MINISTERUL EDUCAȚIEI AL INSTITUȚIEI DE STAT FEDERATIA RUSĂ

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE STAT KUZBAS Departamentul de mașini-unelte și unelte

METROLOGIE

METODE ŞI INSTRUMENTE DE MĂSURARE A MĂSURILOR FIZICE

Orientări pentru lucrul de laborator la cursul „Metrologie, standardizare și certificare” pentru studenții specialității 120200 „Mașini și scule de tăiat metal” specializarea 120219 „Managementul calității, certificarea și autorizarea echipamentelor”

Întocmit de N.G. Rozenko

Aprobat în şedinţa compartimentului Procesul-verbal nr.5 din data de 30.10.02

O copie electronică este stocată în biblioteca clădirii principale a KuzGTU

Kemerovo 2003

cantități, metode, tehnici, precum și instrumente de măsură pentru susținerea metrologică a producției.

2. DISPOZIȚII TEORETICE O mărime fizică este una dintre proprietățile unui obiect fizic.

proiect, sistem fizic, fenomen sau proces. Calitativ, această proprietate este una pentru multe obiecte fizice, dar cantitativ este individuală pentru fiecare dintre ele. Certitudinea cantitativă a unei mărimi fizice inerentă unui anumit obiect material, sistem, fenomen, proces se numește dimensiunea unei mărimi fizice. Valoarea unei marimi fizice se formeaza prin exprimarea unei marimi fizice sub forma unui anumit numar de unitati acceptate pentru aceasta.

Valoarea unei marimi fizice care caracterizeaza in mod ideal marimea fizica corespunzatoare calitativ si cantitativ se numeste adevarata valoare a marimii. Poate fi corelat cu conceptul de adevăr absolut și poate fi obținut doar ca urmare a unui proces nesfârșit de măsurători cu o îmbunătățire nesfârșită a metodelor și instrumentelor de măsură.

Valoarea reală a unei mărimi fizice este valoarea unei mărimi fizice obținută experimental și atât de aproape de valoarea adevărată încât poate fi folosită în locul acesteia în sarcina de măsurare stabilită.

Setul de mărimi fizice, format în conformitate cu principii acceptate, se numește sistem de mărimi fizice.

În sistemul de mărimi fizice, unele mărimi sunt considerate independente, în timp ce altele sunt definite ca funcții ale unor mărimi independente.

O mărime fizică inclusă într-un sistem de mărimi și acceptată condiționat ca independentă de alte mărimi ale acestui sistem se numește mărime fizică principală.

O mărime fizică inclusă într-un sistem de mărimi și definită prin mărimile de bază ale acestui sistem se numește mărime fizică derivată.

Măsurarea unei mărimi fizice este un set de operații pentru utilizarea unui mijloc tehnic care stochează o unitate a unei mărimi fizice, asigurându-se că raportul se regăsește în mod explicit sau implicit.

forma explicita a marimii masurate cu unitatea sa si obtinerea valorii acestei marimi. Dacă se efectuează o serie de măsurători de orice valoare cu instrumente de măsurare cu aceeași precizie în aceleași condiții cu aceeași precizie, atunci astfel de măsurători se numesc precizie egală. Dacă se efectuează o serie de măsurători de orice valoare cu instrumente de măsurare care diferă ca precizie și (sau) în condiții diferite, atunci astfel de măsurători se numesc măsurători inegale.

Dacă măsurarea este efectuată o dată, atunci se numește unică. O măsurătoare se numește multiplă dacă, la măsurarea unei mărimi fizice de aceeași dimensiune, rezultatul se obține din mai multe măsurători succesive, adică. constând dintr-un număr de măsurători unice.

O măsurătoare statică este o măsurare a unei mărimi fizice, efectuată în conformitate cu o sarcină de măsurare specifică, ca neschimbată în timpul de măsurare.

O măsurătoare dinamică este o măsurare a unei mărimi fizice care se modifică în dimensiune.

O măsurătoare bazată pe măsurători directe ale uneia sau mai multor mărimi de bază și (sau) folosirea valorilor constante fizice se numește măsurare absolută. De exemplu, măsurarea forței F = m g se bazează pe utilizarea valorii masei principale - m

și folosind constanta fizică g la punctul de măsurare a masei. O măsurătoare relativă este o măsurare a raportului dintre o cantitate și

valoarea aceluiași nume, care joacă rolul unei unități, sau măsurarea modificării valorii în raport cu valoarea aceluiași nume, luată ca originală.

O măsurătoare în care valoarea inițială a unei mărimi fizice este obținută direct se numește măsurare directă. De exemplu, măsurarea lungimii unei piese cu un micrometru, puterea curentului cu un ampermetru, masa pe o scară.

