють комплексними прохідними калібрами (рисунок 61) та поелементними непрохідними калібрами.

Метод розрахунку розмірних ланцюгів, що забезпечує повну взаємозамінність
Щоб забезпечити повну взаємозамінність, розмірні ланцюги розраховують методом максимуму-мінімуму, при якому допуск розміру, що замикає, визначають арифметичним додаванням допусків.

Теоретико-імовірнісний метод розрахунку розмірних кіл
При розрахунку розмірних ланцюгів методом максимуму - мінімуму передбачалося, що в процесі обробки або складання можливе одночасне поєднання найбільших збільшують і найменших зменшують розмір

Метод групової взаємозамінності при селективному складанні
Сутність методу групової взаємозамінності полягає у виготовленні деталей з порівняно широкими технологічно здійсненними допусками, що вибираються з відповідних стандартів, сорт

Метод регулювання та підгонки
Спосіб регулювання. Під методом регулювання розуміють розрахунок розмірних ланцюгів, при якому необхідна точність вихідної (замикаючої) ланки досягається навмисним змін.

Розрахунок плоских та просторових розмірних ланцюгів
Плоскі та просторові розмірні ланцюги розраховують тими самими методами, що й лінійні. Необхідно лише привести їх до виду лінійних розмірних кіл. Це досягається шляхом проектування

Історичні засади розвитку стандартизації
Стандартизацією людина займається з найдавніших часів. Наприклад, писемність налічує щонайменше 6 тисяч років і виникла згідно з останніми знахідками в Шумері чи Єгипті.

Правові основи стандартизації
Правові основи стандартизації у Російській федерації встановлює Федеральний закон"Про технічне регулювання" від 27 грудня 2002 року. Він обов'язковий для всіх державних

Принципи технічного регулювання
В даний час встановлені наступні принципи: 1) застосування єдиних правил встановлення вимог до продукції або до пов'язаних з ними процесів проектування (включаючи дослідження),

Цілі технічних регламентів
Закон про технічне регулювання встановлює новий документ – технічний регламент. Технічний регламент - документ, ухвалений міжнародним договором Росій

Види технічних регламентів
У Російської Федераціїзастосовується два види технічних регламентів: - Загальні технічні регламенти; - Спеціальні технічні регламенти. Загальні технічні регламенти

Поняття стандартизації
Зміст термінів стандартизації пройшов довгий еволюційний шлях. Уточнення цього терміна відбувалося паралельно з розвитком самої стандартизації та відображало досягнутий рівень її розвитку на р.

Цілі стандартизації
Стандартизація здійснюється з метою: 1) Підвищення рівня безпеки: - життя та здоров'я громадян; - майна фізичних та юридичних осіб; - державного

Об'єкт, аспект та область стандартизації. Рівні стандартизації
Об'єкт стандартизації – конкретна продукція, послуги, виробничий процес(Робота), або групи однорідної продукції, послуг, процесів, для яких розробляють вимоги

Принципи та функції стандартизації
Основні принципи стандартизації в Російській Федерації, що забезпечують досягнення цілей та завдань її розвитку, полягають у: 1) добровільного застосування документів у галузі стандартизації

Міжнародна стандартизація
Міжнародна стандартизація (МС) - це діяльність, у якій беруть участь дві чи більше суверенних держав. МС належить помітна роль у поглибленні світової економічної кооперації, в м

Комплекс стандартів національної системи стандартизації
Для реалізації ФЗ "Про технічне регулювання" з 2005 року діє 9 національних стандартів комплексу "Стандартизація РФ", який замінив комплекс "Державна система стандартизації". Це

Структура органів та служб стандартизації
Національним органом зі стандартизації є Федеральне агентство з технічного регулювання та метрології (Ростехрегулювання), воно замінило собою Держстандат. Воно підпорядковується безпосередньо.

