BILDUNGSMINISTERIUM DER RUSSISCHEN FÖDERATION STAATLICHE INSTITUTION

STAATLICHE TECHNISCHE UNIVERSITÄT KUZBAS Abteilung für Werkzeugmaschinen und Werkzeuge

METROLOGIE

METHODEN UND INSTRUMENTE ZUR MESSUNG PHYSIKALISCHER GRÖSSEN

Leitfaden für Laborarbeiten der Lehrveranstaltung „Metrologie, Normung und Zertifizierung“ für Studierende der Fachrichtung 120200 „Zerspanende Maschinen und Werkzeuge“ der Fachrichtung 120219 „Qualitätsmanagement, Zertifizierung und Gerätezulassung“

Zusammengestellt von N.G. Rosenko

Genehmigt in der Abteilungssitzung Protokoll Nr. 5 vom 30.10.02

Eine elektronische Kopie wird in der Bibliothek des Hauptgebäudes der KuzGTU aufbewahrt

Kemerowo 2003

Mengen, Methoden, Techniken sowie Messgeräte zur messtechnischen Unterstützung der Produktion.

2. THEORETISCHE BESTIMMUNGEN Eine physikalische Größe ist eine der Eigenschaften eines physikalischen Objekts.

Projekt, physikalisches System, Phänomen oder Prozess. Qualitativ ist diese Eigenschaft für viele physikalische Objekte eine, quantitativ jedoch für jeden von ihnen individuell. Die quantitative Gewissheit einer physikalischen Größe, die einem bestimmten materiellen Objekt, System, Phänomen oder Prozess innewohnt, wird als Größe einer physikalischen Größe bezeichnet. Der Wert einer physikalischen Größe wird gebildet, indem eine physikalische Größe in Form einer bestimmten Anzahl von dafür akzeptierten Einheiten ausgedrückt wird.

Der Wert einer physikalischen Größe, der die entsprechende physikalische Größe qualitativ und quantitativ ideal charakterisiert, wird als wahrer Wert der Größe bezeichnet. Sie kann mit dem Konzept der absoluten Wahrheit korreliert werden und kann nur als Ergebnis eines endlosen Messprozesses mit einer endlosen Verbesserung von Methoden und Messinstrumenten gewonnen werden.

Der tatsächliche Wert einer physikalischen Größe ist der Wert einer physikalischen Größe, der experimentell ermittelt wurde und dem wahren Wert so nahe kommt, dass er stattdessen in der gestellten Messaufgabe verwendet werden kann.

Die nach anerkannten Prinzipien gebildete Menge physikalischer Größen wird als System physikalischer Größen bezeichnet.

Im System der physikalischen Größen werden einige Größen als unabhängig angesehen, während andere als Funktionen unabhängiger Größen definiert werden.

Eine physikalische Größe, die in einem System von Größen enthalten ist und bedingt als unabhängig von anderen Größen dieses Systems akzeptiert wird, wird als physikalische Hauptgröße bezeichnet.

Eine physikalische Größe, die in einem Größensystem enthalten ist und durch die Grundgrößen dieses Systems definiert wird, wird abgeleitete physikalische Größe genannt.

Die Messung einer physikalischen Größe ist eine Reihe von Operationen zur Verwendung eines technischen Mittels, das eine Einheit einer physikalischen Größe speichert, um sicherzustellen, dass das Verhältnis explizit oder implizit gefunden wird

explizite Form der gemessenen Größe mit ihrer Einheit und Erhalten des Wertes dieser Größe. Wenn eine Messreihe beliebiger Größe mit Messgeräten gleicher Genauigkeit unter gleichen Bedingungen mit gleicher Genauigkeit durchgeführt wird, nennt man solche Messungen gleichgenau. Wenn eine Reihe von Messungen beliebiger Größe mit Messgeräten unterschiedlicher Genauigkeit und (oder) unter unterschiedlichen Bedingungen durchgeführt werden, werden solche Messungen als ungleiche Messungen bezeichnet.

Wird die Messung einmalig durchgeführt, so spricht man von Single. Eine Messung wird als mehrfach bezeichnet, wenn bei der Messung einer gleich großen physikalischen Größe das Ergebnis aus mehreren aufeinanderfolgenden Messungen gewonnen wird, d.h. bestehend aus mehreren Einzelmessungen.

Eine statische Messung ist eine Messung einer physikalischen Größe, die gemäß einer bestimmten Messaufgabe über die Messzeit als unverändert angenommen wird.

Eine dynamische Messung ist eine Messung einer physikalischen Größe, deren Größe sich ändert.

Eine Messung, die auf direkten Messungen einer oder mehrerer grundlegender Größen und (oder) der Verwendung physikalischer Konstanten basiert, wird als absolute Messung bezeichnet. Beispielsweise basiert die Messung der Kraft F = m g auf der Verwendung des Hauptmassewerts - m

und Verwenden der physikalischen Konstante g am Massenmesspunkt. Eine relative Messung ist eine Messung des Verhältnisses einer Größe zu

der gleichnamige Wert, der die Rolle einer Einheit spielt, oder das Maß der Änderung des Werts in Bezug auf den gleichnamigen Wert, der als Anfangswert genommen wird.

Eine Messung, bei der der Anfangswert einer physikalischen Größe direkt erhalten wird, wird als direkte Messung bezeichnet. Zum Beispiel die Länge eines Teils mit einem Mikrometer messen, die Stromstärke mit einem Amperemeter, die Masse auf einer Waage.

Wird der Sollwert einer physikalischen Größe auf der Grundlage direkter Messungen anderer physikalischer Größen bestimmt, die mit der gewünschten Größe funktionell zusammenhängen, so spricht man von indirekten Messungen. Beispielsweise kann die Dichte D eines zylindrischen Körpers aus den Ergebnissen direkter Messungen von Masse m, Höhe h und Zylinderdurchmesser d, bezogen auf die Dichte durch die Gleichung, bestimmt werden

	0,25π d 2 h

Gleichzeitige Messungen mehrerer gleichnamiger Größen, bei denen die gewünschten Werte der Größen durch Lösen eines Gleichungssystems bestimmt werden, das durch Messen dieser Größen in verschiedenen Kombinationen erhalten wird, werden als kumulative Messungen bezeichnet. Beispielsweise wird der Wert der Masse einzelner Gewichte des Satzes durch den bekannten Wert der Masse eines der Gewichte und durch die Ergebnisse von Messungen (Vergleichen) der Massen verschiedener Kombinationen von Gewichten bestimmt.

Wenn zwei oder mehr gleichnamige Größen gleichzeitig gemessen werden, um die Beziehung zwischen ihnen zu bestimmen, werden solche Messungen als gemeinsame bezeichnet.

Die Art der Messung ist ein Teil des Messbereichs, der seine eigenen Eigenschaften hat und sich durch die Gleichmäßigkeit der Messwerte auszeichnet. Im Bereich der elektrischen und magnetischen Messungen können beispielsweise folgende Arten von Messungen unterschieden werden: Messungen des elektrischen Widerstands, der elektromotorischen Kraft, der elektrischen Spannung, der magnetischen Induktion usw.

Eine Unterart von Messungen ist ein Teil der Art von Messungen, die die Merkmale von Messungen einer homogenen Menge hervorheben (nach Bereich, nach Größe der Menge usw.). Beispielsweise werden bei der Längenmessung Messungen großer Längen (in Dutzende, Hunderte, Tausende von Kilometern) oder Messungen von extra kleinen Längen - Filmdicken.

Messgeräte sind technische Mittel, die speziell für Messungen konzipiert sind. Messmittel umfassen Messgeräte und deren Kombinationen (Messsysteme, Messanlagen), Messzubehör, Messanlagen.

Unter einem Messgerät versteht man ein für Messungen bestimmtes technisches Instrument mit normierten messtechnischen Eigenschaften, das eine Einheit einer physikalischen Größe reproduziert und (oder) speichert, deren Größe innerhalb des festgestellten Fehlers für ein bekanntes Zeitintervall als unverändert angenommen wird.

Ein Arbeitsmessgerät ist ein Messgerät, das für Messungen bestimmt ist, die nicht mit der Übertragung der Einheitsgröße auf andere Messgeräte zusammenhängen.

Das Hauptmessgerät ist ein Mittel zur Messung der physikalischen Größe, deren Wert entsprechend der Messaufgabe ermittelt werden muss.

Ein Hilfsmessgerät ist ein Messgerät derjenigen physikalischen Größe, deren Einfluss auf das Hauptmessgerät oder den Messgegenstand berücksichtigt werden muss, um Messergebnisse mit der geforderten Genauigkeit zu erhalten. Beispielsweise ein Thermometer zum Messen der Temperatur eines Gases bei der Messung des Volumenstroms dieses Gases.

Ein Messgerät wird als automatisch bezeichnet, wenn es ohne direkte Beteiligung einer Person Messungen und alle Vorgänge im Zusammenhang mit der Verarbeitung von Messergebnissen, ihrer Registrierung, Datenübertragung oder Erzeugung eines Steuersignals durchführt. Ein automatisches Messinstrument, das in eine automatische Produktionslinie eingebaut ist, wird Messmaschine oder Kontrollmaschine genannt. Als Messroboter bezeichnet man eine Vielzahl von Steuerungs- und Messmaschinen, die sich durch gute Handhabungseigenschaften, hohe Bewegungs- und Messgeschwindigkeiten auszeichnen.

