VENÄJÄN FEDERATION VALTION LAITOSTEN OPETUSMINISTERIÖ

KUZBAS STATE TECHNICAL UNIVERSITY Työstökoneiden ja työkalujen laitos

METROLOGIA

FYSIKAALISET MÄÄRÄT MITTAUSMENETELMÄT JA VÄLINEET

Opintojakson "Metrologia, standardointi ja sertifiointi" laboratoriotyön ohjeet erikoisalan 120200 "Metallinleikkauskoneet ja -työkalut" 120219 "Laadunhallinta, sertifiointi ja laitelisensointi" opiskelijoille

Kokoanut N.G. Rozenko

Hyväksytty laitoksen kokouksessa pöytäkirja nro 5 30.10.2002

Sähköinen kopio on tallennettu KuzGTU:n päärakennuksen kirjastoon

Kemerovo 2003

määrät, menetelmät, tekniikat sekä mittauslaitteet tuotannon metrologiseen tukeen.

2. TEOREETTISET MÄÄRÄYKSET Fysikaalinen määrä on yksi fyysisen esineen ominaisuuksista.

projekti, fyysinen järjestelmä, ilmiö tai prosessi. Laadullisesti tämä ominaisuus on yksi monille fyysisille objekteille, mutta kvantitatiivisesti se on yksilöllinen jokaiselle niistä. Tietylle aineelliselle esineelle, järjestelmälle, ilmiölle tai prosessille ominaista fyysisen suuren kvantitatiivista varmuutta kutsutaan fysikaalisen suuren kooksi. Fysikaalisen suuren arvo muodostuu ilmaisemalla fyysinen suure sille hyväksyttyjen yksiköiden määränä.

Fysikaalisen suuren arvoa, joka ihannetapauksessa kuvaa vastaavaa fyysistä määrää laadullisesti ja kvantitatiivisesti, kutsutaan suuren todelliseksi arvoksi. Se voidaan korreloida absoluuttisen totuuden käsitteen kanssa ja se voidaan saada vain loputtoman mittausprosessin tuloksena menetelmien ja mittauslaitteiden loputtomalla parannuksella.

Fysikaalisen suuren todellinen arvo on kokeellisesti saatu fyysisen suuren arvo ja niin lähellä todellista arvoa, että sitä voidaan käyttää sen sijaan määritetyssä mittaustehtävässä.

Fysikaalisten suureiden joukkoa, joka on muodostettu hyväksyttyjen periaatteiden mukaisesti, kutsutaan fysikaalisten suureiden järjestelmäksi.

Fysikaalisten suureiden järjestelmässä jotkin suureet katsotaan itsenäisiksi, kun taas toiset määritetään riippumattomien suureiden funktioiksi.

Fyysistä suuretta, joka sisältyy suureiden järjestelmään ja joka on ehdollisesti hyväksytty riippumattomaksi tämän järjestelmän muista suureista, kutsutaan pääfysikaaliseksi suureksi.

Fyysistä suuretta, joka sisältyy suureiden järjestelmään ja määritellään tämän järjestelmän perussuureiden kautta, kutsutaan johdannaisfysikaaliseksi suureksi.

Fyysisen suuren mittaus on joukko operaatioita, joilla käytetään teknisiä välineitä, jotka tallentavat fyysisen suuren yksikön varmistaen, että suhde löytyy eksplisiittisestä tai implisiittisestä

mitatun suuren eksplisiittinen muoto sen yksiköineen ja tämän suuren arvon saaminen. Jos sarja minkä tahansa arvon mittauksia tehdään saman tarkkuuden mittauslaitteilla samoissa olosuhteissa samalla tarkkuudella, niin tällaisia ​​mittauksia kutsutaan tasatarkkuuksiksi. Jos sarja minkä tahansa arvon mittauksia tehdään mittauslaitteilla, joiden tarkkuus ja (tai) eri olosuhteissa eroavat, niin tällaisia ​​mittauksia kutsutaan epätasa-arvoisiksi mittauksiksi.

Jos mittaus suoritetaan kerran, sitä kutsutaan yksittäiseksi. Mittausta kutsutaan monikerroksiseksi, jos samankokoista fyysistä suuretta mitattaessa tulos saadaan useista peräkkäisistä mittauksista, ts. koostuu useista yksittäisistä mittauksista.

Staattinen mittaus on fyysisen suuren mittaus, joka on otettu tietyn mittaustehtävän mukaisesti muuttumattomana mittausajan kuluessa.

Dynaaminen mittaus on fysikaalisen suuren mittaus, jonka koko muuttuu.

Yhden tai useamman perussuureen suoriin mittauksiin ja (tai) fyysisten vakioarvojen käyttöön perustuvaa mittausta kutsutaan absoluuttiseksi mittaukseksi. Esimerkiksi voiman F = m g mittaus perustuu päämassaarvon - m käyttöön

ja käyttämällä fyysistä vakiota g massan mittauspisteessä. Suhteellinen mitta on suuren suhteen mittaus

samannimisen arvo, joka toimii yksikön roolissa, tai arvon muutoksen mittaus suhteessa samannimisen arvoon alkuperäisenä.

Mittausta, jossa fyysisen suuren alkuarvo saadaan suoraan, kutsutaan suoraksi mittaukseksi. Esimerkiksi osan pituuden mittaaminen mikrometrillä, virran voimakkuuden mittaaminen ampeerimittarilla, massa asteikolla.

Jos fyysisen suuren haluttu arvo määritetään muiden, haluttuun suureen toiminnallisesti liittyvien fyysisten suureiden suorien mittausten perusteella, niin tällaisia ​​mittauksia kutsutaan epäsuoriksi. Esimerkiksi sylinterimäisen kappaleen tiheys D voidaan määrittää massan m, korkeuden h ja sylinterin halkaisijan d suorien mittausten tulosten perusteella, suhteutettuna tiheyteen yhtälön avulla.

	0,25π d 2 h

Usean samannimisen suuren samanaikaisia ​​mittauksia, joissa määrien halutut arvot määritetään ratkaisemalla yhtälöjärjestelmä, joka saadaan mittaamalla näitä määriä eri yhdistelmissä, kutsutaan kumulatiivisiksi mittauksiksi. Esimerkiksi joukon yksittäisten painojen massan arvo määräytyy yhden painon massan tunnetun arvon ja erilaisten painoyhdistelmien massojen mittaustulosten (vertailujen) perusteella.

Jos kahta tai useampaa samannimistä suuretta mitataan samanaikaisesti niiden välisen suhteen määrittämiseksi, tällaisia ​​mittauksia kutsutaan yhteisiksi.

Mittaustyyppi on osa mittausaluetta, jolla on omat ominaisuutensa ja joka erottuu mittausarvojen tasaisuudesta. Esimerkiksi sähköisten ja magneettisten mittausten alalla voidaan erottaa seuraavat mittaustyypit: sähkövastuksen, sähkömotorisen voiman, sähköjännitteen, magneettisen induktion mittaukset jne.

Mittausten alalaji on osa mittaustyyppiä, joka korostaa homogeenisen suuren mittauksen piirteitä (alueittain, suuren koon mukaan jne.) Esimerkiksi pituutta mitattaessa suurien pituuksien mittaukset (in. kymmeniä, satoja, tuhansia kilometrejä) tai erittäin pienten pituuksien mittauksia - kalvonpaksuuksia.

Mittauslaitteet ovat erityisesti mittauksiin suunniteltuja teknisiä välineitä. Mittalaitteet sisältävät mittauslaitteet ja niiden yhdistelmät (mittajärjestelmät, mittauslaitteistot), mittaustarvikkeet, mittauslaitteistot.

Mittauslaitteella tarkoitetaan mittauksiin tarkoitettua teknistä laitetta, jolla on normalisoidut metrologiset ominaisuudet, joka toistaa ja (tai) tallentaa fyysisen suuren yksikön, jonka koon oletetaan pysyvän muuttumattomana määritetyn virheen sisällä tunnetun ajanjakson ajan.

Toimiva mittauslaite on mittauslaite, joka on tarkoitettu mittauksiin, jotka eivät liity yksikkökoon siirtämiseen muihin mittalaitteisiin.

Päämittauslaite on fyysisen suuren mittausväline, jonka arvo tulee saada mittaustehtävän mukaisesti.

Apumittauslaite on sen fyysisen suuren mittalaite, jonka vaikutus päämittauslaitteeseen tai mittauskohteeseen on otettava huomioon vaaditun tarkkuuden mittaustulosten saamiseksi. Esimerkiksi lämpömittari kaasun lämpötilan mittaamiseen, kun mitataan kaasun tilavuusvirtaa.

Mittauslaitetta kutsutaan automaattiseksi, jos se ilman henkilön välitöntä osallistumista tekee mittauksia ja kaikkia mittaustulosten käsittelyyn, niiden rekisteröintiin, tiedonsiirtoon tai ohjaussignaalin tuottamiseen liittyviä toimia. Automaattiseen tuotantolinjaan rakennettua automaattista mittalaitetta kutsutaan mittauskoneeksi tai ohjauskoneeksi. Erilaisia ​​ohjaus- ja mittauskoneita, joille on ominaista hyvät käsittelyominaisuudet, suuret liike- ja mittausnopeudet, kutsutaan mittausrobotteiksi.