Нормативні документи зі стандартизації
Нормативні документи зі стандартизації (НД) - документи, що містять правила, загальні принципидля об'єкта стандартизації та доступні широкому колу користувачів. До НД належить: 1)

Категорії стандартів. Позначення стандартів
Категорії стандартизації розрізняють за тим, на якому рівні приймаються та затверджуються стандарти. Встановлено чотири категорії: 1) міжнародні; 2) між

Види стандартів
Залежно від об'єкта та аспекту стандартизації ГОСТ Р 1.0 встановлює такі види стандартів: 1) стандарти основоположні; 2) стандарти продукції;

Державний контроль за дотриманням вимог технічних регламентів та стандартів
Державний контроль здійснюється посадовими особамиоргану держконтролю РФ за дотриманням вимог ТР, що стосуються стадії обігу продукції. Органи держконтролю обл.

Стандарти організацій (СТО)
Організація та порядок розробки СТО міститься у ГОСТ Р 1.4 – 2004. Організація – група працівників та необхідних коштів з розподілом відповідальності повноважень та взаємодії

Необхідність кращих чисел (ПЛ)
Введення ПЧ викликано такими міркуваннями. Застосування ПЧ дозволяє якнайкраще здійснювати узгодження параметрів та розмірів окремо взятого виробу з усіма пов'язаними з ними

Ряди на основі арифметичної прогресії
Найчастіше ряди ПЧ будуються з урахуванням геометричної прогресії, рідше з урахуванням арифметичної прогресії. Крім того, є різновиди рядів побудованих на основі "золотого"

Ряди на основі геометричної прогресії
Тривала практика стандартизації показала, що найбільш зручними є ряди, побудовані на основі геометричної прогресії, тому що при цьому виходить однакова відносна різниця між

Властивості рядів кращих чисел
Ряди ПЧ мають властивості геометричної прогресії. Ряди ПЧ не обмежуються в обох напрямках, при цьому числа менше 1,0 і більше 10 одержують поділом або множенням на 10, 100 і т.д.

Обмежені, вибіркові, складові та наближені ряди
Обмежені лави. При необхідності обмеження основних та додаткових рядів у їх позначеннях зазначаються граничні члени, які завжди включаються до обмежених рядів. приклад. R10(

Поняття та види уніфікації
При уніфікації встановлюється мінімально допустима, але достатня кількість типів, видів, типорозмірів, виробів, складальних одиниць та деталей, що мають високими показникамиякості

Показники рівня уніфікації
Під рівнем уніфікації виробів розуміється насиченість уніфікованими їх складовими елементами; деталями, модулями, вузлами. Основними кількісними показниками рівня уніфікації виробів

Визначення показника рівня уніфікації
Оцінка рівня уніфікації базується на виправленні наступної формули:

Історія розвитку сертифікації
"Сертифікат" у перекладі з латини означає "зроблено правильно". Хоча термін "сертифікація" став відомий у повсякденному життіта комерційної практики

Терміни та визначення у сфері підтвердження відповідності
Оцінка відповідності - пряме чи опосередковане визначення дотримання вимог, які пред'являються об'єкту. Типовим прикладом діяльності з оцінки відповід

Цілі, принципи та об'єкти підтвердження відповідності
Підтвердження відповідності здійснюється з метою: - посвідчення відповідності продукції, процесів проектування (включаючи дослідження), виробництва, будівництва, монтажу

Роль сертифікації у підвищенні якості продукції
Корінне підвищення якості продукції в сучасних умовах є одним із ключових економічних та політичних завдань. Саме тому на її рішення спрямована сукупність таки

Схеми сертифікації продукції на відповідність вимогам технічних регламентів
Схема сертифікації - певна сукупність дій, що офіційно приймається як доказ відповідності продукції заданим вимогам.