Ein Messgerät wird als automatisiert bezeichnet, wenn es einen oder einen Teil der Messvorgänge automatisch durchführt. Beispielsweise misst und zeichnet ein Barograph den Druck auf; Der Stromzähler misst und zeichnet Daten periodengerecht auf.

Ein Maß für eine physikalische Größe ist ein Messgerät, das dazu bestimmt ist, die physikalische Größe eines oder mehrerer gegebener Parameter zu reproduzieren und (oder) zu speichern, deren Werte in festgelegten Einheiten ausgedrückt werden und mit der erforderlichen Genauigkeit bekannt sind.

Es gibt folgende Arten von Maßnahmen.

1. Ein eindeutiges Maß ist ein Maß, das eine physikalische Größe gleicher Größe wiedergibt (z. B. ein Gewicht von 1 kg).

2. Ein mehrwertiges Maß ist ein Maß, das eine physikalische Größe unterschiedlicher Größe wiedergibt (z. B. ein gestricheltes Längenmaß).

3. Ein Maßsatz ist ein Satz von Maßen unterschiedlicher Größe derselben physikalischen Größe, die sowohl einzeln als auch in verschiedenen Kombinationen für die praktische Verwendung bestimmt sind (z. B. ein Satz Endmaße).

4. Eine Messbox ist eine Reihe von Maßnahmen, die strukturell zu einem einzigen Gerät zusammengefasst sind, das über Geräte zum Verbinden dieser in verschiedenen Kombinationen verfügt (z. B. eine elektrische Widerstandsbox).

Ein Messgerät ist ein Messgerät, das dazu bestimmt ist, Messwerte einer physikalischen Größe innerhalb eines bestimmten Bereichs zu erhalten. Je nach Methode zur Anzeige der Messwerte werden Messgeräte in Anzeige und Aufzeichnung unterteilt. Je nach Aktion werden Messgeräte in integrierende und summierende unterteilt. Es gibt auch direktwirkende Geräte und Vergleichsgeräte, analoge und digitale Geräte, Selbstaufzeichnungs- und Druckgeräte.

Als Messanlage bezeichnet man eine Gesamtheit von funktionsmäßig kombinierten Maßen, Messgeräten, Messumformern und anderen Geräten, die zur Messung einer oder mehrerer physikalischer Größen bestimmt sind und sich an einem Ort befinden. Der zur Überprüfung verwendete Messaufbau wird als Kalibrieraufbau bezeichnet. Der zum Standard gehörende Messaufbau wird als Referenzaufbau bezeichnet. Einige große Messgeräte werden Messmaschinen genannt. Messmaschinen sind für präzise Messungen physikalischer Größen ausgelegt. Zum Beispiel eine Kraftmessmaschine, eine Maschine zum Messen großer Längen in der industriellen Fertigung, eine Teilmaschine, eine Koordinatenmessmaschine.

Ein Messsystem ist ein Satz von funktional integrierten Messinstrumenten, Messinstrumenten, Messumformern, Computern und anderen technologischen Mitteln, die an verschiedenen Stellen eines kontrollierten Objekts platziert sind, um eine oder mehrere diesem Objekt innewohnende physikalische Größen zu messen und Messsignale für verschiedene Zwecke zu erzeugen . Messsysteme werden je nach Verwendungszweck in Messinformations-, Messregelsysteme usw. unterteilt. Ein Messsystem, das je nach Änderung der Messaufgabe umkonfiguriert wird, wird als flexibles Messsystem bezeichnet.

Eine Standardprobe ist eine Probe von Stoffen oder Materialien mit den Werten einer oder mehrerer Größen, die aufgrund einer messtechnischen Zertifizierung ermittelt wurden und die Eigenschaft oder Zusammensetzung dieses Stoffes oder Materials charakterisieren. Es wird zwischen Eigenschaftsnormen und Zusammensetzungsnormen unterschieden. Ein Beispiel für einen Eigenschaftsstandard ist der relative Permittivitätsstandard. Einheitliche Stichproben der Eigenschaften von Stoffen und Materialien für messtechnische Zwecke spielen die Rolle eindeutiger Maße. Sie können als Gebrauchsnormale mit Schlichte verwendet werden

nach dem staatlichen Prüfschema. Ein Beispiel für einen Zusammensetzungsstandard ist ein Kohlenstoffstahl-Zusammensetzungsstandard.

Ein Messumformer ist ein technisches Hilfsmittel mit normierten metrologischen Eigenschaften, das dazu dient, eine gemessene Größe in eine andere Größe oder ein Messsignal umzuwandeln, das für die Verarbeitung, Speicherung, weitere Transformation, Anzeige oder Übertragung geeignet ist. Der Messumformer kann Teil eines Messgeräts, eines Messaufbaus, eines Messsystems etc. sein oder zusammen mit einem beliebigen Messgerät verwendet werden. Je nach Art der Wandlung werden Analog-, Digital-Analog-, Analog-Digital-Umsetzer unterschieden. Primär- und Zwischenwandler werden nach ihrer Platzierung im Messkreis unterschieden. Konverter sind ebenfalls großflächig und sendend.

Beispiele für Konverter.

1. Thermoelement in thermoelektrischem Thermometer;

2. Elektropneumatischer Wandler.

Der primäre Messumformer ist ein Messumformer, der direkt von der gemessenen physikalischen Größe beeinflusst wird. Beispielsweise ein Thermoelement in einer thermoelektrischen Thermometerschaltung.

Ein Sensor ist ein baulich getrennter Primärwandler, von dem Messsignale empfangen werden.

Ein Vergleichstool ist ein technisches Hilfsmittel oder eine speziell geschaffene Umgebung, mit der es möglich ist, Messungen homogener Größen oder Messwerte von Messgeräten miteinander zu vergleichen.

Beispiele für Vergleichsmittel.

1. Hebelwaage, auf deren einem Becher ein Referenzgewicht montiert ist und auf dem anderen ein geeichtes.

2. Kalibrierflüssigkeit zum Vergleich von Referenz- und Arbeits-Aräometern.

3. Das von einem Thermostat erzeugte Temperaturfeld zum Vergleichen von Thermometermesswerten.

4. Der Druck des vom Kompressor erzeugten Mediums kann gleichzeitig mit einem kalibrierten und einem Referenzmanometer gemessen werden; Auf der Grundlage der Messwerte des Referenzinstruments wird das zu testende Instrument kalibriert.

Ein Komparator ist ein Vergleichstool zum Vergleichen von Maßen homogener Größen. Zum Beispiel Hebelwaagen.

Ein Messgerät, das von einer autorisierten Stelle als tauglich und für den Gebrauch zugelassen anerkannt wurde, wird als legalisiertes Messgerät bezeichnet.

Staatliche Normale des Landes werden solche durch die Zulassung von Primärnormalen durch das nationale Gremium für Normung und Metrologie. Für die Serienproduktion vorgesehene Arbeitsmessgeräte werden durch die Zulassung des Messgerätetyps legalisiert.

Messzubehör sind Hilfsmittel, die dazu dienen, die notwendigen Voraussetzungen für die Durchführung von Messungen mit der erforderlichen Genauigkeit zu schaffen. Beispiele für Messzubehör sind Thermostate, Barometer, Antivibrationsfundamente, elektromagnetische Abschirmvorrichtungen, Instrumentenstative usw.

Ein Indikator ist ein technisches Werkzeug oder eine Substanz, die dazu bestimmt ist, das Vorhandensein einer physikalischen Größe festzustellen oder ihren Schwellenwert zu überschreiten. Der Signalnäheindikator wird als Nullindikator bezeichnet.

Beispiele für Indikatoren.

1. Das Oszilloskop dient als Indikator für das Vorhandensein oder Fehlen von Messsignalen.

2. Lackmuspapier oder andere Substanzen in chemischen Reaktionen.

3. Licht- oder Tonsignal des Indikators für ionisierende Strahlung bei Überschreitung des Strahlungspegels des Schwellenwerts.

Eine metrologische Eigenschaft von Messgeräten ist eine Eigenschaft einer der Eigenschaften von Messgeräten, die das Messergebnis und seinen Fehler beeinflusst. Für jede Art von Messgeräten werden ihre messtechnischen Eigenschaften festgelegt. Die in normativen und technischen Dokumenten festgelegten metrologischen Merkmale werden als normalisierte metrologische Merkmale bezeichnet, und die experimentell ermittelten als tatsächliche metrologische Merkmale.

Die Variation der Messwerte des Messgeräts ist die Differenz der Messwerte des Geräts an der gleichen Stelle im Messbereich bei sanfter Annäherung an diese Stelle von der Seite kleinerer und größerer Werte des Messwerts.

Der Anzeigebereich von Messgeräten ist der Wertebereich der Instrumentenskala, begrenzt durch die Anfangs- und Endwerte der Skala.

Der Messbereich von Messgeräten ist der Wertebereich einer Größe, innerhalb dessen die zulässigen Fehlergrenzen von Messgeräten normiert sind.