Mittauslaitetta kutsutaan automatisoiduksi, jos se suorittaa automaattisesti yhden tai osan mittausoperaatioista. Esimerkiksi barografi mittaa ja tallentaa painetta; sähköenergiamittari mittaa ja tallentaa tiedot suoriteperusteisesti.

Fyysisen suuren mitta on mittauslaite, joka on suunniteltu toistamaan ja (tai) tallentamaan yhden tai useamman tietyn parametrin fyysinen määrä, jonka arvot ilmaistaan ​​vahvistetuissa yksiköissä ja tunnetaan vaaditulla tarkkuudella.

On olemassa seuraavan tyyppisiä toimenpiteitä.

1. Yksiselitteinen mitta on mitta, joka toistaa samankokoisen fyysisen suuren (esimerkiksi 1 kg:n painon).

2. Moniarvoinen mitta on mitta, joka toistaa erikokoisen fyysisen suuren (esimerkiksi katkoviivan pituuden).

3. Mittasarja on saman fyysisen suuren erikokoisten mittojen sarja, joka on tarkoitettu käytännön käyttöön sekä yksittäin että erilaisina yhdistelminä (esimerkiksi joukko mittarilohkoja).

4. Mittalaatikko on mittasarja, joka on rakenteellisesti yhdistetty yhdeksi laitteeksi, jossa on laitteita niiden yhdistämiseksi eri yhdistelmissä (esimerkiksi sähkövastuslaatikko).

Mittaussarja on mittauslaite, joka on suunniteltu saamaan fyysisen suuren mittausarvot tietyllä alueella. Mittausarvon arvojen ilmoitusmenetelmän mukaan mittauslaitteet jaetaan osoittaviin ja tallentaviin. Toimenpiteen mukaan mittauslaitteet jaetaan integroiviin ja summaaviin. Tarjolla on myös suoratoimilaitteita ja vertailulaitteita, analogisia ja digitaalisia laitteita, itseäänitys- ja tulostuslaitteita.

Joukkoa toiminnallisesti yhdistettyjä mittoja, mittalaitteita, mittausantureita ja muita laitteita, jotka on suunniteltu mittaamaan yhtä tai useampaa fyysistä suuretta ja jotka sijaitsevat yhdessä paikassa, kutsutaan mittauslaitteistoksi. Todentamiseen käytettyä mittausasetusta kutsutaan kalibrointiasetukseksi. Standardiin kuuluvaa mittausasetusta kutsutaan referenssiasetukseksi. Joitakin suuria mittalaitteita kutsutaan mittauskoneiksi. Mittakoneet on suunniteltu fyysisten suureiden tarkkoihin mittauksiin. Esimerkiksi voimanmittauskone, suurten pituuksien mittaamiseen tarkoitettu kone teollisessa tuotannossa, jakokone, koordinaattimittauskone.

Mittausjärjestelmä on joukko toiminnallisesti integroituja toimenpiteitä, mittauslaitteita, mittausantureita, tietokoneita ja muita teknisiä välineitä, jotka on sijoitettu ohjatun kohteen eri kohtiin yhden tai useamman tälle esineelle ominaisen fyysisen suuren mittaamiseksi ja mittaussignaalien tuottamiseksi eri tarkoituksiin. . Mittausjärjestelmät on jaettu käyttötarkoituksen mukaan mittausinformaatio-, mittausohjausjärjestelmiin jne. Mittausjärjestelmää, joka konfiguroidaan uudelleen mittaustehtävän muutoksen mukaan, kutsutaan joustavaksi mittausjärjestelmäksi.

Vakionäyte on näyte aineista tai materiaalista, jonka yhden tai useamman suuren arvot on määritetty metrologisen sertifioinnin tuloksena ja jotka kuvaavat tämän aineen tai materiaalin ominaisuutta tai koostumusta. Ero tehdään omaisuusstandardien ja kokoonpanostandardien välillä. Esimerkki ominaisuusstandardista on suhteellinen permittiivisyysstandardi. Aineiden ja materiaalien ominaisuuksien standardinäytteet metrologisiin tarkoituksiin toimivat yksiselitteisinä mittareina. Niitä voidaan käyttää työstandardeina mitoituksen kanssa

valtion varmennusjärjestelmän mukaan. Esimerkki koostumusstandardista on hiiliteräksen koostumusstandardi.

Mittausanturi on tekninen työkalu, jolla on normalisoidut metrologiset ominaisuudet ja jolla muunnetaan mitattu määrä toiseksi suureksi tai mittaussignaaliksi, joka on kätevä prosessointia, tallennusta, lisämuunnoksia, näyttöä tai lähetystä varten. Mittausanturi voi olla osa mittauslaitetta, mittauskokoonpanoa, mittausjärjestelmää jne., tai sitä voidaan käyttää yhdessä minkä tahansa mittauslaitteen kanssa. Muunnoksen luonteen mukaan erotetaan analogia-, digitaali-analogia- ja analogia-digitaalimuuntimet. Ensisijaiset ja välianturit erotetaan paikan mukaan mittauspiirissä. Muuntimet ovat myös suurikokoisia ja lähettäviä.

Esimerkkejä muuntimesta.

1. Termopari lämpösähköisessä lämpömittarissa;

2. Sähköpneumaattinen muunnin.

Ensisijainen mittausanturi on mittausanturi, johon mitattava fyysinen suure vaikuttaa suoraan. Esimerkiksi lämpöpari lämpösähköisessä lämpömittaripiirissä.

Anturi on rakenteellisesti erillinen ensisijainen muunnin, josta vastaanotetaan mittaussignaaleja.

Vertailutyökalu on tekninen työkalu tai erityisesti luotu ympäristö, jonka avulla on mahdollista vertailla homogeenisten suureiden mittoja tai mittauslaitteiden lukemia keskenään.

Esimerkkejä vertailukeinoista.

1. Vipuvaaka, jonka toiseen kuppiin on asennettu referenssipaino ja toiselle kalibroitu.

2. Kalibrointineste referenssi- ja työhydrometrien vertailuun.

3. Termostaatin luoma lämpötilakenttä lämpömittarin lukemien vertailua varten.

4. Kompressorin luoman väliaineen paine voidaan mitata samanaikaisesti kalibroidulla ja referenssipainemittarilla; vertailulaitteen lukemien perusteella testattava laite kalibroidaan.

Vertailulaite on vertailutyökalu, joka on suunniteltu vertailemaan homogeenisten suureiden mittoja. Esimerkiksi vipuvaa'at.

Sopivaksi tunnustamaa ja valtuutetun laitoksen käyttöön hyväksymää mittauslaitetta kutsutaan laillistetuksi mittausvälineeksi.

Maan valtion standardeista tulee sellaisia, kun kansallinen standardointi- ja metrologiaelin on hyväksynyt ensisijaiset standardit. Sarjatuotantoon tarkoitetut käyttömittalaitteet laillistetaan hyväksymällä mittauslaitteen tyyppi.

Mittaustarvikkeet ovat apuvälineitä, jotka tarjoavat tarvittavat olosuhteet mittausten suorittamiseen vaaditulla tarkkuudella. Esimerkkejä mittaustarvikkeista ovat termostaatit, barometrit, tärinänvaimennusperustukset, sähkömagneettiset suojalaitteet, instrumenttijalustat jne.

Indikaattori on tekninen työkalu tai aine, joka on suunniteltu määrittämään fyysisen suuren olemassaolo tai ylittämään sen kynnysarvon. Signaalin läheisyysilmaisinta kutsutaan nollaosoittimeksi.

Esimerkkejä indikaattoreista.

1. Oskilloskooppi toimii indikaattorina mittaussignaalien olemassaolosta tai puuttumisesta.

2. Lakmuspaperi tai muut aineet kemiallisissa reaktioissa.

3. Ionisoivan säteilyn ilmaisimen valo- tai äänimerkki, jos säteilytaso ylittää kynnysarvon.

Mittauslaitteiden metrologinen ominaisuus on yhdestä mittauslaitteiden ominaisuuksista, joka vaikuttaa mittaustulokseen ja sen virheeseen. Jokaiselle mittauslaitetyypille määritellään niiden metrologiset ominaisuudet. Normatiivisissa ja teknisissä asiakirjoissa määritettyjä metrologisia ominaisuuksia kutsutaan normalisoiduiksi metrologisiksi ominaisuuksiksi ja kokeellisesti määritettyjä todellisiksi metrologisiksi ominaisuuksiksi.

Mittauslaitteen lukemien vaihtelu on ero laitteen lukemissa samassa mittausalueen kohdassa tasaisella lähestymisellä tähän pisteeseen mitatun arvon pienempien ja suurempien arvojen puolelta.