Схеми декларування відповідності відповідності вимогам технічних регламентів
Таблиця 17 - Схеми декларування відповідності на відповідність вимогам технічних регламентів Позначення схеми Зміст схеми та її використання

Схеми сертифікації послуг
Таблиця 18 - Схеми сертифікації послуг № схеми Оцінка якості надання послуг Перевірка (випробування) результатів послуг

Схеми підтвердження відповідності стандартам
Таблиця 19 – Схеми сертифікації продукції Номер схеми Випробування в акредитованих випробувальних лабораторіях та інші способи доказу

Обов'язкове підтвердження відповідності
Обов'язкове підтвердження відповідності може проводитися лише у випадках, встановлених технічними регламентами та виключно на відповідність їх вимогам. При цьому

Декларування відповідності
У ФЗ «Про технічне регулювання» сформульовано умови, за дотримання яких може бути прийнято декларацію про відповідність. Насамперед, ця форма підтвердження відповідності

Обов'язкова сертифікація
Обов'язкова сертифікація відповідно до ФЗ «Про технічне регулювання» здійснюється акредитованим органом із сертифікації на підставі договору із заявником.

Добровільне підтвердження відповідності
Добровільне підтвердження відповідності має здійснюватись лише у формі добровільної сертифікації. Добровільна сертифікація проводиться за ініціативою заявника на основі

Системи сертифікації
Під системою сертифікації розуміється сукупність учасників сертифікації, які у певної області за визначеними у системі правилам. Поняття «система сертифікації» в

Порядок проведення сертифікації
Сертифікація продукції відбувається за такими основними етапами: 1) Подання заявки на сертифікацію; 2) Розгляд та прийняття рішення щодо заявки; 3) Відбір, ід

Органи із сертифікації
Орган з сертифікації - юридична особаабо індивідуальний підприємець, акредитований у встановленому порядку для виконання робіт із сертифікації.

Випробувальні лабораторії
Випробувальна лабораторія – лабораторія, яка проводить випробування (окремі види випробувань) певної продукції. При проведенні сер

Акредитація органів із сертифікації та випробувальних лабораторій
Згідно з визначенням, даним у ФЗ «Про технічне регулювання», акредитація - це «офіційне визнання органом з акредитації компетентності фізичного

Сертифікація послуг
Сертифікацію проводять акредитовані органи із сертифікації послуг у межах їхньої області акредитації. При сертифікації перевіряються характеристики послуг та використовуються методи

Сертифікація систем якості
У Останніми рокамиу світі стрімко зростає кількість компаній, що сертифікували свої системи якості на відповідність стандартам ISO серії 9000. В даний час ці стандарти застосовуються

Вимір фізичних величин, полягає у зіставленні будь-якої величини з однорідною величиною, прийнятої за одиницю. У метрології використовується термін "вимір", під яким розуміється знаходження значення фізичної величини досвідченим шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів.

Вимірювання, які виконуються за допомогою спеціальних технічних засобів, називають інструментальними. Найпростішим прикладом таких вимірювань є визначення розміру деталі лінійкою з поділками, тобто порівняння розміру деталі з одиницею довжини, що зберігається лінійкою.

Похідним від терміна "вимірювання" є термін "вимірювати", який широко використовується на практиці. Трапляються терміни "міряти", "обміряти", "заміряти", але застосування їх у метрології неприпустимо.

Для упорядкування вимірювальної діяльності вимірювання класифікують за такими ознаками:

Загальним прийомам отримання результатів – прямі, непрямі, сумісні, сукупні;

Число вимірювань у серії – одноразові та багаторазові;

Метрологічне призначення – технічні, метрологічні;

Характеристики точності – рівноточні та нерівноточні;

Відношення до зміни вимірюваної величини – статистичні та динамічні;

Виразу результату вимірювань – абсолютні та відносні;

Прямі виміри - виміри, у яких шукане значення величини знаходять безпосередньо з досвідчених даних (вимірювання маси на терезах, температури термометрів, довжини з допомогою лінійних заходів). При прямих вимірах об'єкт дослідження приводять у взаємодію Космосу з засобами вимірювань і за показаннями останнього відраховують значення вимірюваної величини. Іноді показання приладу множать на коефіцієнт, вводять відповідні поправки тощо. буд. Ці виміри можна записати як рівняння: Х = З · Х П,

де Х – значення вимірюваної величини прийнятих нею одиницях;

С - ціна розподілу шкали або одиничного показання цифрового відлікового пристрою в одиницях вимірюваної величини;

Х П – відлік індикаторного пристрою в поділах шкали.

