Основы технических измерений
Общая характеристика объектов измерений
Основным объектом измерения в метрологии являются физические величины (ФВ). ФВ применяются для описания материальных систем и объектов (явлений, процессов и т.п.). изучаемых в любых науках (физике, химии и др.).
Совокупность ФВ, образованная в соответствии с принятыми принципами (когда одни величины принимаются за независимые, а другие являются их функциями), называется системой физических величин.
Развитие промышленного производства вызвало необходимость унификации размеров ФВ, создание системы единиц. Первой системой единиц ФВ была метрическая система. Вначале она была введена во Франции (1840), затем в других странах (Великобритании, США, России и пр.). Наряду с метрической системой в этих и других странах применялись и применяются в настоящее время и национальные системы.
В Российской Федерации применяются в настоящее время единицы величин Международной системы единиц, обозначаемой сокращено SI (начальной буквы французского наименования «Systeme International d Unites»). На территории нашей страны SI действует с 1 января 1982 г. в соответствии с ГОСТ 8.417 «ГСИ. Единицы физических величин». В качестве основных единиц приняты: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела.
Единицы ФВ делятся на системные и внесистемные. Системная единица- единица ФВ, входящая в одну из принятых систем. Внесистемная единица- единица ФВ, не входящая ни в одну из принятых систем.
Внесистемные единицы по отношению к единицам SI разделяют [30] на четыре вида:
1) допускаемые наравне с единицами SI (например, тонна, градус, минута, секунда, литр);
2) допускаемые к применению в специальных областях (например, световой год-единица длины в астрономии; диоптрия-единица оптической силы в оптике и т.д.);
3)временно допускаемые к применению на равнее с единицами SI (например, карат-единица массы в ювелирном магазине).
4) изъятые из употребления (например, миллиметр ртутного столба-единица давления; лошадиная сила-единица мощности и некоторые другие).
Измеряемые величины имеют качественную и количественную характеристики.
Количественной характеристикой измеряемой величины служит ее размер. Расположенные в порядке возрастания или убывания размеры измеряемых величин образую шкалы порядка. Операция расстановки размеров в порядке их возрастания или убывания с целью получения измерительной информации по шкале порядка называется ранжированием.
Более совершенна в этом отношении шкала интервалов. Примером ее может служить шкала измерения времени, которая разбита на крупные интервалы (годы), равные периоду обращения Земли вокруг Солнца.
Наиболее совершенной является шкала отношений. Примером ее может служить температурная шкала Кельвина. По шкале отношений можно определить не только, насколько один размер больше или меньше другого, но и во сколько раз он больше или меньше.
Значение величины получают в результате ее измерения или вычисление в соответствии с основным уравнением измерения
Q=X[Q]
Где [Q]- значение величины; Х- числовое значение измеряемой величины в принятой единицы; Q- выбранная для измерения единица.
Понятие видов и методов измерений
Цель измерения- получение значения этой величины в форме, наиболее удобной для пользования.
Измерения могут быть классифицированы:
1) по числу измерений в ряду измерений - однократные, многократные (при четырех измерениях и более);
2) характеру изменения получаемой информации - статические, динамические, с татистические;
3) способу получения результатов измерения - абсолютные и относительные;
4) способу получения информации (по виду)- прямые, косвенные;
5) способу комбинирования измеряемых величин - совокупные, совместные;
6) по характеристике точности- равноточные и неравноточные.
Метод измерений- прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.
Методы измерений классифицируют по нескольким признакам.
По общим приемам получения результатов измерений различают: 1) прямой метод измерений; 2) косвенный метод измерений. Первый реализуется при прямом измерении, второй- при косвенном измерении(такие измерения описаны выше).
По условиям измерения различают контактный и бесконтактный методы измерений.
Контактный метод измерений основан на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения. Бесконтактный метод измерений основан на том, что чувствительный элемент прибора не приводится в контакт с объектом измерения.