Mittauslaitteiden näyttöalue on mitta-asteikon arvoalue, jota rajoittavat asteikon alku- ja loppuarvot.

Mittauslaitteiden mittausalue on suuren arvoalue, jonka sisällä mittauslaitteiden sallitut virherajat normalisoidaan.

Mittausaluetta alhaalta ja ylhäältä (vasemmalta ja oikealta) rajoittavia suureita kutsutaan alarajaksi ja ylemmäksi mittausrajaksi.

Mitan nimellisarvo on mitalle tai mittaerille valmistuksen aikana annettu määräarvo, esimerkiksi paino, jonka nimellisarvo on 1 kg.

Mitan todellinen arvo on mittarille kalibroinnin tai todentamisen perusteella annettu määrä. Esimerkiksi massayksikön valtion standardin koostumukseen sisältyy platina-iridium-paino, jonka nimellismassaarvo on 1 kg, kun taas sen massan todellinen arvo on 1,000000087 kg, joka on saatu kansainvälisten vertailujen tuloksena. Kansainväliseen paino- ja mittatoimistoon (BIPM) varastoidun kilogramman standardi.

Mittauslaitteen herkkyys on mittauslaitteen ominaisuus, joka määräytyy tämän laitteen lähtösignaalin mittauksen suhteesta sen aiheuttavaan mittausarvon muutokseen. Absoluuttisella ja suhteellisella herkkyydellä on ero. Absoluuttinen herkkyys määritetään kaavalla

jossa X on mitattu arvo.

Herkkyyskynnys on mittauslaitteen ominaisuus fyysisen suuren muutoksen pienimmän arvon muodossa, josta alkaen se voidaan mitata tällä laitteella.

Nollapoikkeama on mittauslaitteen nollasta poikkeava lukema, kun tulosignaali on nolla.

Mittauslaitteen lukemien poikkeama on mittauslaitteen lukemien ajallinen muutos, joka johtuu vaikuttavien suureiden tai muiden tekijöiden muutoksista.

Mittauslaitetyyppi on joukko samaan tarkoitukseen tarkoitettuja mittalaitteita, jotka perustuvat samaan periaatteeseen

toiminnot, joilla on sama suunnittelu ja jotka on valmistettu saman teknisen dokumentaation mukaisesti. Samantyyppisillä mittauslaitteilla voi olla erilaisia ​​muunnelmia (esimerkiksi mittausalueen eroja).

Mittauslaitteen tyyppi on joukko mittalaitteita, jotka on tarkoitettu tietyn fyysisen suuren mittaamiseen. Esimerkiksi ampeerimittarit ja volttimittarit ovat sähkövirran ja jännitteen voimakkuuden mittauslaitteita. Mittauslaitteiden tyyppejä voi olla useita.

Mittauslaitteiden metrologinen käyttökelpoisuus on niiden kunto, jossa kaikki normalisoidut metrologiset ominaisuudet täyttävät asetetut vaatimukset.

Mittauslaitteen metrologisten ominaisuuksien tulosta, joka ylittää vahvistetut rajat, kutsutaan mittauslaitteen metrologiseksi viaksi.

Mittauksen taustalla olevaa fysikaalista ilmiötä tai vaikutusta kutsutaan mittausperiaatteeksi (esimerkiksi painovoiman käyttö massaa punnittaessa).

Mittausmenetelmä on tekniikka tai menetelmäjoukko mitatun fyysisen suuren vertaamiseksi sen yksikköön toteutetun mittausperiaatteen mukaisesti. Mittausmenetelmä on yhdistetty mittauslaitteiden laitteeseen.

Suoran arvioinnin menetelmä on mittausmenetelmä, jossa suuren arvo määritetään suoraan osoittavasta mittauslaitteesta.

Vertailumenetelmä mittaan on mittausmenetelmä, jossa mitattavaa määrää verrataan mittalla toistettavissa olevaan suureen. Esimerkiksi massan mittaukset vaaka-asteikolla painojen kanssa (massan mittaukset tunnetulla arvolla).

Nollamittausmenetelmä on vertailumenetelmä suureen, jossa mitatun suuren ja mittarin nettovaikutus komparaattoriin nollataan. Esimerkiksi sähkövastuksen mittaus sillalla sen täydellä tasapainotuksella.

Korvausmittausmenetelmä on vertailumenetelmä mittaan, jossa mittaussuure korvataan suurella, jonka suuren arvo on tunnettu. Esimerkiksi punnitus siten, että mitattu massa ja painot asetetaan vuorotellen samalle vaaka-astialle.

Summittausmenetelmä on mittaan vertailumenetelmä, jossa mitatun suuren arvoa täydennetään saman mittaisella

Liittovaltion laki "mittausten yhdenmukaisuuden varmistamisesta", päivätty 27. huhtikuuta 1993, säätelee suhteita, jotka liittyvät mittausten yhdenmukaisuuden varmistamiseen Venäjän federaatiossa Venäjän federaation perustuslain mukaisesti.

Lain tärkeimmät pykälät määräävät:

• laissa käytetyt peruskäsitteet;
• valtionhallinnon organisaatiorakenne varmistamalla mittausten yhtenäisyys;
• säädösasiakirjat mittausten yhdenmukaisuuden varmistamiseksi;
• määräyksiköt ja määräyksiköiden valtion standardit;
• mittausvälineet ja -menetelmät.

Laissa määritellään Valtion mittauspalvelu ja muut mittausten yhtenäisyyden varmistavat palvelut, valtion hallintoelinten ja oikeushenkilöiden metrologiset palvelut sekä valtion metrologisen valvonnan ja valvonnan tyypit ja jakelualueet.

Lain erilliset pykälät sisältävät säännöksiä mittauslaitteiden kalibroinnista ja sertifioinnista ja määräävät vastuutyypeistä lain rikkomisesta.

Markkinasuhteiden muodostuminen on jättänyt jälkensä lain artiklaan, jossa määritellään osavaltiohallitusten ja oikeushenkilöiden metrologisten palvelujen toiminnan perusta. Yritysten metrologisten palveluiden rakenteellisten osa-alueiden toimintaan liittyviä kysymyksiä edistetään puhtaasti taloudellisin keinoin.

Niillä alueilla, jotka eivät ole valtion elinten valvonnassa, a Venäläinen kalibrointijärjestelmä, jonka tarkoituksena on myös varmistaa mittausten yhtenäisyys. Venäjän federaation Gosstandart on nimittänyt metrologian teknisen politiikan osaston Venäjän kalibrointijärjestelmän keskuselimeksi.

Metrologisen toiminnan lupia koskeva määräys on tarkoitettu kuluttajien oikeuksien turvaamiseen ja se kattaa valtion metrologisen valvonnan ja valvonnan alaiset alueet. Luvan myöntämisoikeus on yksinomaan Valtion mittauslaitoksen toimielimillä.

Laki luo edellytykset vuorovaikutukselle ulkomaiden kansainvälisten ja kansallisten mittausjärjestelmien kanssa. Tämä on ensisijaisesti välttämätöntä testitulosten vastavuoroisen tunnustamisen, kalibroinnin ja sertifioinnin kannalta sekä maailman kokemuksen ja trendien hyödyntämiseksi modernissa metrologiassa.

Käsitellään mittausten yhtenäisyyden varmistamisen teorian ja käytännön kysymyksiä metrologia. Metrologia on tiedettä mittauksista, menetelmistä ja keinoista, joilla varmistetaan niiden yhtenäisyys ja keinot saavuttaa vaadittu tarkkuus.

Metrologialla on suuri merkitys luonnontieteiden ja teknisten tieteiden kehitykselle, sillä mittausten tarkkuuden lisääminen on yksi keino parantaa ihmisen tapoja ymmärtää luontoa, löytöjä ja tarkan tiedon käytännön soveltamista.

Tieteellisen ja teknologisen kehityksen varmistamiseksi metrologian on oltava kehityksessään muita tieteen ja teknologian aloja edellä, koska niille jokaiselle tarkat mittaukset ovat yksi tärkeimmistä tavoista parantaa niitä.

Metrologian päätehtävät ovat:

• fyysisten suureiden yksiköiden, valtion standardien ja esimerkillisten mittauslaitteiden määrittäminen;
• mittaus- ja ohjausteorian, menetelmien ja välineiden kehittäminen; mittausten yhtenäisyyden varmistaminen;
• virheiden, mittaus- ja ohjauslaitteiden tilan arviointimenetelmien kehittäminen;
• menetelmien kehittäminen yksikkökokojen siirtämiseksi standardeista tai esimerkillisistä mittauslaitteista toimiviin mittauslaitteisiin.

mittaamalla on joukko operaatioita sellaisen teknisen välineen käyttämiseksi, joka tallentaa fysikaalisen suuren yksikön, tarjoaa mitatun suuren suhteen sen yksikköön (vertailu) ja saa tämän suuren arvon. Mittaukset on tehtävä yleisesti hyväksytyissä yksiköissä.