Dacă valoarea dorită a unei mărimi fizice este determinată pe baza măsurătorilor directe ale altor mărimi fizice care sunt legate funcțional de mărimea dorită, atunci astfel de măsurători se numesc indirecte. De exemplu, densitatea D a unui corp cilindric poate fi determinată pe baza rezultatelor măsurătorilor directe ale masei m, înălțimii h și diametrului cilindrului d, raportate la densitatea prin ecuație

	0,25π d 2 h

Măsurătorile simultane ale mai multor mărimi cu același nume, în care valorile dorite ale mărimilor sunt determinate prin rezolvarea unui sistem de ecuații obținute prin măsurarea acestor mărimi în diferite combinații, se numesc măsurători cumulate. De exemplu, valoarea masei greutăților individuale ale setului este determinată de valoarea cunoscută a masei uneia dintre greutăți și de rezultatele măsurătorilor (comparațiilor) maselor diferitelor combinații de greutăți.

Dacă două sau mai multe cantități cu același nume sunt măsurate simultan pentru a determina relația dintre ele, atunci astfel de măsurători se numesc comun.

Tipul de măsurători este o parte a zonei de măsurare, care are propriile caracteristici și se distinge prin uniformitatea valorilor măsurate. De exemplu, în domeniul măsurătorilor electrice și magnetice se pot distinge următoarele tipuri de măsurători: măsurători de rezistență electrică, forță electromotoare, tensiune electrică, inducție magnetică etc.

O subspecie de măsurători este o parte a tipului de măsurători care evidențiază caracteristicile măsurătorilor unei mărimi omogene (după interval, după mărimea mărimii etc.) De exemplu, la măsurarea lungimii, măsurătorile de lungimi mari (în zeci, sute, mii de kilometri) sau măsurători de lungimi foarte mici - grosimi de peliculă.

Instrumentele de măsurare sunt mijloace tehnice special concepute pentru măsurători. Echipamentele de măsurare includ instrumentele de măsură și combinațiile acestora (sisteme de măsurare, instalații de măsurare), accesorii de măsurare, instalații de măsurare.

Un instrument de măsurare este înțeles ca un instrument tehnic destinat măsurătorilor, având caracteristici metrologice normalizate, reproducând și (sau) stocând o unitate de mărime fizică, a cărei mărime se presupune a fi neschimbată în cadrul erorii stabilite pentru un interval de timp cunoscut.

Un instrument de măsurare de lucru este un instrument de măsurare destinat măsurătorilor care nu au legătură cu transferul mărimii unității către alte instrumente de măsurare.

Instrumentul principal de măsurare este un mijloc de măsurare a mărimii fizice, a cărei valoare trebuie obținută în conformitate cu sarcina de măsurare.

Un instrument de măsurare auxiliar este un instrument de măsurare al acelei mărimi fizice, a cărui influență asupra instrumentului de măsurare principal sau asupra obiectului de măsurare trebuie să fie luată în considerare pentru a obține rezultate de măsurare cu precizia cerută. De exemplu, un termometru pentru măsurarea temperaturii unui gaz atunci când se măsoară debitul volumic al gazului respectiv.

Un instrument de măsurare se numește automat dacă, fără participarea directă a unei persoane, efectuează măsurători și toate operațiunile legate de prelucrarea rezultatelor măsurătorilor, înregistrarea acestora, transmiterea datelor sau generarea unui semnal de control. Un instrument de măsurare automat integrat într-o linie de producție automată se numește mașină de măsurat sau mașină de control. O varietate de mașini de control și măsurare, caracterizate prin proprietăți bune de manipulare, viteze mari de mișcare și măsurare, se numesc roboți de măsurare.

Un instrument de măsurare se numește automat dacă efectuează automat una sau o parte din operațiile de măsurare. De exemplu, un barograf măsoară și înregistrează presiunea; contorul de energie electrică măsoară și înregistrează datele pe bază de angajamente.

O măsură a unei mărimi fizice este un instrument de măsurare conceput pentru a reproduce și (sau) stoca mărimea fizică a unuia sau mai multor parametri dați, ale căror valori sunt exprimate în unități stabilite și sunt cunoscute cu acuratețea necesară.

Există următoarele tipuri de măsuri.

1. O măsură fără ambiguitate este o măsură care reproduce o cantitate fizică de aceeași dimensiune (de exemplu, o greutate de 1 kg).

2. O măsură cu mai multe valori este o măsură care reproduce o cantitate fizică de diferite dimensiuni (de exemplu, o măsură întreruptă a lungimii).