Непрямі вимірювання-вимірювання, при яких шукане значення знаходять на підставі відомої залежності між цією величиною та величинами, отриманими прямими вимірами (визначення щільності однорідного тіла за його масою та геометричними розмірами, питомого електричного опору провідника за його опором, довжиною та площею поперечного перерізу). У випадку цю залежність можна як функції Х = (X1,X2,....,Xn), у якій значення аргументів Х1, Х2, ….,Хn знаходять у результаті прямих, котрий іноді непрямих, спільних чи сукупних вимірів .

Наприклад, щільність однорідного твердого тілаρ знаходять як відношення маси m до його об'єму V, а масу та об'єм тіла вимірюють безпосередньо: ρ=m/V.

Для підвищення точності вимірювань щільності ρ вимірювання маси m та об'єму V виробляють багаторазово. В цьому випадку щільність тіла

ρ = m/V , m – результат вимірювання маси тіла, m = 1/n Σ m i ;

V=ΣVi/n - результат виміру об'єму тіла Π.

Сукупні виміри-виміри декількох однорідних величин, при яких шукане значення величин знаходять рішенням системи рівнянь, одержуваних при прямих вимірах різних поєднань цих величин (вимірювання при яких маса окремих гирь набору знаходяться за відомою масою однієї з них і за результатами прямих порівнянь мас різних поєднань ).

Спільні виміри-одночасні виміри двох або кількох різноіменних величин для знаходження залежності між ними (що проводяться одночасно вимірювання збільшення довжини зразка в залежності від змін його температури та визначення коефіцієнта лінійного розширення).

Спільні та сукупні вимірювання за способами знаходження значень вимірюваних величин дуже близькі. Відмінність полягає в тому, що при сукупних вимірах одночасно вимірюють кілька однойменних величин, а при спільних - різноіменних. Значення вимірюваних величин х1, ..., хп визначають виходячи з сукупних рівнянь;

F1 (X1, ..., Хm, Х11, ..., Х1n);

F2 (X1, ..., Хm, Х21, ..., Х1n);

Fn (X1, ..., Хm, Хk1, ..., Хkn),

де Х11, Х21, ……………..Хk n - величини, що наміряються прямими методами.

Спільні виміри ґрунтуються на відомих рівняннях, що відображають існуючі у природі зв'язки між властивостями об'єктів, тобто. між величинами.

Абсолютні виміри-виміри, засновані на прямих вимірах однієї або декількох основних величин і використання фізичних констант.

Відносні виміри-отримання відношення величини до однойменної величини, що грає роль одиниці, або зміна величини по відношенню до однойменної величини, що приймається за вихідну.

Одноразові виміри-вимір, що виконується один раз (вимірювання конкретного часу за годинником).

Багаторазові виміри-виміри однієї і тієї ж фізичної величини, результат яких отримують з декількох наступних один за одним вимірів. Зазвичай багаторазовими вимірами вважаються ті, що виробляються понад три рази.

Технічні виміри-виміри, що виконуються за допомогою робочих засобів вимірювань з метою контролю та управління науковими експериментами, контролю параметрів виробів і т.д. (Вимір тиску повітря в автомобільній камері).

Метрологічні виміри - вимірювання за допомогою еталонів та зразкових засобів вимірів з метою нововведення одиниць фізичних величин або передачі їх розмірів робочим засобам вимірів.

Рівноточні виміри- ряд вимірів будь-якої величини, виконаних однаковими за точністю засобами вимірів в одних і тих же умовах.