Metrologinen tuki(MO) - yhtenäisyyden ja vaaditun mittaustarkkuuden saavuttamiseksi tarvittavien tieteellisten ja organisatoristen perusteiden, teknisten välineiden, sääntöjen ja normien luominen ja soveltaminen.

Luettelo tekniikan metrologisen tuen päätehtävistä sisältää:

• tieteellisten ja teknisten saavutusten tehokkaimman hyödyntämisen tapojen määrittäminen metrologian alalla;
• metrologisen tuen perussääntöjen, määräysten, vaatimusten ja normien standardointi;
• instrumenttien ja mittausmenetelmien yhdenmukaistaminen, yhteismittausten suorittaminen kotimaisilla ja ulkomaisilla laitteilla (interkalibrointi);
• mitattujen parametrien rationaalisen nimikkeistön määrittäminen, mittaustarkkuuden optimaalisten standardien määrittäminen, mittauslaitteiden valinta- ja osoittamismenettely;
• metrologisten tarkastusten järjestäminen ja suorittaminen tuotteiden kehitys-, tuotanto- ja testausvaiheissa;
• kehittyneiden mittausmenetelmien, -tekniikoiden ja mittauslaitteiden kehittäminen ja soveltaminen;
• mittaustietojen keruun, tallennuksen ja käsittelyn automatisointi;
• osastollisen tilan valvonnan toteuttaminen ja esimerkillisten, toimivien ja epästandardien mittauslaitteiden käyttö alan yrityksissä;
• mittauslaitteiden pakollisen valtion tai osastotarkastuksen suorittaminen, niiden korjaus;
• jatkuvan mittausvalmiuden varmistaminen;
• teollisuuden metrologisen palvelun kehittäminen jne.

Fyysinen määrä - yksi fyysisen kohteen (fyysisen järjestelmän, ilmiön tai prosessin) ominaisuuksista, joka on laadullisesti yhteinen monille fyysisille objekteille, mutta kvantitatiivisesti yksilöllinen jokaiselle niistä.

Mittayksikkö on asetettava kullekin fysikaaliselle suurelle, samalla kun on otettava huomioon, että monet fyysiset suureet liittyvät toisiinsa tietyillä riippuvuuksilla. Siksi vain osa fysikaalisista suureista ja niiden yksiköistä voidaan määrittää muista riippumatta. Tällaisia ​​määriä kutsutaan perus. Johdannainen fyysinen määrä - fyysinen suure, joka sisältyy fyysisten suureiden järjestelmään ja määräytyy tämän järjestelmän tärkeimpien fyysisten suureiden kautta.

Fysikaalisten suureiden joukko, joka muodostuu hyväksyttyjen periaatteiden mukaisesti, kun jotkut suureet katsotaan itsenäisiksi ja toiset määritetään riippumattomien suureiden funktioiksi, kutsutaan ns. fyysisten suureiden yksikköjärjestelmä. Fyysisen perussuureen yksikkö on perusyksikkö järjestelmät. Kansainvälinen yksikköjärjestelmä (SI-järjestelmä; SI - ranskasta. Systeme International - Kansainvälinen yksikköjärjestelmä) hyväksyttiin XI paino- ja mittakonferenssissa vuonna 1960.

SI-järjestelmä perustuu seitsemään fyysiseen perusyksikköön ja kahteen lisäyksikköön. Perusyksiköt: metri, kilogramma, sekunti, ampeeri, kelvin, mooli ja kandela (taulukko 1.1).

Mittari - valon tyhjiössä kulkeman polun pituus 1/299 792 458 sekunnin aikavälissä.

Kilo - massayksikkö, joka määritellään kilogramman kansainvälisen prototyypin massaksi, joka on platinan ja iridiumin seoksesta valmistettu sylinteri.

Toinen on yhtä suuri kuin 9 192 631 770 säteilyjaksoa, joka vastaa cesium-133-atomin perustilan hyperhienorakenteen kahden tason välistä energiasiirtymää.

vahvistin - muuttumattoman virran voima, joka kulkiessaan kahden rinnakkaisen, äärettömän pituisen ja merkityksettömän pyöreän poikkipinta-alaltaan 1 m etäisyydellä toisistaan ​​tyhjiössä olevan suoraviivaisen johtimen läpi aiheuttaisi vuorovaikutusvoiman, joka on yhtä suuri kuin 2 10 " 7 N (newtonia) jokaiseen 1 m pituiseen johtimen osaan.

Taulukko 1.1. Kansainväliset SI-yksiköt

Arvo
Nimi	Ulottuvuus	Nimi	Nimitys
			kansainvälinen
Perusyksiköt
		kilogramma
Sähkövirran voimakkuus
Lämpötila
Määrä aineet
Valon voima
Lisäyksiköt
tasainen kulma
Kiinteä kulma		steradiaani

Kelvin - termodynaamisen lämpötilan yksikkö, joka on yhtä suuri kuin 1/273,16 veden kolmoispisteen termodynaamisesta lämpötilasta, ts. lämpötila, jossa veden kolme faasia - höyry, neste ja kiinteä - ovat dynaamisessa tasapainossa.

Moth - aineen määrä, joka sisältää niin monta rakenneelementtiä kuin on 0,012 kg painavassa hiili-12-näytteessä.

Candela - valovoima tietyssä suunnassa lähteestä, joka lähettää monokromaattista säteilyä taajuudella 540 10 12 Hz, jonka energiasäteilyn voimakkuus tähän suuntaan on "/ 683 W / sr (sr - steradiaani).

SI-järjestelmän lisäyksiköt on tarkoitettu ja niitä käytetään muodostamaan kulmanopeuden, kulmakiihtyvyyden yksiköitä. SI-järjestelmän fysikaalisia lisäsuureita ovat tasaiset ja avaruuskulmat.

Radiaani (rad) - kulma ympyrän kahden säteen välillä, jonka kaaren pituus on sama kuin tämä säde. Käytännössä käytetään usein seuraavia kulma-arvojen mittayksiköitä:

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

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

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

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

Steradiaani (ke) - avaruuskulma, jonka kärki on pallon keskellä ja joka leikkaa pinnaltaan alueen, joka on yhtä suuri kuin neliön pinta-ala, jonka sivu on yhtä suuri kuin pallon säde.

SI-järjestelmän johdetut yksiköt muodostetaan perus- ja lisäyksiköistä. Johdetut yksiköt ovat koherentteja ja epäkoherentteja. johdonmukainen jota kutsutaan johdetuksi määrän yksiköksi, joka liittyy järjestelmän muihin yksiköihin yhtälöllä, jossa numeerinen tekijä on yksikkö (esim. ja tasainen suoraviivainen liike liittyy polun pituuteen / ja aikaan t suhde ja =//G). Muut johdetut yksiköt - sekava. Taulukossa. 1.2 näyttää tärkeimmät johdetut yksiköt.

Fysikaalisen suuren ulottuvuus on yksi sen tärkeimmistä ominaisuuksista, joka voidaan määritellä kirjaimelliseksi lausekkeeksi, joka heijastaa tietyn suuren suhdetta tarkasteltavana olevan suuren järjestelmän pääasiallisiksi otettuihin suureisiin. Taulukossa. 1.2, suureille hyväksytään seuraavat mitat: pituus - b, massa - M, aika - T, sähkövirta - I. Mitat kirjoitetaan isoilla kirjaimilla ja painetaan tavallisella kirjasimella.

Ei-systeemisistä yksiköistä, jotka ovat yleistyneet, huomaamme kilowattitunnin, ampeeritunnin, celsiusasteen jne.

Suurten tiedemiesten mukaan nimettyjen kansainvälisten ja venäläisten yksiköiden lyhenteet kirjoitetaan isoilla kirjaimilla; esimerkiksi ampeeri - A; om - Om; voltti - V; farad - F. Vertailun vuoksi: metri - m, sekunti - s, kilogramma - kg.

Kokonaislukuyksiköiden käyttö ei ole aina kätevää, koska mittausten seurauksena niiden arvot ovat liian suuria tai pieniä. Siksi SI-järjestelmässä perustetaan desimaalikertoja ja osakertoja, jotka muodostetaan kertoimilla. Etuliitteet vastaavat desimaalitekijöitä

Taulukko 1.2. SI johdetut yksiköt

Arvo
Nimi	Ulottuvuus	Nimi	Nimitys
			kansainvälinen
Energia, työ, lämmön määrä
Voima, paino
Voimaa, energian virtausta
Sähkön määrä
Sähköjännite, sähkömotorinen voima (EMF), potentiaali
Sähköinen kapasitanssi	b-2 M > T 4 1 2
Sähkövastus	b 2 MT-3 1-2
sähkönjohtavuus	b-2 m-1T 3 1 2
Magneettinen induktio
Magneettisen induktion vuo	C 2 MT-2 1-1
Induktanssi, keskinäinen induktanssi	b 2 MT-2 1-2

(Taulukko 1.3), jotka kirjoitetaan yhdessä pää- tai johdetun yksikön nimen kanssa, esimerkiksi: kilometri (km), millivoltti (mV), megahertsi (MHz), nanosekunti (ns).