Die Größenwerte, die den Messbereich von unten und oben (links und rechts) begrenzen, werden als untere Messgrenze bzw. obere Messgrenze bezeichnet.

Der Nennwert eines Maßes ist der Mengenwert, der einem Maß oder einer Charge von Maßen bei der Herstellung zugewiesen wird, beispielsweise ein Gewicht mit einem Nennwert von 1 kg.

Der tatsächliche Wert eines Maßes ist der Mengenwert, der dem Maß aufgrund seiner Kalibrierung oder Verifizierung zugewiesen wird. Beispielsweise umfasst die Zusammensetzung des staatlichen Standards der Masseneinheit ein Platin-Iridium-Gewicht mit einem Nennmassenwert von 1 kg, während der tatsächliche Wert seiner Masse 1,000000087 kg beträgt, der als Ergebnis internationaler Vergleiche mit dem Internationalen erhalten wurde Standard des Kilogramms, gespeichert beim Internationalen Büro für Maß und Gewicht (BIPM).

Die Empfindlichkeit eines Messgeräts ist eine Eigenschaft eines Messgeräts, bestimmt durch das Verhältnis der Messung des Ausgangssignals dieses Messgeräts zu der es verursachenden Änderung des Messwerts. Es wird zwischen absoluter und relativer Empfindlichkeit unterschieden. Die absolute Empfindlichkeit wird durch die Formel bestimmt

wobei X der gemessene Wert ist.

Die Empfindlichkeitsschwelle ist eine Kenngröße eines Messgerätes in Form des kleinsten Wertes einer Änderung einer physikalischen Größe, ab dem sie von diesem Messgerät gemessen werden kann.

Null-Offset ist der Nicht-Null-Messwert eines Messgeräts, wenn das Eingangssignal Null ist.

Drift der Messwerte eines Messgeräts ist eine zeitliche Änderung der Messwerte eines Messgeräts aufgrund von Änderungen von Einflussgrößen oder anderen Faktoren.

Der Messgerätetyp ist eine Reihe von Messgeräten mit gleichem Zweck, die auf demselben Prinzip basieren

Aktionen, die das gleiche Design haben und nach den gleichen technischen Unterlagen hergestellt wurden. Messgeräte gleichen Typs können unterschiedliche Modifikationen aufweisen (z. B. unterschiedlicher Messbereich).

Der Messgerätetyp ist eine Reihe von Messgeräten, die zum Messen einer bestimmten physikalischen Größe bestimmt sind. Beispielsweise sind Amperemeter und Voltmeter jeweils Arten von Messgeräten für die Stärke von elektrischem Strom und Spannung. Die Art der Messinstrumente kann mehrere Arten umfassen.

Die messtechnische Gebrauchstauglichkeit von Messgeräten ist ihr Zustand, in dem alle genormten messtechnischen Merkmale den festgelegten Anforderungen entsprechen.

Die Ausgabe der metrologischen Eigenschaften des Messgeräts über die festgelegten Grenzen hinaus wird als metrologisches Versagen des Messgeräts bezeichnet.

Das der Messung zugrunde liegende physikalische Phänomen oder der Effekt wird als Messprinzip bezeichnet (z. B. die Nutzung der Schwerkraft bei der Massenmessung durch Wägung).

Eine Messmethode ist eine Technik oder eine Reihe von Methoden zum Vergleichen einer gemessenen physikalischen Größe mit ihrer Einheit gemäß dem implementierten Messprinzip. Das Messverfahren ist mit der Messeinrichtung verbunden.

Die Methode der direkten Bewertung ist ein Messverfahren, bei dem der Wert einer Größe direkt vom anzeigenden Messgerät bestimmt wird.

Ein Vergleichsverfahren mit Maß ist ein Messverfahren, bei dem die zu messende Größe mit der durch das Maß reproduzierbaren Größe verglichen wird. Zum Beispiel Massenmessungen auf einer Waagschale mit Gewichten (Massenmaße mit bekanntem Wert).

Die Null-Messmethode ist eine Vergleichsmethode mit einer Messgröße, bei der die Nettowirkung der Messgröße und der Messgröße auf den Komparator auf Null gebracht wird. Zum Beispiel die Messung des elektrischen Widerstands durch eine Brücke mit ihrem vollständigen Abgleich.

Die Methode der Substitutionsmessung ist eine Vergleichsmethode mit einem Maß, bei der die Messgröße durch ein Maß mit bekanntem Wert der Größe ersetzt wird. Zum Beispiel Wägen mit abwechselnder Platzierung der gemessenen Masse und Gewichte auf derselben Waagschale.

Die Additionsmessmethode ist eine Vergleichsmethode mit einem Maß, bei der der Wert der gemessenen Größe durch ein Maß derselben ergänzt wird

Das Bundesgesetz „Über die Gewährleistung der Einheitlichkeit der Messungen“ vom 27. April 1993 regelt die Beziehungen zur Gewährleistung der Einheitlichkeit der Messungen in der Russischen Föderation gemäß der Verfassung der Russischen Föderation.

Die Hauptartikel des Gesetzes legen fest:

• im Gesetz verwendete Grundbegriffe;
• Organisationsstruktur der staatlichen Verwaltung durch Gewährleistung der Einheitlichkeit der Messungen;
• behördliche Dokumente zur Gewährleistung der Einheitlichkeit der Messungen;
• Mengeneinheiten und staatliche Standards von Mengeneinheiten;
• Mittel und Methoden der Messung.

Das Gesetz definiert den staatlichen messtechnischen Dienst und andere Dienste zur Gewährleistung der Einheitlichkeit der Messungen, die messtechnischen Dienste der staatlichen Organe und juristischen Personen sowie die Arten und Bereiche der Verteilung der staatlichen messtechnischen Kontrolle und Aufsicht.

Separate Artikel des Gesetzes enthalten Bestimmungen zur Kalibrierung und Zertifizierung von Messgeräten und legen Haftungsarten für Gesetzesverstöße fest.

Die Gestaltung der Marktbeziehungen hat den Artikel des Gesetzes geprägt, der die Grundlage für die Tätigkeit der metrologischen Dienste der Landesregierungen und juristischen Personen definiert. Fragen im Zusammenhang mit der Tätigkeit von strukturellen Unterabteilungen messtechnischer Dienstleistungen in Unternehmen werden durch rein ökonomische Methoden angeregt.

In den Bereichen, die nicht von staatlichen Stellen kontrolliert werden, a Russisches Kalibriersystem, die auch darauf abzielt, die Einheitlichkeit der Messungen zu gewährleisten. Gosstandart der Russischen Föderation hat das Department of Technical Policy in the Field of Metrology zum zentralen Organ des russischen Kalibriersystems ernannt.

Die Verordnung über die Zulassung messtechnischer Tätigkeiten dient dem Schutz der Rechte der Verbraucher und umfasst Bereiche, die der staatlichen messtechnischen Kontrolle und Aufsicht unterliegen. Das Recht zur Erteilung einer Konzession steht ausschließlich den Organen des Staatlichen Metrologischen Dienstes zu.

Das Gesetz schafft Bedingungen für die Interaktion mit den internationalen und nationalen Messsystemen des Auslands. Dies ist vor allem für die gegenseitige Anerkennung von Prüfergebnissen, Kalibrierungen und Zertifizierungen sowie für die Nutzung weltweiter Erfahrungen und Trends in der modernen Messtechnik erforderlich.

Behandelt werden Fragen der Theorie und Praxis zur Sicherstellung der Einheitlichkeit der Messungen Metrologie. Die Metrologie ist die Wissenschaft der Messungen, Methoden und Mittel zur Gewährleistung ihrer Einheit und Wege zur Erzielung der erforderlichen Genauigkeit.

Die Metrologie ist für den Fortschritt der Natur- und Technikwissenschaften von großer Bedeutung, da die Erhöhung der Genauigkeit von Messungen eines der Mittel ist, um das Verständnis der Natur durch den Menschen, Entdeckungen und die praktische Anwendung genauer Erkenntnisse zu verbessern.

Um den wissenschaftlichen und technologischen Fortschritt sicherzustellen, muss die Metrologie in ihrer Entwicklung anderen Wissenschafts- und Technologiebereichen voraus sein, denn für jeden von ihnen sind genaue Messungen eine der wichtigsten Möglichkeiten, sie zu verbessern.

Die Hauptaufgaben der Metrologie sind:

• Festlegung von Einheiten physikalischer Größen, staatlicher Normale und beispielhafter Messgeräte;
• Entwicklung von Theorie, Methoden und Mitteln zur Messung und Steuerung; Sicherstellung der Maßeinheit;
• Entwicklung von Methoden zur Bewertung von Fehlern, Zustand von Mess- und Kontrollinstrumenten;
• Entwicklung von Methoden zur Übertragung von Einheitsgrößen von Normalen oder beispielhaften Messgeräten auf Arbeitsmessgeräte.

durch Messung ist eine Reihe von Operationen zur Verwendung eines technischen Mittels, das eine Einheit einer physikalischen Größe speichert, ein Verhältnis der gemessenen Größe zu ihrer Einheit (Vergleich) herstellt und den Wert dieser Größe erhält. Messungen müssen in allgemein anerkannten Einheiten vorgenommen werden.