Нерівноточні виміри- ряд вимірів будь-якої величини, виконаних різними за точністю із засобами вимірів і різних умовах.

Статичні виміри-виміри фізичної величини, що приймається відповідно до конкретної вимірювальної задачі за незмінну протягом часу виміру (вимірювання розміру деталі при нормальній температурі).

Динамічні виміри-виміри фізичної величини, розмір якої змінюється з часом (вимірювання відстані до рівня землі зі літака, що знижується) .

Засоби вимірів

Засоби вимірів - це технічні засоби, що використовуються при вимірах та мають нормовані метрологічні властивості. Від засобів вимірів залежить правильне визначення значення вимірюваної величини у процесі її вимірів. До засобів вимірювання відносять: заходи: вимірювальні прилади, вимірювальні установки, вимірювальні системи.

Міра - засіб вимірів, призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру (гиря - міра маси, генератор - міра частоти електричних коливань). Заходи, у свою чергу, поділяють на однозначні та багатозначні.

Однозначна міра-міра, що відтворює фізичну величину одного розміру (плоскопаралельна кінцева міра довжини, нормальний елемент, конденсатор постійної ємності),

багатозначна міра-міра, що відтворює Ряд однойменних фізичних величин різного розміру (лінійка: міліметровими поділками, конденсатор змінної ємності).

Набір заходів - спеціально підібраний комплект заходів, що застосовуються не лише окремо, а й у різних поєднаннях з метою відтворення ряду однойменних величин різного розміру (набір гирь, набір плоскопаралельних кінцевих заходів довжини).

Вимірювальний прилад засіб вимірювання, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, доступною для безпосереднього сприйняття спостерігачем. Результати вимірювань видаються відліковими пристроями приладів, які можуть бути шкальними, цифровими та реєструючими.

Шкальні відлікові пристрої складаються з шкали, що являє собою сукупність відміток і чисел, що зображують ряд послідовних значень величини, що вимірювається, і покажчика (стрілки, електронного променя та інших), пов'язаного з рухомою системою приладу.

Позначки шкали з представленими числовими значеннями називають числовими відмітками шкали. Основні характеристики шкали - довжина розподілу шкали, що виражається відстанню між осями двох сусідніх штрихів шкали, і ціна розподілу шкали, що представляє значення вимірюваної величини, що викликає переміщення покажчика на один розподіл.

Прийнято також виділяти поняття: діапазон вимірів та діапазон показань.

Діапазон вимірювань є частиною діапазону показань, для якого нормовані межі похибок засобів вимірювань, що допускаються. Найменше та найбільше значеннядіапазону вимірювань називають відповідно нижньою та верхньою межами вимірювань.

Значення величини, що визначається по відлікового пристрою засобу вимірювань і виражене в одиницях прийнятих цієї величини, називають показанням засобу вимірювань.

Виміряне значення визначається або шляхом множення кількості поділів шкали на ціну розподілу шкали або множенням числового значення, ліченого за шкалою, на постійну шкалу.

В даний час поширення мають або механічні, або світлові цифрові відлікові пристрої.

Реєструючі відлікові пристрої складаються з друкарського механізму та стрічки. Найпростіший пристрій є перо, заповнене чорнилом, що фіксує результат вимірювання на паперовій стрічці. У складніших пристроях запис результату вимірювань може проводитися світловим або електронним променем, переміщення якого залежить від значень вимірюваних величин.

Лекція 3. ВИМІРЮВАННЯ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН

3.1 Вимірювання фізичних величин та їх класифікація

3.2 Принципи, методи вимірів

3.3. Методика виконання вимірювань

Вимірювання фізичних величин та їх класифікація

Достовірність вимірювальної інформації є основою для аналізу, прогнозування, планування та управління виробництвом загалом, сприяє підвищенню ефективності обліку сировини, готової продукції та енергетичних витрат, а також підвищенню якості готової продукції.