3. Un set de măsuri este un set de măsuri de dimensiuni diferite ale aceleiași mărimi fizice, destinat utilizării practice atât individual, cât și în diferite combinații (de exemplu, un set de blocuri de calibre).

4. O cutie de măsură este un set de măsuri combinate structural într-un singur dispozitiv, care are dispozitive pentru conectarea lor în diferite combinații (de exemplu, o cutie de rezistență electrică).

Un set de măsurare este un instrument de măsurare conceput pentru a obține valori de măsurare ale unei mărimi fizice într-un interval specificat. Conform metodei de indicare a valorilor măsurate, instrumentele de măsurare sunt împărțite în indicatoare și înregistrare. În funcție de acțiune, instrumentele de măsură sunt împărțite în integratoare și însumătoare. Există, de asemenea, dispozitive de acțiune directă și dispozitive de comparare, dispozitive analogice și digitale, dispozitive de auto-înregistrare și de imprimare.

Un set de măsuri combinate funcțional, instrumente de măsurare, traductoare de măsurare și alte dispozitive concepute pentru a măsura una sau mai multe mărimi fizice și situate într-un singur loc se numește instalație de măsurare. Configurația de măsurare utilizată pentru verificare se numește configurație de calibrare. Configurația de măsurare care face parte din standard se numește configurație de referință. Unele aparate de măsurare mari se numesc mașini de măsurat. Mașinile de măsurat sunt proiectate pentru măsurători precise ale mărimilor fizice. De exemplu, o mașină de măsurare a forței, o mașină pentru măsurarea lungimii mari în producția industrială, o mașină de divizare, o mașină de măsurat în coordonate.

Un sistem de măsurare este un ansamblu de măsuri integrate funcțional, instrumente de măsurare, traductoare de măsurare, calculatoare și alte mijloace tehnologice plasate în diferite puncte ale unui obiect controlat pentru a măsura una sau mai multe mărimi fizice inerente acestui obiect și a genera semnale de măsurare în diverse scopuri. . În funcție de scop, sistemele de măsurare sunt împărțite în informare de măsurare, sisteme de control de măsurare etc. Un sistem de măsurare care este reconfigurat în funcție de modificarea sarcinii de măsurare se numește sistem de măsurare flexibil.

O probă standard este o probă de substanțe sau material cu valorile uneia sau mai multor cantități stabilite ca urmare a certificării metrologice, care caracterizează proprietatea sau compoziția acestei substanțe sau material. Se face o distincție între standardele de proprietate și standardele de compoziție. Un exemplu de standard de proprietate este standardul de permisivitate relativă. Probele standard de proprietăți ale substanțelor și materialelor în scopuri metrologice joacă rolul unor măsuri clare. Pot fi folosite ca standarde de lucru cu dimensionare

conform schemei de verificare de stat. Un exemplu de standard de compoziție este un standard de compoziție din oțel carbon.

Un traductor de măsurare este un instrument tehnic cu caracteristici metrologice normalizate care este utilizat pentru a converti o mărime măsurată într-o altă mărime sau un semnal de măsurare care este convenabil pentru procesare, stocare, transformări ulterioare, indicare sau transmisie. Traductorul de măsurare poate face parte dintr-un dispozitiv de măsurare, o configurație de măsurare, un sistem de măsurare etc. sau poate fi utilizat împreună cu orice instrument de măsurare. După natura conversiei, se disting convertoare analog, digital-analogic, analog-digital. Traductoarele primare și intermediare se disting după locul în circuitul de măsurare. Convertizoarele sunt, de asemenea, la scară mare și transmitătoare.

Exemple de convertoare.

1. Termocuplu în termometru termoelectric;

2. Convertor electropneumatic.

Traductorul de măsurare primar este un traductor de măsurare, care este direct afectat de mărimea fizică măsurată. De exemplu, un termocuplu într-un circuit termoelectric termometru.

Un senzor este un traductor primar separat structural de la care sunt primite semnalele de măsurare.

Un instrument de comparație este un instrument tehnic sau un mediu special creat prin care este posibil să se compare între ele măsurile de cantități omogene sau citirile instrumentelor de măsură.

Exemple de mijloace de comparație.

1. Cântare cu pârghie, pe o cană pe care este instalată o greutate de referință, iar pe cealaltă, una calibrată.

2. Lichid de calibrare pentru compararea hidrometrelor de referință și de lucru.

3. Câmpul de temperatură creat de un termostat pentru compararea citirilor termometrului.

4. Presiunea mediului creat de compresor poate fi măsurată cu un manometru calibrat și de referință în același timp; pe baza citirilor instrumentului de referință, instrumentul testat este calibrat.

