Содержание
Введение 2
1. Понятие и классификация средств измерений 3
2. Метрологические характеристики 5
2.1 Диапазон измерений СИ 5
2.2 Погрешности СИ 5
2.3 Классификация погрешности СИ 7
2.4 Классификация по нормированию погрешности СИ 7
3. Использование СИ 10
4. Класс точности СИ и его обозначение 11
5. Эталоны и их использование 12
Заключение 15
Список литературы 16
| ГБОУСПО КС54. 210703.02
ССК 11-7
|
| ”Метрологические классификационные системы”
|
|
”Метрологические классификационные системы”
|
Введение
Метрологические свойства СИ — это свойства, влияющие на результат измерений и его погрешность. Показатели метрологических свойств являются их количественной характеристикой и называются метрологическими характеристиками.
Контрольно-измерительные операции давно стали неотъемлемой частью технологических процессов и в значительной степени определяют качество выпускаемой продукции. Прогресс измерительной техники неразрывно связан с научно-техническим прогрессом. Новые научные и технические задачи приводят и к новым измерительным задачам, для решения которых нужны новые средства измерений (СИ), а новые научные и технические результаты влияют на уровень измерительной техники:
- повышается точность измерений, и расширяются диапазоны измерения;
- растет номенклатура измеряемых величин;
- увеличивается производительность измерительных операций, и за счет их автоматизации уменьшается влияние человеческого фактора;
- возрастает число выполняемых функций.
Измерительные системы (ИС) являются симбиозом средств и алгоритмов обработки измерительной информации.Это позволяет решать с помощью ИС широкий спектр других задач, не являющихся чисто измерительными, в частности контроль качества, распознавание образов и др.
Очень важным направлением деятельности Ростехрегулирования является участие в выполнении федеральных целевых программ. Речь идет о метрологическом «сопровождении» двух программ:
«Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС)
«Создание и развитие нанотехнологий»
Основной задачей федеральных органов исполнительной власти, в первую очередь Ростехрегулирования как национального органа по метрологии, является организация выполнения на практике положений ФЗ “Об обеспечении единства измерений”. Реализация его положения требует пересмотра всего массива нормативных документов в области метрологии.
| ”Метрологические классификационные системы”
|
1 Понятие и классификация средств измерений
Средство измерений (СИ) – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее или хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменной в течение известного интервала времени.
Мера физической величины – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью. Примеры мер: гири, измерительные резисторы, концевые меры длины, радионуклидные источники и др. Меры, воспроизводящие физические величины лишь одного размера, называются однозначными (гиря), нескольких размеров – многозначные (миллиметровая линейка – позволяет выражать длину как в мм, так и в см).
Измерительный преобразователь (ИП) - техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, индикации или передачи. Измерительная информация на выходе ИП, как правило, недоступна для непосредственного восприятия наблюдателем. Хотя ИП являются конструктивно обособленными элементами, они чаще всего входят в качестве составных частей в более сложные измерительные приборы или установки и самостоятельного значения при проведении измерений не имеют
1) Классифицируются по характеру преобразования: аналоговыми, аналого-цифровыми (АЦП), цифро-аналоговыми (ЦАП), то есть, преобразующими цифровой сигнал в аналоговый или наоборот. При аналоговой форме представления сигнал может принимать непрерывное множество значений, то есть, он является непрерывной функцией измеряемой величин.
В цифровой (дискретной) форме он представляется в виде цифровых групп или чисел. Приме-рами ИП являются измерительный трансформатор тока, термометры сопротивлений.
2) Классифицируются по способу индикации: показывающие и регистрирующие приборы. Регистрация может осуществляться в виде непрерывной записи измеряемой величины или путем печатания показаний прибора в цифровой форме.
3) Классификация приборов прямого действия отображают измеряемую величину на показывающем устройстве, имеющем градуировку в единицах этой величины. Например, амперметры, термометры.
Приборы сравнения предназначены для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны. Такие приборы используются для измерений с большей точностью.
4) Классификация по действию: интегрирующие и суммирующие, аналоговые и цифровые, самопишущие и печатающие.
Измерительная установка и система – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов и других устройств, предназначенных для измерений одной или нескольких величин и расположенная в одном месте (установка) или в разных местах объекта измерений (система). Измерительные системы, как правило, являются автоматизированными и по существу они обеспечивают автоматизацию процессов измерения, обработки и представления результатов измерений. Примером измерительных систем являются автоматизированные системы радиационного контроля (АСРК) на
|
”Метрологические классификационные системы”
|
различных ядерно-физических установках, таких, например, как ядерные реакторы или ускорители заряженных частиц.
5) Классификация по метрологическому назначению средства измерений: рабочие и эталоны.
Рабочее СИ - средство измерений, предназначенное для измерений, не связанное с передачей размера единицы другим средствам измерений. Рабочее средство измерений может использоваться и в качестве индикатора.
