Меры – средство измерений, предназначено для воспроизведения и хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров.
Однозначные меры: гиря, образцовая катушка сопротивления.
Многозначные меры для воспроизведения ряда значений одной физической величины: линейка воспроизводит мм см.
Наборы мер, магазин мер: набор гирь набор концевых мер длины, магазин сопротивлений – набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором предусмотрено соединение мер в необходимых комбинациях.
Измерительный преобразователь – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки, хранения, но недоступный для непосредственного восприятия.
Преобразование неэлектрической величины в электрическую –термопара
Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для переработки сигнала измерительной информации в другие доступные для непосредственного восприятия формы.
Амперметр, манометр.
Измерительная установка – совокупность функционально объединенных средств измерений, вспомогательных устройств, расположенных в одном месте.
Например, установка для измерения удельного сопротивления электротехнических материалов.
Измерительную установку, предназначенную для испытаний, называют испытательным стендом.
Измерительная система - совокупность функционально объединенных средств измерений, вспомогательных устройств и других технических средств, расположенных в разных местах контролируемого объекта с целью измерения физических величин, свойственных данному объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях.
|
|
|
Например, радионавигационная система для определения местоположения судов, состоящая из ряда измерительных комплексов, разнесенных в пространстве на значительные расстояния друг о друга.
По метрологическому назначению средство измерений подразделяются:
- на рабочие средства измерений применяют для определения параметров технических устройств, техпроцессов и т.д.,
- на эталоны.
Эталон – это средство измерений, обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы в целях передачи ее размера нижестоящим средствам измерений, выполненное по особой спецификации и официально утвержденное в установленном порядке в качестве эталона.
Эталон должен обладать тремя существенными признаками: неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.
Неизменность – свойство эталона удерживать неизменным размер воспроиз-водимости единицы физической величины в течение длительного интервала времени.
Воспроизводимость – возможность воспроизведения единицы физической величины с наименьшей погрешностью для достигнутого уровня развития техники измерений.
|
|
|
Сличаемость – возможность обеспечения сличения с эталоном других средств измерений, нижестоящих по поверочной схеме, с наибольшей точностью для достигнутого уровня развития техники измерений.
Эталоны классифицируют в зависимости от точности воспроизведения единицы и назначения.
Первичный эталон обеспечивает воспроизведение единицы с наивысшей точностью в стране.
Государственный первичный эталон признается решением уполномоченного государственного органа в качестве исходного на территории РФ.
Эталоны метра, килограмма.
Вторичный эталон получает размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы.
Рабочие эталоны воспринимают размер единицы от вторичных эталонов и служат для передачи размера менее точному рабочему эталону и рабочим СИ.
По метрологическому назначению вторичные эталоны подразделяют
-эталоны сравнения, применяемые для межлабораторных и международных сличений (применяют, когда эталоны не могут непосредственно сличены друг с другом);
-эталоны копии, применяемые для передачи размера рабочим эталонам;
-эталоны свидетели, применяемые для контроля сохранности государственного эталона и замены его в случае утраты.
|
|
|
Главное отличие рабочих эталонов от рабочих средств измерений заключается в том, что рабочие эталоны предназначаются для передачи размера единиц измерений, а рабочие средства измерений используются непосредственно в обычных измерениях.
Обеспечение правильной передачи размера единиц физических величин во всех звеньях метрологической цепи осуществляется посредством поверочных схем.
Поверочная схема – это нормативный документ, который устанавливает соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона к рабочим средствам измерения (с указанием методов и погрешности при передаче).
Различают государственные и локальные поверочные схемы.
Государственная поверочная схема распространяется на все средства измерений данной физической величины, имеющиеся в РФ.
Локальная поверочная схема распространяется на средства измерений данной физической величины, применяемая в регионе, области, или отдельном предприятии.