Messtechnische Unterstützung(MO) - die Schaffung und Anwendung wissenschaftlicher und organisatorischer Grundlagen, technischer Mittel, Regeln und Normen, die zur Erreichung der Einheitlichkeit und der erforderlichen Genauigkeit der Messungen erforderlich sind.

Die Liste der Hauptaufgaben der messtechnischen Unterstützung in der Technik umfasst:

• Ermittlung von Wegen zur effektivsten Nutzung wissenschaftlicher und technischer Errungenschaften auf dem Gebiet der Metrologie;
• Standardisierung der grundlegenden Regeln, Vorschriften, Anforderungen und Normen der messtechnischen Unterstützung;
• Harmonisierung von Instrumenten und Messmethoden, Durchführung gemeinsamer Messungen mit in- und ausländischen Geräten (Interkalibrierung);
• Festlegung einer rationalen Nomenklatur gemessener Parameter, Festlegung optimaler Standards für die Messgenauigkeit, Verfahren zur Auswahl und Zuordnung von Messgeräten;
• Organisation und Durchführung messtechnischer Untersuchungen in den Phasen der Entwicklung, Herstellung und Prüfung von Produkten;
• Entwicklung und Anwendung fortschrittlicher Messmethoden, -techniken und -instrumente;
• Automatisierung der Erfassung, Speicherung und Verarbeitung von Messinformationen;
• Implementierung der Abteilungskontrolle über den Zustand und Verwendung von vorbildlichen, funktionierenden und nicht standardmäßigen Messgeräten in den Unternehmen der Branche;
• Durchführung der obligatorischen staatlichen oder behördlichen Überprüfung von Messgeräten, deren Reparatur;
• Sicherstellung der ständigen Messbereitschaft;
• Entwicklung des messtechnischen Dienstes der Industrie usw.

Physikalische Größe - eine der Eigenschaften eines physikalischen Objekts (physikalisches System, Phänomen oder Prozess), die vielen physikalischen Objekten qualitativ gemeinsam, aber quantitativ für jedes von ihnen individuell ist.

Für jede der physikalischen Größen muss die Maßeinheit eingestellt werden, wobei zu berücksichtigen ist, dass viele physikalische Größen durch gewisse Abhängigkeiten miteinander verbunden sind. Daher kann nur ein Teil physikalischer Größen und ihrer Einheiten unabhängig von anderen bestimmt werden. Solche Mengen werden aufgerufen Basic. Derivat physikalische Größe - eine physikalische Größe, die im System der physikalischen Größen enthalten ist und durch die wichtigsten physikalischen Größen dieses Systems bestimmt wird.

Die Menge physikalischer Größen, die nach anerkannten Prinzipien gebildet wird, wenn einige Größen als unabhängig und andere als Funktionen unabhängiger Größen definiert werden, wird als bezeichnet Einheitensystem physikalischer Größen. Die Einheit der physikalischen Grundgröße ist Basiseinheit Systeme. Internationales Einheitensystem (SI-System; SI - aus dem Französischen. Systeme International - Das Internationale Einheitensystem) wurde 1960 von der XI. Generalkonferenz für Maß und Gewicht verabschiedet.

Das SI-System basiert auf sieben grundlegenden und zwei zusätzlichen physikalischen Einheiten. Grundeinheiten: Meter, Kilogramm, Sekunde, Ampere, Kelvin, Mol und Candela (Tabelle 1.1).

Zähler - die Länge der Strecke, die Licht im Vakuum in einem Zeitintervall von 1/299.792.458 Sekunden zurücklegt.

Kilogramm - eine Masseneinheit, definiert als die Masse des internationalen Kilogrammprototyps, bei dem es sich um einen Zylinder handelt, der aus einer Legierung aus Platin und Iridium besteht.

Zweite entspricht 9 192 631 770 Strahlungsperioden, die dem Energieübergang zwischen zwei Ebenen der Hyperfeinstruktur des Grundzustands des Cäsium-133-Atoms entsprechen.

Verstärker - die Kraft eines unveränderlichen Stroms, der beim Durchgang durch zwei parallele geradlinige Leiter unendlicher Länge und vernachlässigbarer kreisförmiger Querschnittsfläche, die sich im Vakuum in einem Abstand von 1 m befinden, eine Wechselwirkungskraft von 2 10 " 7 N (Newton) auf jedem Abschnitt des 1 m langen Leiters.

Tabelle 1.1. Internationale SI-Einheiten

Wert
Name	Abmessungen	Name	Bezeichnung
			International
Grundeinheiten
		Kilogramm
Die Stärke des elektrischen Stroms
Temperatur
Menge Substanzen
Die Kraft des Lichts
Zusätzliche Einheiten
flache Ecke
Fester Winkel		Steradiant

Kelvin - eine Einheit der thermodynamischen Temperatur gleich 1/273,16 der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunkts von Wasser, d. h. der Temperatur, bei der die drei Wasserphasen – Dampf, Flüssigkeit und Feststoff – im dynamischen Gleichgewicht sind.

Motte - die Menge eines Stoffes, der so viele Strukturelemente enthält, wie in einer Kohlenstoff-12-Probe mit einem Gewicht von 0,012 kg enthalten ist.

Candela - Lichtstärke in einer bestimmten Richtung einer Quelle, die monochromatische Strahlung mit einer Frequenz von 540 10 12 Hz aussendet, deren Energiestrahlungsstärke in dieser Richtung "/ 683 W / sr (sr - Steradiant) beträgt.

Zusätzliche Einheiten des SI-Systems sind dazu bestimmt und werden verwendet, um Einheiten für Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung zu bilden. Weitere physikalische Größen des SI-Systems sind Flach- und Raumwinkel.

Bogenmaß (rad) - der Winkel zwischen zwei Radien eines Kreises, dessen Bogenlänge gleich diesem Radius ist. In praktischen Fällen werden häufig folgende Maßeinheiten für Winkelwerte verwendet:

grad - 1 ° \u003d 2 l / 360 rad \u003d 0,017453 rad;

minute - 1" \u003d 1 ° / 60 \u003d 2,9088 10 4 rad;

zweite - 1 "\u003d G / 60 \u003d 1 ° / 3600 \u003d 4,8481 10 "6 rad;

Radiant - 1 Rad = 57°17"45" = 57,2961° = (3,4378 10 3)" = (2,0627 10 5)".

Steradiant (Mi) - ein Raumwinkel mit einem Scheitelpunkt in der Mitte einer Kugel, der auf seiner Oberfläche eine Fläche ausschneidet, die der Fläche eines Quadrats entspricht, dessen Seite dem Radius der Kugel entspricht.

Abgeleitete Einheiten des SI-Systems werden aus Grund- und Zusatzeinheiten gebildet. Abgeleitete Einheiten sind kohärent und inkohärent. kohärent wird eine abgeleitete Mengeneinheit genannt, die anderen Einheiten des Systems durch eine Gleichung zugeordnet ist, in der der numerische Faktor eine Einheit ist (z. B. Geschwindigkeit und Gleichmäßige geradlinige Bewegung hängt mit der Weglänge / und der Zeit zusammen t Verhältnis und =//G). Andere abgeleitete Einheiten - inkohärent. Im Tisch. 1.2 zeigt die wichtigsten abgeleiteten Einheiten.

Die Dimension einer physikalischen Größe ist eines ihrer wichtigsten Merkmale, das als wörtlicher Ausdruck definiert werden kann, der die Beziehung einer bestimmten Größe zu den Größen widerspiegelt, die im betrachteten Größensystem als Hauptgrößen angesehen werden. Im Tisch. 1.2 werden für die Größen folgende Maße akzeptiert: für Länge - b, Masse - M, Zeit - T, elektrische Stromstärke - I. Die Maße werden in Großbuchstaben geschrieben und in Klarschrift gedruckt.

Unter den weit verbreiteten nicht systemischen Einheiten sind Kilowattstunde, Amperestunde, Grad Celsius usw. zu nennen.

Abkürzungen für Einheiten, sowohl internationale als auch russische, die nach großen Wissenschaftlern benannt sind, werden in Großbuchstaben geschrieben; zum Beispiel Ampere - A; om-om; Volt - V; Farad - F. Zum Vergleich: Meter - m, Sekunde - s, Kilogramm - kg.

Die Verwendung ganzzahliger Einheiten ist nicht immer bequem, da ihre Werte aufgrund von Messungen zu groß oder zu klein sind. Daher werden im SI-System dezimale Vielfache und Teiler gebildet, die mit Multiplikatoren gebildet werden. Präfixe entsprechen Dezimalfaktoren

Tabelle 1.2. Abgeleitete SI-Einheiten

Wert
Name	Abmessungen	Name	Bezeichnung
			International
Energie, Arbeit, Wärmemenge
Stärke, Gewicht
Kraft, Energiefluss
Die Strommenge
Elektrische Spannung, elektromotorische Kraft (EMK), Potential
Elektrische Kapazität	b- 2 M > T 4 1 2
Elektrischer Wiederstand	b 2 MT- 3 1-2
elektrische Leitfähigkeit	b- 2 m-1T 3 1 2
Magnetische Induktion
Fluss der magnetischen Induktion	C 2 MT- 2 1-1
Induktivität, Gegeninduktivität	b 2 MT- 2 1-2

(Tabelle 1.3), die zusammen mit dem Namen der Haupt- oder abgeleiteten Einheit geschrieben werden, zum Beispiel: Kilometer (km), Millivolt (mV), Megahertz (MHz), Nanosekunde (ns).