6) Классификацияпо способу получения информации измерения: прямые, косвенные, совокупные и совместные.
а) 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.
б) 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.
в) совокупные измерения – сопряжены с решением системы уравнений, составляемых по результатам одновременных измерений нескольких однородных величин. Решение системы уравнений дает возможность вычислить искомую величину.
г) совместные измерения – это измерения двух или более неоднородных физических величин для определения зависимости между ними.
Метрологические характеристики СИ
Оценка пригодности средств измерений для решения тех или иных измерительных задач проводится путем рассмотрения их метрологических характеристик.
Метрологическая характеристика (МХ) – характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и его погрешность. Метрологические характеристики позволяют судить об их пригодности для измерений в известном диапазоне с известной точностью. Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативными документами на средства измерений, называют нормируемыми метрологическими характеристиками, а определяемые экспериментально – действительными.
Для каждого типа СИ устанавливаются свои метрологические характеристики.
Диапазон измерений СИ
Диапазон измерений СИ – область значений величины, в пределах которой нормированы его допускаемые пределы погрешности. Для мер это их номинальное значение, для преобразователей — диапазон преобразования. Различают нижний и верхний пределы измерений, которые выражаются значениями величины, ограничивающими диапазон измерений снизу и сверху.
|
”Метрологические классификационные системы”
|
2.2 Погрешности СИ
Погрешность СИ — разность между показанием средства измерений – Хп и истинным (действительным) значением измеряемой величины – Хд.
Существует распространенная классификация погрешностей средств измерений. Ниже приводятся примеры их наиболее часто используемых видов.
Абсолютная погрешность СИ – погрешность средства измерений, выраженная в единицах измеряемой величины: ∆Х = Хп – Хд. Абсолютная погрешность удобна для практического применения, т.к. дает значение погрешности в единицах измеряемой величины. Но при ее использовании трудно сравнивать по точности приборы с разными диапазонами измерений. Эта проблема снимается при использовании относительных погрешностей.
Если абсолютная погрешность не изменяется во всем диапазоне измерения, то она называется аддитивной, если она изменяется пропорционально измеряемой величине (увеличивается с ее увеличением), то она называется мультипликативной.
Относительная погрешность СИ – погрешность средства измерений, выраженная отношением абсолютной погрешности СИ к результату измерений или к действительному значению измеренной величины: δ = ∆Х / Хд. Относительная погрешность дает наилучшее из всех видов погрешностей представление об уровне точности измерений, который может быть достигнут при использовании данного средства измерений.
Однако она обычно существенно изменяется вдоль шкалы прибора, например, увеличивается с уменьшением значения измеряемой величины. В связи с этим часто используют приведенную погрешность.
Приведенная погрешность СИ – относительная погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины ХN, которое называют нормирующим: γ = ∆Х / ХN.
Относительные и приведенные погрешности обычно выражают либо в процентах, либо в относительных единицах (долях единицы).
Для показывающих приборов нормирующее значение устанавливается в зависимости от особенностей и характера шкалы. Приведенные погрешности позволяют сравнивать по точности средства измерений, имеющие разные пределы измерений, если абсолютные погрешности каждого из них не зависят от значения измеряемой величины.
По условиям проведения измерений погрешности средств измерений подразделяются на основные и дополнительные.
Основная погрешность СИ – погрешность средства измерений, применяемого в нормальных условиях, т.е. в условиях, которые определены в НТД не него как нормальные. Нормальные значения влияющих величин указываются в стандартах или технических условиях на средства измерений данного вида в форме номиналов снормированными отклонениями. Наиболее типичными нормальными условиями являются:
температура (20 ± 5)єС;
относительная влажность (65±15) %;
атмосферное давление (100 ± 4) кПа или (750 ± 30) мм рт. ст.;
напряжение питания электрической сети 220 В ± 2% с частотой 50 Гц.
|
”Метрологические классификационные системы”
|
Иногда вместо номинальных значений влияющих величин указывается нормальная область их значений. Например, влажность (30–80)%.
|
”Метрологические классификационные системы”
|
2.3 Классификация погрешности СИ
а) дополнительная погрешность СИ – составляющая погрешности СИ, возникающая дополнительно к основной погрешности вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального ее значения. Деление погрешностей на основные и дополнительные обусловлено тем, что свойства средств измерений зависят от внешних условий.
Погрешности по своему происхождению разделяются на систематические и случайные.
б) систематическая погрешность СИ – составляющая погрешности средства измерений, принимаемая за постоянную или закономерно изменяющуюся. Систематические погрешности являются в общем случае функциями измеряемой величины и влияющих величин (температуры, влажности, давления, напряжения питания и т.п.).
в) случайная погрешность СИ – составляющая погрешности средства измерений, изменяющаяся случайным образом. Случайные погрешности средств измерений обусловлены случайными изменениями параметров составляющих эти СИ элементов и случайными погрешностями отсчета показаний приборов.