Jos fyysinen yksikkö on kokonaisluku kertaa suurempi kuin järjestelmäyksikkö, sitä kutsutaan moniyksikkö esimerkiksi kilohertsiä (10 3 Hz). moninkertainen yksikkö fyysinen määrä - yksikkö, joka on kokonaisluku kertaa pienempi kuin systeemi, esimerkiksi mikrohenry (KG 6 Gn).

Fyysisen suuren mittaus tai yksinkertaisesti mitata kutsutaan mittausvälineeksi, joka on suunniteltu toistamaan ja (tai) tallentamaan yhden tai useamman tietyn koon fyysinen määrä, jonka arvot ilmaistaan ​​vakiintuneina

Taulukko 1.3. Kertoimet ja etuliitteet SI-yksiköiden desimaalikertojen ja osakertojen muodostamiseen

Tekijä	Etuliite	Etuliitemerkintä
		kansainvälinen

yksiköitä ja ne tunnetaan vaaditulla tarkkuudella. On olemassa seuraavan tyyppisiä toimenpiteitä:

• yksiselitteinen mitta - mitta, joka toistaa samankokoisen fyysisen suuren (esimerkiksi 1 kg:n painon);
• moniarvoinen mitta - mitta, joka toistaa erikokoisen fyysisen suuren (esimerkiksi katkoviiva pituuden);
• toimenpidekokonaisuus - fyysisesti samankokoinen mutta erikokoinen mittasarja, joka on tarkoitettu käytännön käyttöön, sekä yksittäin että eri yhdistelminä (esimerkiksi joukko mittaripalkoja);
• mittakauppa - toimenpidesarja, joka on rakenteellisesti yhdistetty yhdeksi laitteeksi, jossa on laitteita niiden yhdistämiseksi eri yhdistelmissä (esimerkiksi sähkövastusten varasto).

Sähköiset mittauslaitteet kutsutaan sähköisiksi mittauslaitteiksi, jotka on suunniteltu tuottamaan tietoa mitatun suuren arvoista muodossa, joka on tarkkailijan suorassa havaittavissa, esimerkiksi ampeerimittari, volttimittari, wattimittari, vaihemittari.

mittausanturit kutsutaan sähköisiksi mittauslaitteiksi, jotka on suunniteltu tuottamaan mittaustietoa sellaisessa muodossa, joka on kätevä lähetystä, jatkomuunnoksia, prosessointia tai tallentamista varten, mutta joita tarkkailija ei voi havaita suoraan. Mittausanturit voidaan jakaa kahteen tyyppiin:

• sähköstä sähköksi muuntimet, kuten shuntit, jakajat tai jännitevahvistimet, muuntajat;
• ei-sähköisten suureiden muuntimet sähköisiksi, esimerkiksi lämpösähköiset lämpömittarit, termistorit, venymämittarit, induktiiviset ja kapasitiiviset muuntimet.

Sähkömittausasennus koostuu useista yhteen paikkaan sijoitetuista mittalaitteista (mitat, mittalaitteet, mittausmuuntimet) ja apulaitteista. Tällaisten asennusten avulla on joissain tapauksissa mahdollista tehdä monimutkaisempia ja tarkempia mittauksia kuin yksittäisten mittauslaitteiden avulla. Sähkömittausasennuksia käytetään laajalti esimerkiksi sähköisten mittauslaitteiden verifiointiin ja kalibrointiin sekä erilaisten sähkörakenteissa käytettävien materiaalien testaamiseen.

Tietojärjestelmien mittaaminen ovat joukko mittauslaitteita ja apulaitteita, jotka on yhdistetty toisiinsa viestintäkanavilla. Ne on suunniteltu automaattisesti vastaanottamaan, lähettämään ja käsittelemään mittaustietoja useista lähteistä.

Tuloksen saamistavasta riippuen mittaukset jaetaan suoriin ja epäsuoriin.

Suoraan kutsutaan mittauksiksi, joiden tulos saadaan suoraan kokeellisista tiedoista. Esimerkkejä suorista mittauksista: virranmittaus ampeerimittarilla, osapituus mikrometrillä, massa vaa'alla.

epäsuora Niitä kutsutaan mittauksiksi, joissa haettua arvoa ei mitata suoraan, ja sen arvo löydetään muiden haettuun arvoon toiminnallisesti liittyvien fyysisten suureiden suorien mittausten tulosten perusteella. Esimerkiksi teho R DC-piireissä lasketaan kaavalla R \u003d W, Jännite ja tässä tapauksessa mittaa volttimittarilla ja virta / - ampeerimittarilla.

Mittaustekniikoiden kokonaisuudesta riippuen kaikki menetelmät jaetaan suoriin arviointimenetelmiin ja vertailumenetelmiin.

Alla suora arviointimenetelmä ymmärtää menetelmän, jolla mitattu arvo määritetään suoraan suoratoimisen mittauslaitteen lukulaitteella, eli laitteen, joka muuttaa mittaussignaalin yhteen suuntaan (ilman takaisinkytkentää), esimerkiksi mittaamalla virtaa ampeerimittarilla. Suora estimointimenetelmä on yksinkertainen, mutta sen tarkkuus on suhteellisen alhainen.

vertailumenetelmä kutsutaan menetelmäksi, jolla mitattua arvoa verrataan mittauksen toistamaan arvoon. Vertailumenetelmän erottuva piirre on mittarin suora osallistuminen mittausprosessiin, esimerkiksi resistanssin mittaaminen vertaamalla sitä vastusmittaan - esimerkillinen vastuskela, joka mittaa massaa vaaka-asteikolla painoilla. Vertailevat menetelmät tarjoavat suuremman mittaustarkkuuden kuin suorat arviointimenetelmät, mutta tämä saavutetaan mittausprosessin monimutkaisuuden kustannuksella.

Ajanvarauksella SI:t jaetaan seuraaviin ryhmiin:

• toimenpiteitä;
• mittausmuuntimet;
• mittauslaitteet;
• mittauslaitteistot;
• mittausjärjestelmät.

mitata kutsutaan SI:ksi, joka on suunniteltu toistamaan ja (tai) tallentamaan yhden tai useamman tietyn koon fyysinen määrä, jonka arvot ilmaistaan ​​vakiintuneina yksiköinä ja tunnetaan vaaditulla tarkkuudella.

Toimenpiteet ovat:

yksiselitteinen- samankokoisen (painoisen) fyysisen suuren toistaminen.

polysemanttinen- toistaa useita erikokoisia samoja nimiä (mittaviivain).

Mittasarjat- joukko mittoja, joita ei käytetä vain yksittäin, vaan myös erilaisina yhdistelminä useiden samanlaisten erikokoisten määrien toistamiseksi (sarja painoja, joukko loppumittoja).

Mittakaupat- toimenpidesarja, joka on yhdistetty yhdeksi rakentavaksi kokonaisuudeksi, ja lukulaitteeseen liittyvät erityiset kytkimet.

Linjamitat- Nämä ovat mittoja, joiden koko määräytyy kahden mittausiskun akselien välisen etäisyyden perusteella.

Mittarit- Nämä ovat mittoja, joiden koko määräytyy metallisen suuntaissärmiön kahden tasaisen, keskenään yhdensuuntaisen pinnan välisen etäisyyden perusteella.

Vakionäytteet edustavat mittaria, jolla toistetaan aineiden ja materiaalien ominaisuuksia tai koostumusta kuvaava arvoyksikkö (esim. kovuus-, karheusnäytteet, teräsnäytteet, joissa on sertifioitu kemiallisten alkuaineiden pitoisuus).

Malliaineet- Nämä ovat aineita, joilla on tunnettuja ominaisuuksia ja jotka ovat toistettavissa hyväksytyssä eritelmässä määritellyissä valmistusolosuhteissa ("puhdas" vesi, "puhtaat" kaasut, "puhtaat" metallit).

Mittausanturi- tämä on MI, jonka tehtävänä on tuottaa mittaustietoa sellaisessa muodossa, joka on kätevä lähettää etäisyyden yli, tallentaa, käsitellä, mutta jota tarkkailija ei voi havaita suoraan.

Mittausanturit luokitellaan useiden ominaisuuksien mukaan.

Mittauspiirin sijainnin mukaan anturit jaetaan ensiö- ja väliantureihin. Jos anturin tuloarvo on mitattu fyysinen suure, niin mittausanturia kutsutaan ensisijaiseksi. Rakenteellisesti eristettyä primäärianturia, josta mittaussignaalit vastaanotetaan, kutsutaan anturiksi. Anturi voidaan sijoittaa huomattavan etäisyyden päähän sen signaalit vastaanottavasta mittauslaitteesta. Välimuuntimet sijaitsevat mittauspiirissä ensiöpiirin jälkeen.