Wenn eine physikalische Einheit ein ganzzahliges Vielfaches größer ist als eine Systemeinheit, wird sie aufgerufen mehrere Einheiten zum Beispiel Kilohertz (10 3 Hz). Teileinheit physikalische Größe - eine Einheit, die ein ganzzahliges Vielfaches kleiner ist als die Systemeinheit, zum Beispiel Mikrohenry (KG 6 Gn).

Maß einer physikalischen Größe oder einfach messen ein Messinstrument genannt, das dazu bestimmt ist, eine physikalische Größe einer oder mehrerer gegebener Größen zu reproduzieren und (oder) zu speichern, deren Werte in etablierten ausgedrückt werden

Tabelle 1.3. Multiplikatoren und Präfixe zur Bildung dezimaler Vielfacher und Teiler von SI-Einheiten

Faktor	Präfix	Präfixbezeichnung
		International

Einheiten und sind mit der erforderlichen Genauigkeit bekannt. Es gibt folgende Arten von Maßnahmen:

• eindeutiges Maß - ein Maß, das eine physikalische Größe gleicher Größe wiedergibt (z. B. ein 1-kg-Gewicht);
• mehrwertige Maßnahme - ein Maß, das eine physikalische Größe unterschiedlicher Größe wiedergibt (z. B. ein gestricheltes Längenmaß);
• Maßnahmenpaket - eine Reihe von Maßen derselben physischen Größe, aber unterschiedlicher Größe, die für den praktischen Gebrauch bestimmt sind, sowohl einzeln als auch in verschiedenen Kombinationen (z. B. eine Reihe von Endmaßen);
• Maß speichern - eine Reihe von Maßnahmen, die strukturell zu einem einzigen Gerät zusammengefasst sind, in dem es Geräte gibt, um sie in verschiedenen Kombinationen zu verbinden (z. B. ein Speicher für elektrische Widerstände).

Elektrische Messgeräte sogenannte elektrische Messgeräte, die dazu bestimmt sind, Informationen über die Werte der gemessenen Größe in einer Form zu erzeugen, die der direkten Wahrnehmung durch den Beobachter zugänglich ist, z. B. ein Amperemeter, Voltmeter, Wattmeter, Phasenmesser.

Messumformer sogenannte elektrische Messgeräte, die dazu bestimmt sind, Messinformationen in einer Form zu erzeugen, die für die Übertragung, weitere Umwandlung, Verarbeitung oder Speicherung geeignet ist, aber nicht für die direkte Wahrnehmung durch den Beobachter zugänglich ist. Messumformer lassen sich in zwei Typen unterteilen:

• Elektrisch-Elektrisch-Wandler, wie Shunts, Teiler oder Spannungsverstärker, Transformatoren;
• Wandler von nichtelektrischen Größen in elektrische, z. B. thermoelektrische Thermometer, Thermistoren, Dehnungsmessstreifen, induktive und kapazitive Wandler.

Elektrische Messanlage besteht aus mehreren Messgeräten (Messgeräte, Messgeräte, Messumformer) und Hilfsgeräten, die sich an einem Ort befinden. Mit Hilfe solcher Einrichtungen lassen sich teilweise komplexere und genauere Messungen durchführen als mit Hilfe einzelner Messgeräte. Elektrische Messanlagen werden weit verbreitet verwendet, beispielsweise zur Verifizierung und Kalibrierung von elektrischen Messinstrumenten und zum Testen verschiedener Materialien, die in elektrischen Strukturen verwendet werden.

Informationssysteme messen sind eine Reihe von Messgeräten und Hilfsgeräten, die durch Kommunikationskanäle miteinander verbunden sind. Sie sind darauf ausgelegt, Messinformationen aus vielen Quellen automatisch zu empfangen, zu übertragen und zu verarbeiten.

Abhängig von der Methode zur Erzielung des Ergebnisses werden die Messungen in direkte und indirekte unterteilt.

Direkte sogenannte Messungen, deren Ergebnis direkt aus experimentellen Daten gewonnen wird. Beispiele für direkte Messungen: Strommessung mit einem Amperemeter, Teillänge mit einem Mikrometer, Masse auf einer Waage.

indirekt werden Messungen genannt, bei denen der gesuchte Wert nicht direkt gemessen wird und sein Wert auf der Grundlage der Ergebnisse direkter Messungen anderer physikalischer Größen gefunden wird, die funktional mit dem gesuchten Wert zusammenhängen. Macht zum Beispiel R in Gleichstromkreisen wird nach der Formel berechnet R \u003d W, Stromspannung und Messen Sie in diesem Fall mit einem Voltmeter und den Strom / - mit einem Amperemeter.

Je nach Gesamtheit der Messverfahren werden alle Verfahren in direkte Bewertungsverfahren und Vergleichsverfahren unterteilt.

Unter direkte Bewertungsmethode die Methode verstehen, bei der der Messwert direkt vom Lesegerät eines direkt wirkenden Messgeräts ermittelt wird, d. h. eines Geräts, das das Messsignal in eine Richtung umwandelt (ohne Rückkopplung), z. B. Strommessung mit einem Amperemeter. Das direkte Schätzverfahren ist einfach, hat aber eine relativ geringe Genauigkeit.

Vergleichsmethode bezeichnet die Methode, bei der der gemessene Wert mit dem durch die Messung reproduzierten Wert verglichen wird. Eine Besonderheit des Vergleichsverfahrens ist die direkte Teilnahme des Maßes am Messprozess, z. B. Messen des Widerstands durch Vergleichen mit einem Widerstandsmaß - einer beispielhaften Widerstandsspule, Messen der Masse auf einer Waage mit Gewichten. Vergleichsmethoden bieten eine höhere Messgenauigkeit als direkte Bewertungsmethoden, dies wird jedoch auf Kosten einer Verkomplizierung des Messverfahrens erreicht.

Nach Vereinbarung werden SI in die folgenden Gruppen eingeteilt:

• Maße;
• Messumformer;
• Messgeräte;
• Messanlagen;
• Messsysteme.

messen SI genannt, entwickelt, um eine physikalische Größe einer oder mehrerer gegebener Größen zu reproduzieren und (oder) zu speichern, deren Werte in festgelegten Einheiten ausgedrückt werden und mit der erforderlichen Genauigkeit bekannt sind.

Die Maße sind:

eindeutig- Reproduktion einer physikalischen Größe gleicher Größe (Gewicht).

polysemantisch- Wiedergabe mehrerer gleicher Namen unterschiedlicher Größe (Maßstab).

Sätze messen- eine Reihe von Maßen, die nicht nur einzeln, sondern auch in verschiedenen Kombinationen verwendet werden, um eine Anzahl ähnlicher Mengen unterschiedlicher Größe zu reproduzieren (eine Reihe von Gewichten, eine Reihe von Endmaßen).

Geschäfte messen- eine Reihe von Maßnahmen, die zu einem konstruktiven Ganzen kombiniert sind, mit speziellen Schaltern, die einem Lesegerät zugeordnet sind.

Linienmaße- das sind Maße, deren Größe durch den Achsabstand zweier Messhübe bestimmt wird.

Messmaße- Dies sind Maße, deren Größe durch den Abstand zwischen zwei flachen, zueinander parallelen Flächen eines Metallquaders bestimmt wird.

Standardproben stellen ein Maß zur Wiedergabe einer Werteinheit dar, die die Eigenschaften oder Zusammensetzung von Stoffen und Materialien charakterisiert (z. B. Härte, Rauheitsproben, Stahlproben mit zertifiziertem Gehalt an chemischen Elementen).

Modellsubstanzen- Dies sind Maßnahmen, die Stoffe mit bekannten Eigenschaften sind, die unter den in der genehmigten Spezifikation festgelegten Herstellungsbedingungen („reines“ Wasser, „reine“ Gase, „reine“ Metalle) reproduzierbar sind.

Messumformer- Dies ist SI, das dazu dient, Messinformationen in einer Form zu erzeugen, die für die Übertragung über eine Entfernung, Speicherung und Verarbeitung geeignet ist, aber nicht für die direkte Wahrnehmung des Beobachters zugänglich ist.

Messumformer werden nach einer Reihe von Kriterien klassifiziert.

Durch die Position im Messkreis werden Wandler in Primär- und Zwischenwandler unterteilt. Ist die Eingangsgröße des Messumformers die gemessene physikalische Größe, so wird der Messumformer als primär bezeichnet. Als Sensor wird ein baulich isolierter Primärwandler bezeichnet, von dem Messsignale empfangen werden. Der Sensor kann in beträchtlicher Entfernung von dem Messgerät platziert werden, das seine Signale empfängt. Zwischenwandler befinden sich im Messkreis nach dem Primärwandler.

Nach der Art der Eingangs- und Ausgangswerte werden Messumformer unterteilt in:

• analog, Umwandeln eines analogen Werts in einen anderen analogen Wert;
• auf Analog-Digital (ADC) zur Umwandlung eines analogen Messsignals in einen digitalen Code;
• Digital-zu-Analog (DAC), entwickelt, um einen digitalen Code in einen analogen Wert umzuwandeln.