Un comparator este un instrument de comparare conceput pentru a compara măsuri de cantități omogene. De exemplu, cântare cu pârghie.

Un instrument de măsurare recunoscut ca apt și aprobat pentru utilizare de către un organism autorizat se numește instrument de măsurare legalizat.

Standardele de stat ale țării devin astfel ca urmare a aprobării standardelor primare de către organismul național de standardizare și metrologie. Mijloacele de măsură de lucru destinate producției în serie sunt legalizate prin aprobarea tipului de instrument de măsură.

Accesoriile de măsurare sunt instrumente auxiliare care servesc la asigurarea condițiilor necesare pentru efectuarea măsurătorilor cu precizia necesară. Exemple de accesorii de măsurare sunt termostatele, barometrele, fundațiile anti-vibrații, dispozitivele de ecranare electromagnetică, trepiedele pentru instrumente etc.

Un indicator este un instrument tehnic sau o substanță concepută pentru a stabili prezența unei cantități fizice sau a depăși valoarea prag a acesteia. Indicatorul de proximitate a semnalului se numește indicator nul.

Exemple de indicatori.

1. Osciloscopul servește ca un indicator al prezenței sau absenței semnalelor de măsurare.

2. Hârtie de turnesol sau alte substanțe în reacții chimice.

3. Semnal luminos sau sonor al indicatorului de radiații ionizante în cazul depășirii nivelului de radiație al valorii de prag.

O caracteristică metrologică a instrumentelor de măsură este o caracteristică a uneia dintre proprietățile instrumentelor de măsurare care afectează rezultatul măsurării și eroarea acesteia. Pentru fiecare tip de instrumente de măsurare se stabilesc caracteristicile metrologice ale acestora. Caracteristicile metrologice stabilite în documentele normative și tehnice se numesc caracteristici metrologice normalizate, iar cele determinate experimental se numesc caracteristici metrologice efective.

Variația citirilor dispozitivului de măsurare este diferența dintre citirile dispozitivului în același punct din domeniul de măsurare cu o abordare lină a acestui punct din partea valorilor mai mici și mai mari ale valorii măsurate.

Gama de indicații ale instrumentelor de măsură este intervalul de valori ale scalei instrumentului, limitat de valorile inițiale și finale ale scalei.

Domeniul de măsurare al instrumentelor de măsurare este intervalul de valori ale unei mărimi în care limitele de eroare admise ale instrumentelor de măsură sunt normalizate.

Valorile cantităților care limitează intervalul de măsurare de jos și de sus (stânga și dreapta) se numesc limită inferioară de măsurare și, respectiv, limită superioară de măsurare.

Valoarea nominală a unei măsuri este valoarea cantității atribuită unei măsuri sau unui lot de măsuri în timpul fabricării, de exemplu o greutate cu o valoare nominală de 1 kg.

Valoarea reală a unei măsuri este valoarea cantității atribuită măsurii pe baza calibrării sau verificării acesteia. De exemplu, compoziția standardului de stat al unității de masă include o greutate de platină-iridiu cu o valoare nominală a masei de 1 kg, în timp ce valoarea reală a masei sale este de 1,000000087 kg, obținută ca urmare a comparațiilor internaționale cu standardul internațional. de kilogram, stocat la Biroul Internațional de Greutăți și Măsuri (BIPM).

Sensibilitatea unui instrument de măsurare este o proprietate a unui instrument de măsurare, determinată de raportul dintre măsurarea semnalului de ieșire al acestui instrument și modificarea valorii măsurate care o provoacă. Există o diferență între sensibilitatea absolută și relativă. Sensibilitatea absolută este determinată de formulă

unde X este valoarea măsurată.

Pragul de sensibilitate este o caracteristică a unui instrument de măsurare sub forma celei mai mici valori a unei modificări a unei mărimi fizice, pornind de la care poate fi măsurată de acest instrument.

Decalajul zero este citirea diferită de zero a instrumentului de măsurare atunci când semnalul de intrare este zero.

Deriva indicațiilor unui instrument de măsurare este o modificare în timp a indicațiilor unui instrument de măsurare, ca urmare a unei modificări a cantităților de influență sau a altor factori.

Tipul de instrument de măsură este un ansamblu de instrumente de măsură cu același scop, bazat pe același principiu

acţiuni având acelaşi proiectare şi fabricate conform aceleiaşi documentaţii tehnice. Instrumentele de măsurare de același tip pot avea modificări diferite (de exemplu, diferă în domeniul de măsurare).