Tulo- ja lähtöarvojen tyypin mukaan mittausanturit jaetaan:

• analoginen, muuntaa yhden analogisen arvon toiseksi analogiseksi arvoksi;
• analogisesta digitaaliseksi (ADC), joka on suunniteltu muuttamaan analoginen mittaussignaali digitaaliseksi koodiksi;
• Digital-to-analog (DAC), suunniteltu muuttamaan digitaalinen koodi analogiseksi arvoksi.

Mittausanturia kutsutaan lähettäväksi muuntimeksi, jos se on tarkoitettu mittausinformaation signaalin etäsiirtoon. Esimerkkejä ovat induktiiviset tai pneumaattiset lähettimet. Mittausmuunninta, joka on suunniteltu muuttamaan arvoa tietyn määrän kertoja, kutsutaan asteikkomuuntimeksi (esimerkiksi mittausvirtamuuntaja, jännitteenjakaja, mittausvahvistin).

Mittauslaite- tämä on mittauslaite, joka on suunniteltu tuottamaan signaali mittaustiedoista sellaisessa muodossa, joka on tarkkailijan havaittavissa.

Mittauslaitteet edustavat suurinta SI-ryhmää ja ne luokitellaan eri kriteerien mukaan. Yleisimmät ovat luokitukset lohkokaavion tyypin ja mittaustiedon antotavan mukaan.

Lohkokaavion tyypin mukaan laitteet jaetaan suoratoimilaitteisiin ja vertailulaitteisiin.

Suoratoimilaitteissa on yksi tai useampi mittausinformaatiosignaalin muunnos X lähtöarvoon Y yhteen suuntaan tulosta lähtöön, ts. ilman palautetta. Esimerkkejä suoratoimisista laitteista ovat painemittarit, elohopealasilämpömittarit, ampeerimittarit jne.

Vertailulaitteet ovat mittauslaitteita, jotka on suunniteltu mittausarvon suoraan vertailuun X arvon kanssa x0, ja eroarvo DX = X - X 0 käytetään mittaustuloksen saamiseen. Esimerkkejä vertailulaitteista ovat tasavartiset vaa'at, sähköinen mittauspotentiometri (kompensaattori), lineaaristen mittojen vertailija jne. Vertailulaitteissa mitta on läsnä jokaisen mittauksen prosessissa.

Mittaustietojen antotavan mukaan mittauslaitteet jaetaan osoittaviin ja tallentaviin.

Ilmaisinlaitteet mahdollistavat lukemien lukemisen; rekisteröinti - laskenta sekä mitatun arvon rekisteröinti joko ajan funktiona tai jonkin muun suuren funktiona.

Mittarit sisältävät analogisia ja digitaalisia laitteita.

Analogisten laitteiden lukulaitteet koostuvat asteikosta ja nuoliosoittimesta, näiden laitteiden lukemat ovat jatkuva funktio mitatusta arvosta.

Mittauslaitteiden asteikko- osa SI-ilmaisinlaitetta, joka on järjestetty sarja merkkejä ja niihin liittyvä numerointi. Asteikkomerkki on merkki SI-asteikolla (viiva, hammas, piste jne.), joka vastaa jotakin fyysisen suuren arvoa. Digitaalisissa vaaoissa itse numerot vastaavat asteikon merkkejä.

Asteikkojaon arvo on ero suuruusarvojen välillä, jotka vastaavat kahta vierekkäistä SI-asteikon merkkiä. Asteikkoon laitetaan merkit laitetta kalibroitaessa, ts. kun signaali syötetään sen sisääntuloon esimerkillisen moniarvoisen toimenpiteen lähdöstä. Joihinkin asteikkomerkkeihin on kiinnitetty mittaustuloksesta syötetyn määrän numeeriset arvot. Nämä merkit muuttuvat numeerisiksi.

SI-asteikolla on alku- ja loppuarvo. Ne vastaavat mitatun suuren pienintä ja suurinta arvoa, jotka voidaan lukea SI-asteikolta. Mittauksen aikana näyttö luetaan näyttölaitteesta. Jokaiselle SI:lle on tunnusomaista joukko indikaattoreita ja mittausalue. Indikaatioalue on SI-asteikon arvoalue, jota rajoittavat sen alku- ja loppujako . Mittausalue kutsutaan fyysisen suuren (PV) arvojen aluetta, jonka sisällä SI:n sallitut virherajat normalisoidaan. Suuren arvoja, jotka rajoittavat aluetta alhaalta ja ylhäältä (vasemmalta ja oikealta), kutsutaan vastaavasti ala- ja ylärajaksi. Mittausalue on aina pienempi tai yhtä suuri kuin lukualue.

Mittausasetukset- tämä on sarja toiminnallisesti yhdistettyjä mittauslaitteita (mitat, mittausmuuntimet, mittauslaitteet), jotka on suunniteltu tuottamaan mittaustietosignaaleja ja sijoitettu kompaktiin.

Mittauslaitteistoja käytetään laboratorioissa tieteelliseen tutkimukseen, materiaalien laadunvalvontaan.

Mittausasetukset- joukko mittausantureita, mittauslaitteita ja apulaitteita, jotka on kytketty toisiinsa viestintäkanavilla ja jotka on suunniteltu tuottamaan tietoja, jotka ovat käteviä automaattista käsittelyä, siirtoa ja käyttöä varten ohjausjärjestelmissä.

Kaikki SI:t suoritettujen metrologisten toimintojen mukaan on jaettu standardeihin, työstandardeihin ja työskentely-SI:ihin.

Fyysisen suuren standardiyksikkö- tämä on SI (tai SI-sarja), joka varmistaa yksikön toiston ja varastoinnin sen koon siirtämiseksi alemman tason mittalaitteisiin tarkastusjärjestelmän mukaisesti, joka on virallisesti hyväksytty määrätyllä tavalla. Toimintastandardi on SI, jolla varmistetaan tai kalibroidaan muita mittalaitteita niihin nähden ja joka on hyväksytty toimintastandardiksi.

Todentaminen- tämä on metrologisen toimielimen suorittama mittauslaitteiden virheen määrittäminen ja sen käyttöönsoveltuvuuden määrittäminen.

Toimivat mittauslaitteet on teknisissä mittauksissa käytetty SI.

Varmistusjärjestelmä- Tämä on asianmukaisesti hyväksytty asiakirja, joka määrittää keinot, menetelmät ja tarkkuuden yksiköiden koon siirtämiseksi standardista toimivaan SI:ään. Todentamisjärjestelmän pääosa on metrologinen ketju, jossa yksikkökoot siirretään ensisijaisesta standardista toimivalla mittauslaitteella.

Mittausmenetelmät.

Mittausmenetelmät (MI)- tapa saada mittaustulos käyttämällä mittausperiaatteita ja -keinoja.

MI on jaettu:

· Suora arviointimenetelmä - mitatun suuren arvo otetaan suoraan suoratoimisen mittalaitteen lukulaitteesta.

Etuna on mittausten nopeus, mikä tekee siitä välttämättömän käytännön käytössä. Huono puoli on rajallinen tarkkuus.

· Mittavertailumenetelmä – mitattua arvoa verrataan mittauksen toistamaan arvoon. Esimerkki: pituuden mittaaminen viivaimella.

Etuna on suurempi mittaustarkkuus kuin suoralla arviointimenetelmällä. Haittapuolena on toimenpiteiden valintaan käytetty pitkä aika.

· oppositiomenetelmä - mitattu arvo ja mittarilla toistettu arvo vaikuttavat samanaikaisesti vertailulaitteeseen, jonka avulla määritetään näiden suureiden välinen suhde.

Esimerkiksi punnitus tasavartisilla vaaoilla, joissa massaa mitataan, määritellään sitä tasapainottavien painojen massojen ja vaa'an asteikon lukemien summana.

Etuna on, että mittausinformaatiosignaalien vääristymiseen vaikuttavien tekijöiden vaikutus mittaustuloksiin vähenee. Haittapuolena on punnitusajan pidentyminen.

· Differentiaalinen (ero)menetelmä - tunnusomaista mitatun ja tunnetun (toistettavissa olevan mitta) arvojen välisellä erolla. Esimerkiksi mittaus vertaamalla vertailulaitteen työstandardiin, joka suoritetaan pituuden mittauksia tarkistettaessa.

Etuna on, että tulokset saadaan suurella tarkkuudella, jopa suhteellisen karkeilla eronmittausvälineillä.

· Nolla menetelmä - vertailumenetelmä mittaan, jossa vertailuaineelle altistumisen tuloksena oleva vaikutus nollataan.

· Match menetelmä - vertailumenetelmä mittaan, jossa vaaditun ja toistettavan suuren arvojen välinen ero mitataan käyttämällä asteikkomerkkien tai jaksollisten signaalien yhteensopivuutta.

Etu - menetelmän avulla voit lisätä merkittävästi vertailun tarkkuutta mittaan. Haittapuolena on monimutkaisemman median hankintakustannukset, operaattorin ammattitaidon tarve.