Ein Messumformer wird als Sendeumformer bezeichnet, wenn er zur Fernübertragung eines Signals oder einer Messinformation bestimmt ist. Beispiele sind induktive oder pneumatische Geber. Ein Messumformer, der dazu bestimmt ist, einen Wert um eine bestimmte Anzahl von Malen zu ändern, wird als Waage bezeichnet (z. B. ein Messstromwandler, ein Spannungsteiler, ein Messverstärker).

Messgerät- Dies ist ein Messinstrument, das dazu bestimmt ist, ein Signal von Messinformationen in einer Form zu erzeugen, die für die Wahrnehmung eines Beobachters zugänglich ist.

Messgeräte stellen die größte Gruppe von SI dar und werden nach verschiedenen Kriterien klassifiziert. Am gebräuchlichsten sind Klassifizierungen nach der Art des Blockdiagramms und der Methode zur Ausgabe von Messinformationen.

Je nach Art des Blockschaltbildes werden die Geräte in direkt wirkende Geräte und Vergleichsgeräte eingeteilt.

Bei Geräten mit direkter Aktion werden eine oder mehrere Umwandlungen von Messinformationssignalen bereitgestellt X zum Ausgangswert Y in einer Richtung vom Eingang zum Ausgang, d.h. ohne Rückmeldung. Beispiele für direkt wirkende Geräte sind Manometer, Quecksilberglasthermometer, Amperemeter usw.

Vergleichsgeräte sind Messgeräte zum direkten Vergleich des Messwertes X mit dem Wert x0, und Differenzwert DX = X - X 0 verwendet, um das Messergebnis zu erhalten. Beispiele für Vergleichsgeräte sind gleicharmige Waagen, ein elektrisches Messpotentiometer (Kompensator), ein Komparator für Längenmaße usw. Bei Vergleichsgeräten ist bei jeder Messung ein Maß vorhanden.

Entsprechend der Methode zur Ausgabe von Messinformationen werden Messgeräte in Anzeige und Aufzeichnung unterteilt.

Anzeigeinstrumente ermöglichen das Ablesen von Messwerten; Registrieren - Zählen sowie Registrieren des Messwerts entweder als Funktion der Zeit oder als Funktion einer anderen Größe.

Anzeigeinstrumente umfassen analoge und digitale Instrumente.

Die Ablesegeräte analoger Instrumente bestehen aus einer Skala und einem Pfeilzeiger, die Ablesungen dieser Instrumente sind eine stetige Funktion des Messwertes.

Skala von Messgeräten- Teil des SI-Anzeigegeräts, bei dem es sich um eine geordnete Reihe von Markierungen mit der ihnen zugeordneten Nummerierung handelt. Die Skalenmarkierung ist ein Zeichen auf der SI-Skala (Strich, Zahn, Punkt usw.), das einem Wert einer physikalischen Größe entspricht. Bei digitalen Waagen entsprechen die Zahlen selbst den Skalenmarkierungen.

Teilungswert skalieren ist die Differenz zwischen den Größenwerten, die zwei benachbarten Markierungen auf der SI-Skala entsprechen. Beim Kalibrieren des Geräts werden Markierungen auf der Waage angebracht, d. h. wenn ein Signal vom Ausgang eines beispielhaften mehrwertigen Maßes an seinen Eingang angelegt wird. Einige der Skalenmarkierungen sind mit numerischen Werten der Menge versehen, die vom Ausgang der Messung geliefert wird. Diese Markierungen werden numerisch.

Die SI-Skala hat einen Anfangs- und einen Endwert. Sie entsprechen dem kleinsten und größten Wert der Messgröße, die auf der SI-Skala abgelesen werden können. Beim Messen wird die Anzeige vom Anzeigegerät abgelesen. Jedes SI ist durch eine Reihe von Indikationen und eine Reihe von Messungen gekennzeichnet. Anzeigebereich ist der Wertebereich der SI-Skala, begrenzt durch ihre Anfangs- und Endteilung . Messbereich wird der Wertebereich einer physikalischen Größe (PV) genannt, innerhalb dessen die zulässigen Fehlergrenzen des SI normiert sind. Die Werte der Größe, die den Bereich von unten und oben (links und rechts) begrenzen, werden als untere bzw. obere Messgrenze bezeichnet. Der Messbereich ist immer kleiner oder gleich dem Lesebereich.

Messaufbau- dies ist ein Satz von funktionell kombinierten Messgeräten (Messgeräte, Messumformer, Messgeräte), die dazu bestimmt sind, Messinformationssignale zu erzeugen und kompakt angeordnet sind.

Messeinrichtungen werden in Laboratorien für wissenschaftliche Forschung, zur Qualitätskontrolle von Materialien eingesetzt.

Messaufbau- eine Reihe von Messumformern, Messinstrumenten und Hilfsgeräten, die durch Kommunikationskanäle miteinander verbunden sind und dazu bestimmt sind, Informationen zu generieren, die für die automatische Verarbeitung, Übertragung und Verwendung in Steuersystemen geeignet sind.

Alle SI nach den ausgeführten metrologischen Funktionen werden in Normale, Gebrauchsnormale und Gebrauchs-SI unterteilt.

Standardeinheit der physikalischen Größe- Dies ist ein SI (oder ein Satz von SI), das die Reproduktion und Speicherung einer Einheit gewährleistet, um ihre Größe gemäß dem in der vorgeschriebenen Weise amtlich zugelassenen Messgerät auf untergeordnete Messgeräte zu übertragen. Ein Gebrauchsnormal ist ein SI, das dazu dient, andere Messgeräte gegen diese zu verifizieren oder zu kalibrieren und als Gebrauchsnormal zugelassen ist.

Überprüfung- dies ist die Feststellung des Messfehlers von Messgeräten durch die messtechnische Stelle und die Feststellung ihrer Gebrauchstauglichkeit.

Funktionierende Messgeräte ist der SI, der in technischen Messungen verwendet wird.

Überprüfungsschema- Dies ist ein ordnungsgemäß genehmigtes Dokument, das die Mittel, Methoden und Genauigkeit für die Übertragung der Größe von Einheiten vom Standard auf das Arbeits-SI festlegt. Der Hauptteil des Überprüfungsschemas ist die messtechnische Kette der Übertragung von Einheitsgrößen vom Primärnormal durch ein funktionierendes Messgerät.

Messmethoden.

Messmethoden (MI)- eine Möglichkeit, ein Messergebnis durch Anwendung der Messprinzipien und -mittel zu erhalten.

MI sind unterteilt in:

· Direkte Bewertungsmethode - Der Wert der Messgröße wird direkt vom Ablesegerät des direkt wirkenden Messgeräts übernommen.

Der Vorteil liegt in der Geschwindigkeit der Messungen, die es für den praktischen Einsatz unverzichtbar macht. Der Nachteil ist die begrenzte Genauigkeit.

· Vergleichsmethode messen – Der gemessene Wert wird mit dem durch die Messung reproduzierten Wert verglichen. Beispiel: Längenmessung mit einem Lineal.

Der Vorteil ist eine höhere Messgenauigkeit als bei der direkten Auswertemethode. Der Nachteil ist der große Zeitaufwand für die Auswahl der Maßnahmen.

· Widerspruchsverfahren - der gemessene Wert und der durch die Messung wiedergegebene Wert wirken gleichzeitig auf die Vergleichseinrichtung, mit deren Hilfe das Verhältnis zwischen diesen Größen hergestellt wird.

Beispielsweise ist das Wiegen auf gleicharmigen Waagen, bei denen die Masse gemessen wird, definiert als die Summe der Masse der Gewichte, die es ausbalancieren, und der Ablesungen auf der Skala der Waage.

Der Vorteil ist eine Verringerung des Einflusses von Faktoren auf die Messergebnisse, die die Verzerrung der Messinformationssignale beeinflussen. Der Nachteil ist die Verlängerung der Wägezeit.

· Differential (Differenz)-Methode - gekennzeichnet durch die Differenz zwischen gemessenem und bekanntem (reproduzierbarem Maß) Wert. Zum Beispiel die Messung durch Vergleich mit einem Gebrauchsnormal auf einem Kompator, die bei der Überprüfung von Längenmaßen durchgeführt wird.

Der Vorteil besteht darin, dass Ergebnisse mit hoher Genauigkeit erhalten werden, sogar mit relativ groben Mitteln zum Messen der Differenz.

· Null-Methode - eine Vergleichsmethode mit einer Maßnahme, bei der die resultierende Auswirkung der Exposition gegenüber dem Vergleichsmittel auf Null gebracht wird.

· Match-Methode - ein Vergleichsverfahren mit einem Maß, bei dem die Differenz zwischen den Werten des erforderlichen und reproduzierbaren Größenmaßes anhand des Zusammentreffens von Skalenstrichen oder periodischen Signalen gemessen wird.

Vorteil - Mit der Methode können Sie die Vergleichsgenauigkeit mit der Messung erheblich erhöhen. Der Nachteil sind die Kosten für den Erwerb komplexerer Medien und die Notwendigkeit, dass der Bediener über professionelle Fähigkeiten verfügt.