Tipul de instrument de măsurare este un ansamblu de instrumente de măsurare destinate măsurării unei mărimi fizice date. De exemplu, ampermetrele și voltmetrele sunt tipuri de instrumente de măsurare, respectiv, pentru puterea curentului electric și a tensiunii. Tipul de instrumente de măsurare poate include mai multe tipuri.

Funcționalitatea metrologică a instrumentelor de măsură este condiția lor în care toate caracteristicile metrologice normalizate îndeplinesc cerințele stabilite.

Ieșirea caracteristicilor metrologice ale instrumentului de măsurare dincolo de limitele stabilite se numește defecțiune metrologică a instrumentului de măsurare.

Fenomenul fizic sau efectul care stă la baza măsurării se numește principiul măsurării (de exemplu, utilizarea gravitației atunci când se măsoară masa prin cântărire).

O metodă de măsurare este o tehnică sau un set de metode de comparare a unei mărimi fizice măsurate cu unitatea sa în conformitate cu principiul de măsurare realizat. Metoda de măsurare este interconectată cu dispozitivul instrumentelor de măsurare.

Metoda de evaluare directă este o metodă de măsurare în care valoarea unei mărimi este determinată direct de la instrumentul de măsurare indicator.

O metodă de comparare cu o măsură este o metodă de măsurare în care cantitatea măsurată este comparată cu cantitatea reproductibilă prin măsură. De exemplu, măsurători de masă pe o cântar cu greutăți (măsuri de masă cu o valoare cunoscută).

Metoda de măsurare nulă este o metodă de comparare cu o măsură în care efectul net al măsurandului și al măsurii asupra comparatorului este adus la zero. De exemplu, măsurarea rezistenței electrice de către o punte cu echilibrarea sa completă.

Metoda de măsurare prin substituție este o metodă de comparare cu o măsură în care măsurandul este înlocuit cu o măsură cu o valoare cunoscută a mărimii. De exemplu, cântărirea cu plasarea alternativă a masei și greutăților măsurate pe aceeași cântar.

Metoda de măsurare prin adăugare este o metodă de comparare cu o măsură, în care valoarea mărimii măsurate este completată cu o măsură de aceeași măsură.

Legea federală „Cu privire la asigurarea uniformității măsurătorilor” din 27 aprilie 1993 reglementează relațiile legate de asigurarea uniformității măsurătorilor în Federația Rusă, în conformitate cu Constituția Federației Ruse.

Articolele principale ale Legii stabilesc:

• concepte de bază folosite în lege;
• structura organizatorică a managementului statului prin asigurarea uniformității măsurătorilor;
• documente de reglementare pentru a asigura uniformitatea măsurătorilor;
• unități de mărime și standarde de stat ale unităților de mărime;
• mijloace si metode de masurare.

Legea definește Serviciul Metrologic de Stat și alte servicii pentru asigurarea uniformității măsurătorilor, serviciile metrologice ale organelor de conducere ale statului și persoanelor juridice, precum și tipurile și domeniile de distribuție a controlului și supravegherii metrologice de stat.

Articole separate ale Legii conțin prevederi privind calibrarea și certificarea instrumentelor de măsurare și stabilesc tipuri de răspundere pentru încălcarea Legii.

Formarea relațiilor de piață și-a pus amprenta asupra articolului din Lege, care definește baza activităților serviciilor metrologice ale guvernelor de stat și ale persoanelor juridice. Problemele legate de activitatea subdiviziunilor structurale ale serviciilor metrologice la întreprinderi sunt stimulate prin metode pur economice.

În acele zone care nu sunt controlate de organele statului, a Sistem de calibrare rusesc, care vizează și asigurarea uniformității măsurătorilor. Gosstandart al Federației Ruse a numit Departamentul de politică tehnică în domeniul metrologiei ca organism central al sistemului de calibrare rus.

Regulamentul privind licențierea activităților metrologice are ca scop protejarea drepturilor consumatorilor și acoperă domeniile supuse controlului și supravegherii metrologice de stat. Dreptul de eliberare a licenței se acordă exclusiv organelor Serviciului Metrologic de Stat.

Legea creează condiții pentru interacțiunea cu sistemele internaționale și naționale de măsurare ale țărilor străine. Acest lucru este necesar în primul rând pentru recunoașterea reciprocă a rezultatelor testelor, calibrare și certificare, precum și pentru utilizarea experienței mondiale și a tendințelor în metrologia modernă.

Sunt tratate problemele de teorie și practică a asigurării uniformității măsurătorilor metrologie. Metrologia este știința măsurătorilor, a metodelor și a mijloacelor de asigurare a unității acestora și a modalităților de a obține acuratețea necesară.