· korvausmenetelmä - perustuu vertailuun mittaan, jossa mitattu arvo korvataan tunnetulla arvolla, toistettavissa olevalla mittalla, pitäen kaikki ehdot ennallaan. Esimerkiksi punnitus siten, että mitattu massa ja painot asetetaan vuorotellen samalle vaaka-astialle.

Edut - mittausvirhe on pieni, koska sen määrää pääasiassa mittausvirhe ja laitteen kuollut alue (nolla - indikaattori). Haittapuolena on tarve soveltaa moniarvoisia toimenpiteitä.

· Epäsuora mittausmenetelmä - yhden esineen fyysisen määrän mittaus, joka liittyy toiseen haluttuun suureen, tietty toiminnallinen riippuvuus, jonka jälkeen lasketaan ohjauksen ratkaisemalla. Epäsuoria menetelmiä käytetään laajalti kemiallisissa testausmenetelmissä.

Edut - kyky mitata määriä, joille ei ole suoria arviointimenetelmiä tai ne eivät anna luotettavia tuloksia tai liittyvät merkittäviin kustannuksiin. Haitat - lisääntynyt mittausaika ja -kustannukset.

Fyysisen suuren mittaus- joukko operaatioita sellaisen teknisen välineen käyttämiseksi, joka tallentaa fysikaalisen suuren yksikön ja tarjoaa (eksplisiittisessä tai implisiittisessä muodossa) mitatun suuren ja sen yksikön välisen suhteen ja saa tämän suuren arvon.

Yksinkertaisimmassa tapauksessa soveltamalla viivain jakoineen mihin tahansa osaan, itse asiassa sen kokoa verrataan viivaimen tallentamaan yksikköön ja laskennan jälkeen arvon arvoon (pituus, korkeus, paksuus ja muut parametrit). osa) saadaan. Mittauslaitteen avulla verrataan osoittimen liikkeeksi muunnetun arvon kokoa tämän laitteen asteikon tallentamaan yksikköön ja otetaan lukema.

Käsitteen "mittaus" määritelmä tyydyttää yleisen mittausyhtälön, mikä on oleellista metrologian käsitejärjestelmän järjestämisessä. Se ottaa huomioon teknisen puolen (operaatiosarja), paljastaa mittausten metrologisen olemuksen (vertailu yksikköön) ja näyttää epistemologisen puolen (suureen arvon saaminen).

Mittaustyypit

Mittausalue- Joukko fysikaalisten suureiden mittaustuloksia, jotka ovat ominaisia ​​mille tahansa tieteen tai tekniikan alalle ja jotka erottuvat niiden spesifisyydestä. Huomautus - Mittausalueita on useita: mekaanisia, magneettisia, akustisia, ionisoivan säteilyn mittauksia jne.

Mittojen tyyppi- mittausalueen osa, jolla on omat ominaisuutensa ja jolle on tunnusomaista mitattujen arvojen tasaisuus. ESIMERKKI Sähköisten ja magneettisten mittausten alalla voidaan erottaa seuraavat mittaustyypit: sähkövastuksen, sähkömotorisen voiman, sähköjännitteen, magneettisen induktion jne. mittaukset.

Mittaustyyppejä on useita.

Mitatun arvon ajasta riippuvuuden luonteen mukaan mittaukset jaetaan:

staattiset mittaukset;

dynaamiset mittaukset.

Mittaustulosten hankintamenetelmän mukaan ne jaetaan:

epäsuora;

kumulatiivinen;

liitos.

Tuloksen tarkkuuden määrittävien ehtojen mukaan mittaukset jaetaan:

metrologiset mittaukset;

valvonta- ja varmistusmittaukset;

tekniset mitat.

Sen mukaan, miten tulokset ilmaistaan:

absoluuttiset mittaukset;

suhteelliset mitat.

Mittauslaitteen ominaisuuksien mukaan on:

yhtäläiset mitat;

epätasaiset mitat.

Mittausten lukumäärän mukaan mittaussarjassa:

yksittäiset mittaukset;

useita mittauksia.

Mittaukset erottuvat tiedonhankintamenetelmällä, mittausarvon muutosten luonteella mittausprosessin aikana, mittaustiedon määrällä suhteessa pääyksikköihin.

Tiedonhankintatavan mukaan mittaukset jaetaan suoriin, epäsuoreihin, kumulatiivisiin ja yhteisiin.

Suorat mittaukset ovat fyysisen suuren suoraa vertailua sen mittaan. Esimerkiksi määritettäessä kohteen pituutta viivaimella haluttua arvoa (pituusarvon kvantitatiivista ilmaisua) verrataan mittaan eli viivaimeen.

Epäsuorat mittaukset - eroavat suorista siinä, että suuren haluttu arvo määritetään sellaisten suureiden suorien mittausten tulosten perusteella, jotka liittyvät haluttuun erityisriippuvuuteen. Joten jos mittaat virran voimakkuuden ampeerimittarilla ja jännitteen volttimittarilla, voit laskea sähköpiirin tehon kaikkien kolmen suuren tunnetun toiminnallisen suhteen mukaan.

Aggregaattimittaukset - liittyvät useiden homogeenisten suureiden samanaikaisten mittausten tuloksista kootun yhtälöjärjestelmän ratkaisuun. Yhtälöjärjestelmän ratkaisu mahdollistaa halutun arvon laskemisen.

Yhteismittaukset ovat kahden tai useamman epähomogeenisen fyysisen suuren mittauksia niiden välisen suhteen määrittämiseksi.

Kumulatiivisia ja yhteismittauksia käytetään usein sähkötekniikan eri parametrien ja ominaisuuksien mittauksessa.

Mittausprosessin aikana tapahtuvan mittausarvon muutoksen luonteen mukaan on olemassa tilastollisia, dynaamisia ja staattisia mittauksia.

Tilastolliset mittaukset liittyvät satunnaisten prosessien, äänisignaalien, kohinatasojen jne. ominaisuuksien määrittämiseen. Staattiset mittaukset tapahtuvat, kun mitattu arvo on käytännössä vakio.

Dynaamiset mittaukset liittyvät sellaisiin suureisiin, jotka käyvät läpi tiettyjä muutoksia mittausprosessin aikana. Ihanteelliset staattiset ja dynaamiset mittaukset ovat käytännössä harvinaisia.

Mittaustiedon määrän mukaan erotetaan yksittäiset ja monimittaukset.

Yksittäiset mittaukset ovat yhden suuren yhtä mittaa, eli mittausten lukumäärä on yhtä suuri kuin mitattujen suureiden lukumäärä. Tämän tyyppisen mittauksen käytännön soveltamiseen liittyy aina suuria virheitä, joten yksittäisiä mittauksia tulee tehdä vähintään kolme ja lopputulos on löydettävä aritmeettisena keskiarvona.

Useille mittauksille on ominaista mittausten lukumäärän ylittyminen mitattujen arvojen lukumäärästä. Useiden mittausten etuna on, että satunnaistekijöiden vaikutus mittausvirheeseen vähenee merkittävästi. mittaus metrologisessa mittakaavassa

Mittaus on fyysisen suuren numeerisen arvon kokeellista määrittämistä hyväksytyissä yksiköissä erityisillä teknisillä mittauslaitteilla.

Mittaustulos on mittauksella saatu fyysisen suuren numeerinen arvo hyväksytyissä yksiköissä.

Mittauslaitteet ovat mittauksissa käytettäviä teknisiä välineitä, joilla on normalisoidut metrologiset ominaisuudet. Tärkeimmät mittauslaitteiden tyypit ovat:

Mittausvälineet;

Mittausmuuntimet;

mittauslaitteet;

Tietojen mittausjärjestelmät.

Mittausvirheen määrittämiseksi tarvitaan teknisten välineiden normalisoituja metrologisia ominaisuuksia.

Mitta on mittausväline, joka on suunniteltu toistamaan tietyn kokoinen fyysinen määrä hyväksyttyinä yksikköinä ilmaistuna. Esimerkiksi paino on massan mitta, mittavastus on sähkövastuksen mitta, viivain on pituuden mitta jne.

Mittauslaite - mittauslaite, joka on suunniteltu tuottamaan signaali mittaustiedoista muodossa, joka on suoraan havaittavissa. Käyttöaiheiden luonteen mukaan ne erottavat:

osoittavat mittauslaitteet;

Tallentavat mittalaitteet.

Indikatiiviset mittauslaitteet - laitteet, jotka mahdollistavat vain lukemien lukemisen.

Tallennusmittalaitteet - laitteet, joissa on mahdollisuus tallentaa lukemia. Tallennuslaitetta, jossa lukemat tallennetaan kaavion muodossa, kutsutaan itsetallennuslaitteeksi, ja laitetta, jossa digitaaliset lukemat tulostetaan, kutsutaan tulostuslaitteeksi.

Todisteiden esittämismuodon mukaan on:

Analogiset mittauslaitteet;

Digitaaliset mittalaitteet.