Вимірювання- Сукупність операцій, що виконуються для визначення кількісного значення величини;

Вимірювання фізичної величини -сукупність операцій із застосування технічного засобу, що зберігає одиницю фізичної величини, що забезпечують знаходження співвідношення вимірюваної величини з її одиницею та одержання значення цієї величини.

Об'єкт вимірювання- Реальний фізичний об'єкт, властивості якого характеризуються одним або декількома вимірюваними ФВ.

вимірювальна техніка– сукупність технічних засобів, службовців до виконання вимірювань.

Основний споживач вимірювальної техніки – промисловість. тут вимірювальна техніка є невід'ємною частиною технологічного процесу, тому що використовується для отримання інформації про технологічні режими, що визначають хід процесів.

технологічні виміри- Сукупність вимірювальних пристроїв і методів вимірювань, що використовуються в технологічних процесах.

Об'єкт вимірювань– тіло (фізична система, процес, явище і т. д.), яке характеризується однією або декількома вимірюваними або підлягають виміру фізичними величинами.

Якість вимірів– це сукупність властивостей, що зумовлюють відповідність засобів, методу, методики, умов вимірів та стану єдності вимірів вимогам вимірювальної задачі.

Вимірювання класифікуються за такими ознаками:

3.1.1 Залежно від вимірюваної величини від часуна статичні та динамічні ;

Статичні виміри-вимірювання фізичної величини, що приймається відповідно до вимірювальної задачі за постійну протягом часу вимірювання (наприклад, вимірювання розміру деталі за нормальної температури).

Динамічні виміри- Виміри фізичної величини, розмір якої змінюється з часом (наприклад, вимірювання масової часткиводи у продукті у процесі сушіння).

3.1.2 За способом отримання результатівна прямі, непрямі, сукупні, сумісні;

Прямий вимір- Вимір, при якому шукане значення фізичної величини знаходять безпосередньо з досвідчених даних. У процесі прямого виміру об'єкт виміру наводиться у взаємодію із засобом виміру і за показаннями останнього відраховують значення вимірюваної величини. Прикладом прямих вимірювань можуть бути вимірювання довжини лінійкою, маси за допомогою ваг, температури скляним термометром і активної кислотності за допомогою рН-метра і т.д.

До прямих вимірів відносять виміри переважної більшості параметрів хіміко-технологічного процесу.

Непрямий вимір- Вимір, при якому шукане значення величини знаходять на підставі відомої залежності між цією величиною і величинами, отриманими прямим виміром.

Непрямі вимірювання застосовують у двох випадках:

· Відсутній вимірювальний засіб для прямих вимірювань;

· Прямі вимірювання недостатньо точні.

При проведенні хімічних аналізів складу та властивостей харчових речовин широко застосовуються непрямі виміри. Прикладом непрямих вимірювань можуть бути вимірювання щільності однорідного тіла за його масою та об'ємом; визначення масової частки води в рибних продуктах методом висушування при температурі 105 оС, сутність якого полягає у висушуванні продукту до постійної маси та визначенні масової частки води за формулою:

де М 1 - Маса бюкси з наважкою до висушування, г; М 2 - Маса бюкси з наважкою після висушування, г; М – маса навішування.

Сукупні виміри –вимірювання кількох однорідних величин, у яких шукані значення величин знаходять рішенням системи рівнянь, одержуваних при прямих вимірах різних поєднань цих величин (вимірювання, у яких маса окремих гир набору перебуває за відомої масі однієї з них і за результатами прямих порівнянь мас різних поєднань гир).

Спільні виміри –одночасні вимірювання двох або кількох неодноєменних величин для знаходження залежності між ними (наприклад, що проводяться одночасно вимірювання збільшення довжини зразка в залежності від змін його температури та визначення коефіцієнта лінійного розширення за формулою k= l/(l Dt)).

Спільні виміри мало відрізняються від непрямих.