Metrologia are o mare importanță pentru progresul științelor naturale și tehnice, deoarece creșterea preciziei măsurătorilor este unul dintre mijloacele de îmbunătățire a modalităților de înțelegere a naturii de către om, descoperiri și aplicarea practică a cunoștințelor exacte.

Pentru a asigura progresul științific și tehnologic, metrologia trebuie să fie înaintea altor domenii ale științei și tehnologiei în dezvoltarea sa, deoarece pentru fiecare dintre acestea, măsurătorile precise reprezintă una dintre principalele modalități de îmbunătățire a acestora.

Principalele sarcini ale metrologiei sunt:

• stabilirea unităților de mărime fizică, standarde de stat și instrumente de măsură exemplare;
• dezvoltarea teoriei, metodelor și mijloacelor de măsurare și control; asigurarea unității de măsură;
• dezvoltarea metodelor de evaluare a erorilor, a stării instrumentelor de măsură și control;
• dezvoltarea de metode pentru transferul dimensiunilor unităților de la standarde sau instrumente de măsurare exemplare la instrumente de măsurare de lucru.

prin măsurare este un ansamblu de operații de utilizare a unui mijloc tehnic care stochează o unitate a unei mărimi fizice, furnizând un raport dintre mărimea măsurată cu unitatea sa (comparație) și obținând valoarea acestei mărimi. Măsurătorile trebuie făcute în unități general acceptate.

Suport metrologic(MO) - stabilirea și aplicarea fundamentelor științifice și organizatorice, mijloacelor tehnice, regulilor și normelor necesare realizării unității și acurateței necesare măsurătorilor.

Lista principalelor sarcini ale suportului metrologic în tehnologie include:

• determinarea modalităților de utilizare cât mai eficientă a realizărilor științifice și tehnice din domeniul metrologiei;
• standardizarea regulilor, reglementărilor, cerințelor și normelor de bază ale suportului metrologic;
• armonizarea instrumentelor și a metodelor de măsurare, efectuarea măsurătorilor în comun cu echipamente autohtone și străine (intercalibrare);
• determinarea unei nomenclaturi raționale a parametrilor măsurați, stabilirea standardelor optime pentru precizia măsurării, procedura de selectare și atribuire a instrumentelor de măsurare;
• organizarea și desfășurarea examinării metrologice în etapele de dezvoltare, producție și testare a produselor;
• dezvoltarea și aplicarea unor metode, tehnici și instrumente de măsurare avansate;
• automatizarea colectării, stocării și procesării informațiilor de măsurare;
• implementarea controlului departamental asupra stării și utilizarea instrumentelor de măsurare exemplare, de lucru și nestandardizate la întreprinderile din industrie;
• efectuarea verificării obligatorii de stat sau departamentale a instrumentelor de măsură, repararea acestora;
• asigurarea pregătirii constante pentru măsurători;
• dezvoltarea serviciului metrologic al industriei etc.

Cantitate fizica - una dintre proprietățile unui obiect fizic (sistem fizic, fenomen sau proces), care este comună calitativ pentru multe obiecte fizice, dar individuală cantitativ pentru fiecare dintre ele.

Unitatea de măsură trebuie setată pentru fiecare dintre mărimile fizice, în timp ce trebuie luat în considerare faptul că multe mărimi fizice sunt interconectate prin anumite dependențe. Prin urmare, doar o parte din mărimile fizice și unitățile lor pot fi determinate independent de altele. Se numesc astfel de cantități de bază. Derivat mărime fizică - mărime fizică inclusă în sistemul de mărimi fizice și determinată prin principalele mărimi fizice ale acestui sistem.

Un set de mărimi fizice format în conformitate cu principii acceptate, când unele mărimi sunt considerate independente, iar altele sunt definite ca funcții ale unor mărimi independente, se numește sistem de unități de mărime fizică. Unitatea de măsură a mărimii fizice de bază este unitate de bază sisteme. Sistemul internațional de unități (sistemul SI; SI - din franceză. Systeme International - Sistemul Internațional de Unități) a fost adoptat de Conferința Generală a XI-a pentru Greutăți și Măsuri în 1960.

Sistemul SI se bazează pe șapte unități fizice de bază și două suplimentare. Unități de bază: metru, kilogram, secundă, amper, kelvin, mol și candela (Tabelul 1.1).

Contor - lungimea traseului parcurs de lumină în vid într-un interval de timp de 1/299.792.458 secunde.

kilogram - o unitate de masă definită ca masa prototipului internațional al kilogramului, care este un cilindru realizat dintr-un aliaj de platină și iridiu.

Al doilea este egal cu 9 192 631 770 de perioade de radiație corespunzătoare tranziției energetice între două niveluri ale structurii hiperfină a stării fundamentale a atomului de cesiu-133.