· Substitutionsmethode - basiert auf einem Vergleich mit einem Maß, bei dem der gemessene Wert durch einen bekannten Wert, ein reproduzierbares Maß, ersetzt wird, wobei alle Bedingungen unverändert bleiben. Zum Beispiel Wägen mit abwechselnder Platzierung der gemessenen Masse und Gewichte auf derselben Waagschale.

Vorteile - Der Messfehler ist gering, da er hauptsächlich durch den Messfehler und die Totzone des Geräts (Null - Anzeige) bestimmt wird. Der Nachteil ist die Notwendigkeit, mehrwertige Maßnahmen anzuwenden.

· Indirektes Messverfahren - Messung der physikalischen Größe eines Elements, verbunden mit einer anderen gewünschten Größe, einer bestimmten funktionalen Abhängigkeit, mit anschließender Berechnung durch Lösen der Kontrolle. Indirekte Methoden sind in chemischen Testverfahren weit verbreitet.

Vorteile - die Fähigkeit, Mengen zu messen, für die es keine direkten Bewertungsmethoden gibt oder die keine zuverlässigen Ergebnisse liefern oder mit erheblichen Kosten verbunden sind. Nachteile – erhöhter Zeit- und Kostenaufwand für die Messung.

Messung einer physikalischen Größe- eine Reihe von Operationen zur Verwendung eines technischen Mittels, das eine Einheit einer physikalischen Größe speichert, ein Verhältnis (in expliziter oder impliziter Form) der gemessenen Größe zu ihrer Einheit liefert und den Wert dieser Größe erhält.

Im einfachsten Fall wird durch Anwenden eines Lineals mit Teilungen auf ein beliebiges Teil seine Größe mit der vom Lineal gespeicherten Einheit verglichen und nach dem Zählen der Wert des Werts (Länge, Höhe, Dicke und andere Parameter von Teil) erhalten wird. Mit Hilfe eines Messgerätes wird die Größe des in die Bewegung des Zeigers umgerechneten Wertes mit der auf der Skala dieses Gerätes gespeicherten Einheit verglichen und abgelesen.

Die Definition des Begriffs "Messung" erfüllt die allgemeine Maßgleichung, die für die Ordnung des Begriffssystems in der Metrologie wesentlich ist. Es berücksichtigt die technische Seite (eine Reihe von Operationen), zeigt das messtechnische Wesen der Messungen (Vergleich mit der Einheit) und zeigt den erkenntnistheoretischen Aspekt (Ermittlung des Wertes einer Größe).

Messarten

Messbereich- eine Reihe von Messungen physikalischer Größen, die für einen beliebigen Bereich der Wissenschaft oder Technologie charakteristisch sind und sich durch ihre Spezifität auszeichnen. Hinweis - Es gibt eine Reihe von Messbereichen: mechanisch, magnetisch, akustisch, Messungen ionisierender Strahlung usw.

Art der Messung- ein Teil des Messbereichs, der seine eigenen Eigenschaften hat und sich durch die Gleichmäßigkeit der Messwerte auszeichnet. BEISPIEL Im Bereich der elektrischen und magnetischen Messungen können folgende Arten von Messungen unterschieden werden: Messungen des elektrischen Widerstands, der elektromotorischen Kraft, der elektrischen Spannung, der magnetischen Induktion usw.

Es gibt mehrere Arten von Messungen.

Je nach Art der Zeitabhängigkeit des Messwertes werden die Messungen eingeteilt in:

statische Messungen;

dynamische Messungen.

Je nach Methode zur Ermittlung der Messergebnisse werden sie unterteilt in:

indirekt;

kumulativ;

gemeinsam.

Entsprechend den Bedingungen, die die Genauigkeit des Ergebnisses bestimmen, werden die Messungen unterteilt in:

messtechnische Messungen;

Kontroll- und Verifizierungsmessungen;

Technische Messungen.

Je nachdem, wie die Ergebnisse ausgedrückt werden:

absolute Messungen;

relative Messungen.

Entsprechend den Eigenschaften des Messgeräts gibt es:

gleiche Maße;

ungleichmäßige Messungen.

Durch die Anzahl der Messungen in einer Messreihe:

Einzelmessungen;

mehrere Messungen.

Messungen unterscheiden sich durch die Art der Informationsgewinnung, durch die Art der Messwertänderungen während des Messvorgangs, durch die Menge der Messinformationen in Bezug auf die Haupteinheiten.

Je nach Art der Informationsbeschaffung werden die Messungen in direkte, indirekte, kumulative und gemeinsame Messungen unterteilt.

Direkte Messungen sind ein direkter Vergleich einer physikalischen Größe mit ihrem Maß. Beispielsweise wird bei der Bestimmung der Länge eines Objekts mit einem Lineal der gewünschte Wert (ein quantitativer Ausdruck des Längenwerts) mit einem Maß, also einem Lineal, verglichen.

Indirekte Messungen - unterscheiden sich von direkten dadurch, dass der gewünschte Wert einer Größe auf der Grundlage der Ergebnisse direkter Messungen solcher Größen ermittelt wird, die mit der gewünschten spezifischen Abhängigkeit verbunden sind. Wenn Sie also die Stromstärke mit einem Amperemeter und die Spannung mit einem Voltmeter messen, dann können Sie nach dem bekannten funktionalen Zusammenhang aller drei Größen die Leistung des Stromkreises berechnen.

Aggregierte Messungen - sind mit der Lösung eines Gleichungssystems verbunden, das aus den Ergebnissen gleichzeitiger Messungen mehrerer homogener Größen zusammengestellt wurde. Die Lösung des Gleichungssystems ermöglicht die Berechnung des gewünschten Wertes.

Gemeinsame Messungen sind Messungen von zwei oder mehr inhomogenen physikalischen Größen, um die Beziehung zwischen ihnen zu bestimmen.

Bei der Messung verschiedener Parameter und Kenngrößen im Bereich der Elektrotechnik werden häufig Summen- und Verbundmessungen eingesetzt.

Je nach Art der Messwertänderung während des Messvorgangs unterscheidet man statistische, dynamische und statische Messungen.

Statistische Messungen sind mit der Bestimmung der Eigenschaften von zufälligen Prozessen, Schallsignalen, Geräuschpegeln usw. verbunden. Statische Messungen finden statt, wenn der Messwert praktisch konstant ist.

Dynamische Messungen sind mit solchen Größen verbunden, die während des Messvorgangs bestimmten Änderungen unterliegen. Ideale statische und dynamische Messungen sind in der Praxis selten.

Je nach Menge der Messinformationen werden Einzel- und Mehrfachmessungen unterschieden.

Einzelmessungen sind eine Messung einer Größe, d.h. die Anzahl der Messungen ist gleich der Anzahl der gemessenen Größen. Die praktische Anwendung dieser Art der Messung ist immer mit großen Fehlern verbunden, daher sollten mindestens drei Einzelmessungen durchgeführt und das Endergebnis als arithmetisches Mittel gefunden werden.

Mehrfachmessungen sind durch ein Überschreiten der Anzahl der Messungen der Anzahl der Messwerte gekennzeichnet. Der Vorteil der Mehrfachmessung ist eine deutliche Reduzierung des Einflusses von Zufallsfaktoren auf den Messfehler. messtechnische Skala

Messen ist die experimentelle Bestimmung des Zahlenwerts einer physikalischen Größe in anerkannten Einheiten mit speziellen technischen Messgeräten.

Das Messergebnis ist der numerische Wert einer physikalischen Größe in akzeptierten Einheiten, der durch Messung erhalten wird.

Messgeräte sind technische Mittel, die bei Messungen verwendet werden und genormte metrologische Eigenschaften haben. Die wichtigsten Arten von Messgeräten sind:

Messgeräte;

Messumformer;

Messinstrumente;

Informationsmesssysteme.

Zur Bestimmung des Messfehlers sind normierte messtechnische Eigenschaften technischer Mittel erforderlich.

Ein Maß ist ein Messmittel, das dazu bestimmt ist, eine physikalische Größe einer bestimmten Größe, ausgedrückt in akzeptierten Einheiten, wiederzugeben. Beispielsweise ist ein Gewicht ein Massemaß, ein Messwiderstand ein Maß für den elektrischen Widerstand, ein Lineal ein Längenmaß usw.

Messgerät - ein Messwerkzeug, das entwickelt wurde, um ein Signal von Messinformationen in einer Form zu erzeugen, die der direkten Wahrnehmung zugänglich ist. Je nach Art der Indikationen unterscheiden sie:

anzeigende Messgeräte;

Aufnahmemessgeräte.

Indikative Messgeräte - Geräte, die nur das Ablesen von Messwerten ermöglichen.

Registrierende Messgeräte - Geräte, bei denen die Möglichkeit der Messwerterfassung vorgesehen ist. Ein Aufzeichnungsgerät, in dem Messwerte in Form eines Diagramms aufgezeichnet werden, wird als Selbstaufzeichnungsgerät bezeichnet, und ein Gerät, in dem digitale Messwerte ausgedruckt werden, wird als Druckgerät bezeichnet.

Je nach Form der Beweisführung gibt es:

Analoge Messgeräte;

Digitale Messgeräte.

Analoge Messgeräte sind Geräte, die Informationen als kontinuierliche Funktion des Messwerts darstellen.