3.1.3. У зв'язку з об'єктомна контактні та безконтактні , коли чутливий елемент приладу наводиться або не приводиться в контакт з об'єктом вимірювання.

3.1.4. За умовами точностіна рівноточні та нерівноточні.

Рівноточні виміри –ряд вимірів будь-якої величини, виконаних однаковими за точністю засобами вимірів в тих самих умовах.

Нерівноточні виміри– ряд вимірів будь-якої величини, виконаних різними за точністю засобами вимірів та різних умовах. Наприклад, масову частку води у в'яленій рибі визначали двома методами: сушінням при температурі 130 оС та на приладі ВЧ при температурі 150 оС, припустима помилка у першому випадку +1%, у другому – +0,5%.

3.1.5 За кількістю вимірів у ряді вимірівна одноразові та багаторазові.

Одноразовий вимір- Виміри, виконане один раз (вимірювання конкретного часу по годинах).

Багаторазовий вимір- Вимір фізичної величини одного і того ж розміру, результат якого отримано з декількох наступних один за одним вимірювань тобто. що складається з низки одноразових вимірів. Зазвичай багаторазовими вимірами вважаються ті, що виробляють більше трьох разів. За результат багаторазових вимірювань зазвичай набувають середнього арифметичного значення окремих вимірювань.

3.1.6. За метрологічним призначеннямна технічні, метрологічні;

Технічний вимір- Вимірювання, виконане за допомогою робочого засобу вимірювань з метою контролю та управління науковими експериментами, контролю параметрів виробів і т. д. (вимірювання температури в коптильні печі, визначення масової частки жиру в рибі).

Метрологічне вимірювання- Вимірювання, що проводиться за допомогою еталона та зразкових засобів вимірювань з метою введення нової одиниць фізичної величини або передачі її розміру робочим засобам вимірювань.

3.1.7 За виразом результату вимірюваньна абсолютні та відносні;

Абсолютний вимір- Вимір, заснований на прямих вимірах однієї або декількох основних величин і на використанні фізичних констант. Наприклад, вимірювання сили тяжіння грунтується на вимірі основної величини – маси (m) та використанні фізичної постійної g: F = mg.

Відносний вимір- Вимірювання, що виробляється з метою отримання відношення величини до однойменної величини, що грає роль одиниці, або вимірювання величини по відношенню до однойменної величини, прийнятої за вихідну. Наприклад, вимірювання відносної вологості повітря.

3.1.8. За сформованими сукупностями вимірюваних величинна електричні (сила струму, напруга, потужність) , механічні (маса, кількість виробів, зусилля); , теплоенергетичні(температура, тиск); , фізичні(Щільність, в'язкість, каламутність); хімічні(склад, Хімічні властивості, концентрація) , радіотехнічніі т.д.

Аналіз стану вимірювань у харчовій промисловості дозволив встановити якісний та кількісний склад парку вимірювальної техніки, який характеризується наступним співвідношенням (%):

– теплотехнічні виміри – 50,7;

– механічні виміри – 30,4;

– електроенергетичні – 12,1;

– фізико-хімічні виміри – 6,2;

- Вимірювання часу і частоти - 0,6.

Принципи та методи вимірювання

Принцип вимірів– фізичне явище чи ефект, покладене основою вимірів. Наприклад, вимірювання температури рідинним термометром ґрунтується на збільшенні об'єму рідини при підвищенні температури.

Метод виміруй- прийом або сукупність прийомів порівняння вимірюваної фізичної величини з її одиницею відповідно до принципів вимірювань, що реалізуються.

Класифікація вимірювальних методів представлена ​​рис.3.1.

Рис. 3.1. Класифікація методів вимірів

Метод безпосередньої оцінки– метод вимірювань, у якому значення вимірюваної величини визначають безпосередньо за відліковим пристроєм вимірювального приладу прямої дії (з відліком за шкалою або за шкалою ноніуса – допоміжною шкалою за якою відраховують частки поділу основної шкали). Наприклад, відлік по годинниках, лінійці.