Amperi - forța unui curent neschimbător, care, trecând prin doi conductori rectilinii paraleli de lungime infinită și secțiune transversală circulară neglijabilă, situate la o distanță de 1 m unul de celălalt în vid, ar determina o forță de interacțiune egală cu 2 10 ". 7 N (newton) pe fiecare secțiune a conductorului de 1 m lungime.

Tabelul 1.1. Unități internaționale SI

Valoare
Nume	Dimensiune	Nume	Desemnare
			internaţional
Unități de bază
		kilogram
Puterea curentului electric
Temperatura
Cantitate substante
Puterea luminii
Unități suplimentare
colț plat
Unghi solid		steradian

Kelvin - o unitate de temperatură termodinamică egală cu 1/273,16 din temperatura termodinamică a punctului triplu al apei, adică temperatura la care cele trei faze ale apei - vapori, lichid și solid - se află în echilibru dinamic.

Molie - cantitatea de substanță care conține tot atâtea elemente structurale câte este conținută într-o probă de carbon-12 cu o greutate de 0,012 kg.

Candela - intensitatea luminoasă într-o direcție dată a unei surse care emite radiații monocromatice cu o frecvență de 540 10 12 Hz, a cărei putere a radiației energetice în această direcție este „/ 683 W/sr (sr - steradian).

Unități suplimentare ale sistemului SI sunt destinate și utilizate pentru a forma unități de viteză unghiulară, accelerație unghiulară. Mărimile fizice suplimentare ale sistemului SI includ unghiuri plate și solide.

Radian (rad) - unghiul dintre două raze ale unui cerc a cărui lungime a arcului este egală cu acea rază. În cazuri practice, se folosesc adesea următoarele unități de măsură ale valorilor unghiulare:

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

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

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

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

Steradian (miercuri) - un unghi solid cu un vârf în centrul unei sfere care decupează pe suprafața sa o zonă egală cu aria unui pătrat cu latura egală cu raza sferei.

Unitățile derivate ale sistemului SI sunt formate din unități de bază și suplimentare. Unitățile derivate sunt coerente și incoerente. coerent numită unitate derivată de cantitate asociată cu alte unități ale sistemului printr-o ecuație în care factorul numeric este o unitate (de exemplu, viteza și mișcarea rectilinie uniformă este legată de lungimea traseului / și de timp t raport și =//G). Alte unități derivate - incoerent.În tabel. 1.2 prezintă principalele unități derivate.

Dimensiunea unei marimi fizice este una dintre cele mai importante caracteristici ale acesteia, care poate fi definita ca o expresie literala care reflecta relatia unei marimi date cu marimile luate ca fiind principale in sistemul de marimi luat in considerare. În tabel. 1.2, se acceptă următoarele dimensiuni pentru mărimi: pentru lungime - b, masă - M, timp - T, curent electric - I. Dimensiunile sunt scrise cu majuscule și tipărite cu caractere simple.

Dintre unitățile nesistemice care s-au răspândit, notăm kilowatt-oră, amperi-oră, gradul Celsius etc.

Abrevierile pentru unități, atât internaționale, cât și rusești, numite după mari oameni de știință, sunt scrise cu majuscule; de exemplu amper - A; om - Om; volt - V; farad - F. Pentru comparație: metru - m, secundă - s, kilogram - kg.

Utilizarea unităților întregi nu este întotdeauna convenabilă, deoarece, ca urmare a măsurătorilor, valorile lor sunt prea mari sau mici. Prin urmare, în sistemul SI se stabilesc multipli și submultipli zecimali, care se formează cu ajutorul multiplicatorilor. Prefixele corespund factorilor zecimali

Tabelul 1.2. unități derivate SI

Valoare
Nume	Dimensiune	Nume	Desemnare
			internaţional
Energie, muncă, cantitate de căldură
Forță, greutate
Putere, flux de energie
Cantitatea de energie electrică
Tensiune electrică, forță electromotoare (EMF), potențial
Capacitate electrică	b- 2 M > T 4 1 2
Rezistență electrică	b 2 MT- 3 1-2
conductivitate electrică	b- 2 m-1T 3 1 2
Inductie magnetica
Flux de inducție magnetică	C 2 MT- 2 1-1
Inductanță, inductanță reciprocă	b 2 MT- 2 1-2

(Tabelul 1.3), care sunt scrise împreună cu numele unității principale sau derivate, de exemplu: kilometru (km), milivolt (mV), megaherți (MHz), nanosecundă (ns).