Analogiset mittauslaitteet ovat laitteita, jotka esittävät tietoa jatkuvana funktiona mitatusta arvosta.

Digitaaliset mittalaitteet ovat laitteita, jotka esittävät tietoa erillisinä, erillisinä signaaleina digitaalisessa muodossa.

Mittausanturi on mittaustyökalu, joka on suunniteltu generoimaan mittaustiedon signaali muodossa, joka on kätevä prosessointia, tallennusta, muuntamista tai lähettämistä varten, mutta jota ei voida suoraan havaita. Mittausanturit jaetaan käyttötarkoituksen ja suoritettavien toimintojen mukaan ensisijaiseen, väli-, lähettävä-, skaalaus- jne.

Mittalaite on mittauslaite, joka sisältää mittalaitteet ja mittausmuuntimet.

Tiedonmittausjärjestelmä on mittaustyökalu, jossa on monikanavaiset mittaukset ja ohjaus sekä joskus tiedonkäsittely tietyn algoritmin mukaisesti.

Mittauslaitteet jaetaan käyttötarkoituksensa mukaan kolmeen luokkaan:

työntekijät;

esimerkillinen;

Standardit.

Työntekijät kutsuvat päivittäisiin mittauksiin käytettyjä mittalaitteita. Ne on jaettu laboratorio- ja teknisiin. Laboratoriomittauslaitteet ovat lisänneet tarkkuutta.

Esimerkinomaiset mittalaitteet on suunniteltu työmittojen, mittauslaitteiden ja muuntimien todentamiseen ja kalibrointiin.

Standardit on tarkoitettu mittayksiköiden toistamiseen ja tallentamiseen korkeimmalla tarkkuudella, joka on saavutettavissa tietyllä tieteen ja tekniikan kehitystasolla.

Mittaukset jaetaan tulosten tarkkuuden vaatimuksista riippuen:

Laboratorio;

Tekninen.

Laboratoriomittauksille on ominaista lisääntynyt tarkkuus, ja ne suoritetaan tutkimuksen ja kehityksen sekä mittauslaitteiden kalibroinnin aikana.

Teknisten mittausten tarkkuus on suhteellisen alhainen ja niitä tehdään erilaisten laitteiden toiminnan ohjaamiseksi.

Halutun arvon numeerisen arvon saamismenetelmän mukaan mittaukset jaetaan kolmeen tyyppiin:

Suorat mittaukset;

Epäsuorat mittaukset;

Yhteiset tai kumulatiiviset mittaukset.

Suorilla mittauksilla tulos saadaan suoraan mittauslaitteiden lukemista. Esimerkkejä suorista mittauksista: pituusmittaus jarrusatulalla, lämpötila lämpömittarilla, paine manometrillä, voima dynamometrillä, aika sekuntikellolla jne.

Epäsuoralla mittauksella tulos löydetään määritettävän suuren ja joidenkin muiden suureiden välisen tunnetun suhteen perusteella, jotka puolestaan ​​saadaan suorilla mittauksilla.

Yhteis- ja kumulatiivisilla mittauksilla tarvittavat suureet määritetään yhtälöjärjestelmän ratkaisemisen tuloksena. Tässä tapauksessa tähän järjestelmään sisältyvien yhtälöiden numeeriset kertoimet ja jotkut termit löydetään suorien tai epäsuorien mittausten tuloksena.

Yhteis- ja kumulatiivisten mittausten ero on siinä, että ensimmäisessä tapauksessa haluttua arvoa määritettäessä mitataan useita muita erilaisia ​​suureita ja toisessa useita muita samanlaisia ​​suureita.

Kaikki mittaukset perustuvat joihinkin fysikaalisiin ilmiöihin.

Mittausperiaate on fysikaalisten ilmiöiden kokonaisuus, johon mittaukset perustuvat.

Mittausmenetelmä on joukko menetelmiä mittauslaitteiden ja mittausperiaatteiden käyttämiseksi. On olemassa kaksi pääasiallista mittausmenetelmää:

Suoran arvioinnin menetelmä;

Mittavertailumenetelmä.

Suoran arvioinnin menetelmä koostuu halutun arvon määrittämisestä mittalaitteen lukulaitteella.

Mittaan vertaamisen tapa on se, että mitattua arvoa verrataan vastaavan mittarin toistamaan arvoon. Vertailu voi olla suora tai muiden suureiden kautta, jotka liittyvät yksiselitteisesti mitattuun arvoon ja mittarin toistamaan arvoon. Suorassa vertailussa vertailumenetelmää kutsutaan myös oppositiomenetelmäksi, ja muiden suureiden kautta verrattaessa sitä kutsutaan epäsuoraksi vertailumenetelmäksi tai korvausmenetelmäksi.

Mittaustavan mukaan vertailumenetelmä on jaettu

nolla-menetelmä;

Ero tai eromenetelmä;

Sovitusmenetelmä.

Nollamenetelmä on se, että mitatun suuren vaikutus tasapainotetaan täysin tunnetun suuren vaikutuksella. Esimerkki nollamittausmenetelmästä on massan mittaus vaa'alla.

Ero- tai differentiaalimenetelmässä täyttä tasapainotusta ei tapahdu, ja vertailuarvojen välinen ero arvioidaan mittalaitteen toimesta. Mitatun suuren arvo määräytyy tässä tapauksessa paitsi mittarin toistaman arvon, myös laitteen lukemien perusteella.

Sovitusmenetelmä koostuu siitä, että halutun arvon arvoon yksiselitteisesti liittyvän signaalin tasoa verrataan saman signaalin tasoon, mutta määräytyy vastaavalla mittarilla. Näiden signaalien tasojen yhteensopivuuden perusteella mitatun arvon arvo päätetään (stroboskooppinen takometri).

5.2. Mittauslaitteiden metrologiset ominaisuudet.

Mittauslaitteiden metrologiset ominaisuudet ovat ominaisuuksia, joiden avulla voidaan arvioida niiden soveltuvuutta mittaukseen tietyllä alueella tietyllä tarkkuudella.

Tärkeimmät metrologiset ominaisuudet ovat:

1) mittausalue;

2) mittauslaitteiden virheet;

3) mittauslaitteen tai anturin herkkyyskynnys;

4) mittauslaitteen tai anturin vaihtelu.

Mittausalueen sisällä mittauslaitteiden tulon X ja lähdön Y signaalien välinen yhteys määräytyy riippuvuudella Y=f(X), jota kutsutaan mittauslaitteiden staattiseksi ominaiskäyräksi. Osoittaville laitteille staattinen ominaisuus on kiinnitetty asteikolla, joten tätä riippuvuutta kutsutaan myös instrumentin asteikkoyhtälöksi.

Mittausmuuntimissa muunnosalueella on sama rooli kuin mittausalueella, ja joissakin mittatyypeissä niiden toistamien suureiden nimellisarvo.

Kaikille mittauslaitteille on asetettu sallittujen perus- ja lisävirheiden rajat.

Sallitun perusvirheen rajaa kutsutaan mittauslaitteen suurimmaksi (etumerkkiä huomioimatta) perusvirheeksi, jossa se vielä tunnistetaan sopivaksi ja sallitaan käyttöön.

Sallitun lisävirheen raja on mittauslaitteen suurin lisävirhe, jossa se vielä tunnistetaan sopivaksi ja sallitaan käyttöön.

Mittauslaitteille on annettu tarkkuusluokkia, joiden symboli vastaa annetun sallitun perusvirheen arvoa prosentteina ilmaistuna. Tarkkuusluokka k on merkitty numerolla seuraavasta sarjasta k = (1; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0>10 p, missä p = 1; 0; -1; -2...

On huomattava, että mittauslaitteilla, joilla on useita mittausalueita, voi olla useita tarkkuusluokkia.

Herkkyyskynnys on pienin mittaussuureen arvon muutos, joka voi aiheuttaa pienimmänkin rekisteröintiin käytettävissä olevan muutoksen mittalaitteen lukemassa tai anturin lähtösignaalissa.

Mittauslaitteen tai anturin variaatio on suurin ero laitteen lukemissa tai suurin ero anturin lähtösignaalien välillä, joka vastaa samaa tulosignaalin arvoa, mutta joka saadaan yhdessä tapauksessa tasaisella lisäyksellä, ja toisessa - mitatun arvon tasaisella laskulla.

Tutkimuskäytännössä on hyvin usein tarve mitata ajan myötä muuttuvia suureita, ts. . dynaamisissa olosuhteissa. Tällaisten mittausten tuloksia vääristää dynaamisista olosuhteista johtuva lisävirhe. Tätä virhekomponenttia kutsutaan dynaamiseksi virheeksi ja se edustaa eroa mittauslaitteiden virheen dynaamisissa olosuhteissa ja vastaavan virheen välillä staattisissa olosuhteissa. Syy dynaamisen virheen esiintymiseen on mittauslaitteiden inertisyys. Tästä hitaudesta johtuen lukemissa on viive, kun mitatun suuren hetkellisiä arvoja rekisteröidään.