Digitale Messgeräte sind Geräte, die Informationen in Form von getrennten diskreten Signalen in digitaler Form darstellen.

Ein Messumformer ist ein Messwerkzeug, das entwickelt wurde, um ein Signal von Messinformationen in einer Form zu erzeugen, die für die Verarbeitung, Speicherung, weitere Umwandlung oder Übertragung geeignet ist, aber für die direkte Wahrnehmung unzugänglich ist. Messumformer werden je nach Verwendungszweck und ausgeführten Funktionen in Primär-, Zwischen-, Übertragungs-, Skalierungs- usw. unterteilt.

Ein Messgerät ist ein Messgerät, das Messgeräte und Messumformer umfasst.

Ein Informationsmesssystem ist ein Messwerkzeug mit Mehrkanalmessungen und -steuerung und manchmal mit Informationsverarbeitung nach einem bestimmten Algorithmus.

Messgeräte werden je nach Verwendungszweck in drei Kategorien eingeteilt:

Arbeitskräfte;

exemplarisch;

Normen.

Arbeiter nennen die Messgeräte, die für alltägliche Messungen verwendet werden. Sie sind in Labor und Technik unterteilt. Labormessgeräte haben eine erhöhte Genauigkeit.

Beispielhafte Messinstrumente sind für die Überprüfung und Kalibrierung von Arbeitsmaßen, Messinstrumenten und Wandlern ausgelegt.

Standards sind für die Reproduktion und Speicherung von Maßeinheiten mit der höchsten Genauigkeit bestimmt, die auf einem bestimmten Entwicklungsstand von Wissenschaft und Technologie erreichbar ist.

Messungen werden je nach Anforderungen an die Genauigkeit der Ergebnisse unterteilt in:

Labor;

Technisch.

Labormessungen zeichnen sich durch eine erhöhte Genauigkeit aus und werden sowohl bei der Durchführung von Forschungsarbeiten als auch bei der Überprüfung von Messgeräten durchgeführt.

Technische Messungen haben eine relativ geringe Genauigkeit und werden durchgeführt, um den Betrieb verschiedener Geräte zu kontrollieren.

Gemäß der Methode zum Erhalten des numerischen Werts des gewünschten Werts werden Messungen in drei Arten unterteilt:

Direkte Messungen;

Indirekte Messungen;

Gemeinsame oder kumulative Messungen.

Bei Direktmessungen wird das Ergebnis direkt aus den Messwerten der Messgeräte gewonnen. Beispiele für direkte Messungen: Messen der Länge mit einem Messschieber, Temperatur mit einem Thermometer, Druck mit einem Manometer, Kraft mit einem Dynamometer, Zeit mit einer Stoppuhr usw.

Bei indirekten Messungen wird das Ergebnis auf der Grundlage einer bekannten Beziehung zwischen der zu bestimmenden Größe und einigen anderen Größen gefunden, die wiederum durch direkte Messungen gefunden werden.

Bei Verbund- und Summenmessungen werden die benötigten Größen durch Lösen eines Gleichungssystems ermittelt. In diesem Fall werden die numerischen Koeffizienten und einige Terme der in diesem System enthaltenen Gleichungen als Ergebnis direkter oder indirekter Messungen gefunden.

Der Unterschied zwischen Verbund- und Summenmessungen besteht darin, dass im ersten Fall bei der Ermittlung des Sollwerts mehrere andere unterschiedliche Größen und im zweiten Fall mehrere andere ähnliche Größen gemessen werden.

Jede Messung basiert auf einigen physikalischen Phänomenen.

Das Messprinzip ist die Gesamtheit physikalischer Phänomene, die Messungen zugrunde liegen.

Eine Messmethode ist eine Reihe von Methoden zur Verwendung von Messinstrumenten und Messprinzipien. Es gibt zwei Hauptmessmethoden:

Methode der direkten Bewertung;

Vergleichsmethode messen.

Die Methode der direkten Auswertung besteht darin, den Sollwert durch die Leseeinrichtung des Messgeräts zu ermitteln.

Die Methode des Vergleichs mit einem Maß besteht darin, dass der gemessene Wert mit dem Wert verglichen wird, der durch das entsprechende Maß wiedergegeben wird. Der Vergleich kann direkt oder über andere Größen erfolgen, die in eindeutigem Zusammenhang mit dem gemessenen Wert und dem durch die Messung reproduzierten Wert stehen. Beim direkten Vergleich wird die Vergleichsmethode auch Oppositionsmethode genannt, beim Vergleich über andere Größen indirekte Vergleichsmethode oder Substitutionsmethode.

Entsprechend der Messmethode wird die Vergleichsmethode unterteilt in

Null-Methode;

Differenz- oder Differentialverfahren;

Match-Methode.

Bei der Nullmethode wird die Wirkung der gemessenen Größe durch die Wirkung der bekannten Größe vollständig ausgeglichen. Ein Beispiel für ein Nullmessverfahren ist die Massemessung mit einem Waagebalken.

Bei der Differenz- oder Differentialmethode findet kein vollständiger Abgleich statt, und die Differenz zwischen den verglichenen Werten wird vom Messgerät geschätzt. Der Wert der gemessenen Größe wird in diesem Fall nicht nur durch den von der Messung wiedergegebenen Wert, sondern auch durch die Ablesungen des Instruments bestimmt.

Das Matching-Verfahren besteht darin, dass der Pegel eines Signals, das eindeutig dem Wert des Sollwerts zugeordnet ist, mit dem Pegel desselben Signals verglichen wird, das jedoch durch das entsprechende Maß bestimmt wird. Durch die Koinzidenz der Pegel dieser Signale wird der Wert des Messwertes beurteilt (stroboskopischer Tachometer).

5.2. Metrologische Eigenschaften von Messgeräten.

Die metrologischen Eigenschaften von Messgeräten sind die Eigenschaften, die es ermöglichen, ihre Eignung zum Messen in einem bestimmten Bereich mit einer bestimmten Genauigkeit zu beurteilen.

Die wichtigsten messtechnischen Merkmale sind:

1) Messbereich;

2) Fehler von Messgeräten;

3) Empfindlichkeitsschwelle des Messgeräts oder Wandlers;

4) Variation des Messgeräts oder Wandlers.

Innerhalb des Messbereichs wird der Zusammenhang zwischen den Signalen am Eingang X und am Ausgang Y der Messgeräte durch die Abhängigkeit Y=f(X) bestimmt, die als statische Kennlinie der Messgeräte bezeichnet wird. Bei anzeigenden Instrumenten wird die statische Kennlinie durch eine Skala festgelegt, daher wird diese Abhängigkeit auch Instrumentenskalengleichung genannt.

Bei Messumformern spielt der Wandlungsbereich die gleiche Rolle wie der Messbereich und bei manchen Messarten der Nennwert der von ihnen wiedergegebenen Größen.

Für alle Messgeräte sind die Grenzen der zulässigen Grund- und Zusatzfehler festgelegt.

Als Grenze des zulässigen Grundfehlers wird der größte (ohne Berücksichtigung des Vorzeichens) Grundfehler des Messgerätes bezeichnet, bei dem es noch als tauglich und betriebsfähig erkannt wird.

Die Grenze des zulässigen Zusatzfehlers ist der größte Zusatzfehler des Messgerätes, bei dem es noch als tauglich und betriebsfähig erkannt wird.

Messgeräten werden Genauigkeitsklassen zugeordnet, deren Symbol mit dem Wert des angegebenen zulässigen Grundfehlers in Prozent ausgedrückt übereinstimmt. Die Genauigkeitsklasse k wird durch eine Zahl aus der folgenden Reihe k = (1; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0>10 p, wobei p = 1; 0; -1; -2...

Zu beachten ist, dass Messgeräte mit mehreren Messbereichen mehrere Genauigkeitsklassen haben können.

Die Empfindlichkeitsschwelle ist die kleinste Änderung im Wert der Messgröße, die die geringste zur Registrierung verfügbare Änderung des Messwerts des Messgeräts oder des Ausgangssignals des Wandlers verursachen kann.

Eine Variation eines Messgeräts oder Wandlers ist die größte Differenz in den Messwerten des Instruments oder die größte Differenz zwischen den Ausgangssignalen des Wandlers, die dem gleichen Wert des Eingangssignals entsprechen, in einem Fall jedoch mit einem sanften Anstieg erhalten werden, und im anderen - mit einem sanften Abfall des Messwertes.

In der Forschungspraxis besteht sehr oft die Notwendigkeit, zeitlich veränderliche Größen zu messen, d.h. . unter dynamischen Bedingungen. Die Ergebnisse solcher Messungen werden durch einen zusätzlichen Fehler aufgrund der dynamischen Verhältnisse verfälscht. Diese Fehlerkomponente wird als dynamischer Fehler bezeichnet und stellt die Differenz zwischen dem Fehler von Messgeräten unter dynamischen Bedingungen und dem entsprechenden Fehler unter statischen Bedingungen dar. Der Grund für das Auftreten eines dynamischen Fehlers ist die Trägheit der Messgeräte. Aufgrund dieser Trägheit kommt es bei der Erfassung der Momentanwerte der Messgröße zu einer Verzögerung der Messwerte.