Свойства средств измерений
Метрологическими характеристиками средства измерений называются такие их технические характеристики, которые влияют на результаты и точность измерений
|
|
|
В данном подразделе приводятся некоторые свойства средств измерения:
- диапазон показаний шкалы прибора (предел измерения шкалы прибо-ра, расход шкалы) – область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы;
- диапазон измерений – область значений величины, в пределах которых нормированы допускаемые пределы погрешности;
- значения величины, ограничивающие диапазон измерений снизу или сверху (слева и справа), называют соответственно нижним или верхним пределом измерений;
- порог чувствительности – наименьшее изменение измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение выходного сигнала (например, если порог чувствительности весов равен 10 мг, то это значит, что заметное перемещение стрелки весов достигается при таком малом изменении массы как 10 мг);
- цена деления прибора - это изменение измеряемой величины при перемещении стрелки или указателя на одно деление;
- вариация показаний измерительного прибора – это разность показа-ний прибора в одной и той же точке диапазона при плавном подходе к этой точке показывающего элемента (стрелки) со стороны больших и меньших значений измеряемой величины.
- измерительное усилие – это усилие, возникающее в зоне контакта измерительного наконечника прибора с измеряемой поверхностью.
.
При практическом использовании тех или иных измерений важно оценить их точность. Термин «точность измерений», т.е. степень приближения результатов измерения к некоторому действительному значению, не имеет строгого определения и используется для качественного сравнения измерительных операций. Для количественной оценки используется понятие «погрешность измерений» (чем меньше погрешность, тем выше точность). Оценка погрешности измерений – одно из важных мероприятий по обеспечению единства измерений.
В метрологии определение «погрешность» является одним из центральных, причем в нем отражены понятия «погрешность результата измерения» и «погрешность средства измерения». Эти два понятия близки друг к другу и обычно их классифицируют по одинаковым признакам.
Погрешностью результата измерения называют отклонение найденного значения от истинного значения измеряемой величины. Так как истинное значение измеряемой величины неизвестно, то при количественной оценке погрешности пользуются действи тельным значением физической величины. Это значение находится экспериментально и настолько близко к истинному значению, что для поставленной измерительной задачи может быть использовано вместо него.
Погрешность средства измерения представляет собой разность между показаниями средства измерения и истинным (действительным) значением измеряемой физической величины. Она характеризует точность результатов измерений, проводимых используемым средством.
4 Погрешности средств измерений
В зависимости от формы выражения различают абсолютную, относительную и приведенную погрешности средств измерения.
Абсолютная погрешность определяется как разность
Δ = х – хИ или Δ = х – хД
Абсолютная погрешность измеряется в тех же единицах, что и сама величи-на. Обычно используется запись со знаком ±.
Относительная погрешность определяется отношением абсолютной погрешности средства измерения к действительному значению измеряемой величины
δ= ( Δ/ХД)· 100 %
Относительная погрешность является безразмерной величиной или определяется в процентах.
Приведенная погрешность определяется отношением абсолютной погрешности средства измерения к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений – нормирующему значению
γ= ( Δ/ХN) ·100 %,
где ХN– нормирующее значение измеряемой физической величины. Норми-
рующее значение зависит от типа шкалы измерительного прибора.
В зависимости от характера проявления и возможностей устранения различают систематическую и случайную составляющие погрешности измерений, а также грубые погрешности (промахи).
Систематическая погрешность измерения — составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или же закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины. Систематические погрешности нельзя устранить повторными измерениями. Её устраняют либо с помощью поправок, либо «улучшением» эксперимента. Систематическая погрешность рассматривается по составляющим в зависимости от источников ее возникновения.
По источнику возникновения погрешности измерений делят на инструментальные, методические и субъективные.
Инструментальная погрешность измерения — составляющая погрешности измерения, обусловленная несовершенством принципа действия применяемого средства измерений, неустранимыми шумами в измерительной цепи, запаздыванием измерительного сигнала при его прохождении в средстве измерения, неточностью градуировки шкалы, внутренним сопротивлением СИ и др.