Метод порівняння із мірою– метод вимірювання, в якому вимірювану величину порівнюють з величиною, що відтворюється мірою.

міра- СІ, призначене для відтворення ФВ заданого розміру

Метод порівняння буває нульовий, диференціальний, заміщення.

Нульовий метод- Різновид диференціального методу, при якому результуючий ефект впливу величин на прилад порівняння доводять до нуля (чашкові ваги). У цьому випадку значення вимірюваної величини дорівнює значенню, яке відтворює міра.

При диференційному методівимірювана величина х порівнюється безпосередньо чи опосередковано з величиною х м відтворюваною мірою. Про значення х судять по вимірюваній приладом різниці Δх = х - х м одночасно вимірюваних величин х і хм і за відомою величиною хм, що відтворюється мірою. Тоді

х = х м + Δх

Метод заміщення- метод, у якому шукану величину замінюють мірою з певним значенням.

Залежно від контакту з вимірюваною величиною методи поділяються на контактні та безконтактні , коли чутливий елемент приладу наводиться або не приводиться в контакт з об'єктом вимірювання. Прикладом контактного вимірювання може бути вимірювання температури продукту термометром, а безконтактного – вимірювання температури в доменній печі пірометром.

Залежно від принципу, покладеного в основу вимірювання, методи поділяються на фізичний, хімічний, фізико-хімічний, мікробіологічний, біологічний .

Фізичний метод– метод заснований на реєстрації аналітичного сигналу, що фіксує певну властивість, як результат фізичного процесу.

За допомогою фізичного методувизначають фізичні властивості гідробіонтів (масу, довжину, колір) та багато параметрів контролю технологічного процесу (температуру, тиск, час і т.д.) При проведенні дослідження передбачають застосування різних вимірювальних приладів. Це метод найбільш об'єктивний та прогресивний.

Переваги – швидкість визначення, точність результату

Недоліки – неможливість визначення багатьох показників, переважно аналітичних

Хімічний метод– заснований на фіксуванні аналітичного сигналу, що виникає як результат хімічної реакції, застосовується для оцінки складу та властивостей продукту. Наприклад: титрометрія (визначення солоності, гравіметрія – визначення вмісту сульфатів у кухонній солі).

Переваги: ​​найбільш точний та об'єктивний.

Недоліки: тривалість аналізу, потребує підготовки реактивів, великої кількості посуду.

Фізико-хімічний метод– заснований на реєстрації сигналу, що виникає як результат хімічної реакції, але який фіксується у вигляді вимірювання будь-якої фізичної властивості. Є зараз найбільш прогресивний. Фізико-хімічні методи поділяються на:

Про птичні методи– використовується зв'язок між оптичними властивостямисистеми та її складом.

- калориметричнийЯкщо – засновані на вимірі поглинання електромагнітної енергії у вузькому інтервалі довжини світла (визначення кількості фенолів, вмісту вітамінів тощо).

- рефрактометричний -засновані на вимірюванні показника заломлення розчину (визначення вмісту сухих речовин у томаті).

- потенціалометричний– заснований на визначенні рівноважного потенціалу (вимір ЕРС) та знаходженні залежністю між його величиною потенціаловизначальним компонентом розчину (Визначення РН розчину)

- полярографічний– заснований на визначенні залежності сили струму від збільшення напруги на електроді комірки зануреної в розчин (визначення важких металів)

- кондуктометричний- заснований на визначенні електричної провідності розчинів електролітів (визначення важких металів, концентрації солі в розчині).

- комбіновані методи-засновані на поділі складних сумішей на окремі компоненти та їх кількісному визначенні, бувають: хроматографічні (тонкошаровий - визначення жирнокислотного складу; газорідинна _ визначення амінокислотного складу, пестицидів, адсорбційна, іонообмінна).