Методическая погрешность измерений — составляющая погрешности измерений, обусловленная несовершенством метода измерений. К ней относят погрешности, обусловленные отличием принятой модели объекта измерения от реального объекта, несовершенством способа воплощения принципа измерений, неточностью формул, применяемых при нахождении результата измерений, и другими факторами, не связанными со свойствами СИ.
Субъективные систематические погрешности связаны с индивидуальными особенностями оператора: степенью внимательности, сосредоточенности, подготовленности и др.
Случайной погрешностью измерения называется составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях одной и той же величины. В появлении таких погрешностей не наблюдается какой-либо закономерности, они проявляются при повторных измерениях одной и той же величины в виде разброса результатов измерений. Поэтому оценивание случайных погрешностей измерений возможно только на основе математической статистики (эта математическая дисциплина родилась как наука о методах обработки рядов измерений, отягощенных случайными погрешностями).
В отличие от систематических, случайные погрешности нельзя исключить из результатов измерений путем введения поправок, однако их влияние можно существенно уменьшить проведением многократных измерений.
Грубой погрешностью измерений (промахом) называют погрешность измерения, существенно превышающую ожидаемую при данных условиях погрешность. Они возникают, как правило из-за ошибок или неправильных действий оператора (неверный отсчет, ошибка в записях или вычислениях, неправильное включение СИ и др.). Возможной причиной промаха могут быть сбои работе технических средств, а также кратковременные резкие изменения условий измерений. Естественно, что грубые погрешности должны быть обнаружены и исключены из ряда измерений.
По влиянию внешних условий различают основную и дополнительную погрешность средства измерения.
Основная погрешность средства измерения – погрешность, определяемая в нормальных условиях его применения.
Дополнительная погрешность средства измерения – возникает из–за отклонений какой-либо влияющей величины (температура, влажность, напряжение сети и.т.д. )
5 Классы точности средств измерений (ГОСТ 8.401-80)
Класс точности – это обобщенная характеристика СИ, выражаемая пределами допускаемых значений его основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.
Класс точности характеризует свойства СИ, не является непосредственной оценкой точности измерений, выполняемых этим СИ, поскольку погрешность зависит еще от ряда факторов: метода измерений, условий измерений и т.д.
Класс точности лишь позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность СИ данного типа.
Стандартами для разных приборов установлены различные классы точности, которые обычно указывают на шкале или корпусе прибора. СИ может иметь два или более класса точности. Например, при наличии у него двух или более диапазонов измерений одной и той же величины ему можно присвоить два или более класса точности. Приборы, предназначенные для измерений нескольких ФВ, также могут иметь различные классы точности для каждой измеряемой величины.
Существует несколько способов задания классов точности приборов.
Рассмотрим некоторые способы задания классов точности:
- Задание класса точности для приборов, когда нормируется основная приведенная погрешность γ прибора, выраженная в процентах, которая во всех точках не должна превышать по модулю числа К, %.
В этом случае класс точности задается в виде числа К (без кружочка). При этом число К выбирается из ряда значений (1,0; 1,5; 2; 2,5; 4,0; 5,0; 6,0) 10п, где п = 1,0; -1,0; -2,0,…
- Задание класса точности, когда нормируется основная относительная погрешность, выраженная в процентах.
В этом случае класс точности задается в виде числа К в кружочке.
- Задание класса точности основной относительной погрешностью, вычисляемой по формуле:
δ ≤ ± [а + в ( 
- 1)] %,
В этом случае класс точности задается двумя числами а/в, разделенными чертой, причем а > в, где Хк – максимальное конечное значение пределов измерений. Значения а и в выбираются из вышеприведенного ряда.
- Задание класса точности используется для приборов с резко неравномерной шкалой. Класс точности задается числом К, подчеркнутым галочкой К. В этом случае нормируется основная приведенная погрешность в процентах от длины шкалы.
- Задание класса точности для мер. При этом указывается порядковый номер класса точности меры.
Например, нормальный элемент1 класса точности, набор гирь 2 класса точности. Порядок вычисления погрешностей в этом случае определяется по технической документации прилагаемой к мере.
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 18; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!