Dacă o unitate fizică este de un număr întreg de ori mai mare decât o unitate de sistem, se numește unitate multiplă de exemplu kilohertz (10 3 Hz). unitate submultiple mărime fizică - o unitate care este de un număr întreg de ori mai mică decât cea de sistem, de exemplu, microhenry (KG 6 Gn).

Măsurarea unei mărimi fizice sau pur și simplu măsura numit instrument de măsurare conceput pentru a reproduce și (sau) stoca o cantitate fizică de una sau mai multe dimensiuni date, ale cărei valori sunt exprimate în

Tabelul 1.3. Multiplicatori și prefixe pentru formarea multiplilor și submultiplilor zecimali ai unităților SI

Factor	Prefix	Desemnarea prefixului
		internaţional

unități și sunt cunoscute cu precizia necesară. Există următoarele tipuri de măsuri:

• măsură lipsită de ambiguitate - o măsură care reproduce o cantitate fizică de aceeași dimensiune (de exemplu, o greutate de 1 kg);
• măsură multivalorică - o măsură care reproduce o cantitate fizică de diferite dimensiuni (de exemplu, o măsură întreruptă a lungimii);
• set de masuri - un set de măsuri de aceeași dimensiune fizică, dar de dimensiuni diferite, destinate utilizării practice, atât individual, cât și în diverse combinații (de exemplu, un set de blocuri de gabarit);
• magazin de masura - un set de măsuri combinate structural într-un singur dispozitiv, în care există dispozitive pentru conectarea lor în diferite combinații (de exemplu, un depozit de rezistențe electrice).

Instrumente electrice de măsură numite instrumente electrice de măsurare concepute pentru a genera informații despre valorile mărimii măsurate, într-o formă accesibilă percepției directe de către observator, de exemplu, un ampermetru, voltmetru, wattmetru, contor de fază.

traductoare de măsurare numite instrumente de măsurare electrice, concepute pentru a genera informații de măsurare într-o formă convenabilă pentru transmitere, transformare ulterioară, procesare sau stocare, dar care nu poate fi percepută direct de către observator. Traductoarele de măsurare pot fi împărțite în două tipuri:

• convertoare electrice la electrice, cum ar fi șunturi, divizoare sau amplificatoare de tensiune, transformatoare;
• convertoare de mărimi neelectrice în cele electrice, de exemplu, termometre termoelectrice, termistoare, tensometre, traductoare inductive și capacitive.

Instalatie de masurare electrica constă dintr-un număr de instrumente de măsură (măsuri, instrumente de măsură, traductoare de măsurare) și dispozitive auxiliare amplasate într-un singur loc. Cu ajutorul unor astfel de instalații este posibil în unele cazuri să se facă măsurători mai complexe și mai precise decât cu ajutorul instrumentelor de măsură individuale. Instalațiile electrice de măsurare sunt utilizate pe scară largă, de exemplu, pentru verificarea și calibrarea instrumentelor electrice de măsurare și testarea diferitelor materiale utilizate în structurile electrice.

Sisteme informatice de măsurare sunt un ansamblu de instrumente de măsură și dispozitive auxiliare interconectate prin canale de comunicație. Acestea sunt concepute pentru a primi, transmite și procesa automat informații de măsurare din mai multe surse.

În funcție de metoda de obținere a rezultatului, măsurătorile sunt împărțite în directe și indirecte.

Direct numite măsurători, al căror rezultat se obține direct din date experimentale. Exemple de măsurători directe: măsurarea curentului cu un ampermetru, lungimea părții cu un micrometru, masa pe o balanță.

indirect se numesc măsurători în care valoarea căutată nu este măsurată direct, iar valoarea acesteia se găsește pe baza rezultatelor măsurătorilor directe ale altor mărimi fizice care sunt legate funcțional de valoarea căutată. De exemplu, puterea Rîn circuitele DC se calculează prin formula R \u003d W, Voltaj șiîn acest caz, măsurați cu un voltmetru, iar curentul / - cu un ampermetru.

În funcție de totalitatea tehnicilor de măsurare, toate metodele sunt împărțite în metode de evaluare directă și metode de comparare.

Sub metoda de evaluare directaînțelegeți metoda prin care valoarea măsurată este determinată direct de dispozitivul de citire al unui dispozitiv de măsurare cu acțiune directă, adică un dispozitiv care convertește semnalul de măsurare într-o direcție (fără a utiliza feedback), de exemplu, măsurarea curentului cu un ampermetru. Metoda de estimare directă este simplă, dar are o precizie relativ scăzută.

metoda de comparare numită metodă prin care valoarea măsurată este comparată cu valoarea reprodusă de măsură. O trăsătură distinctivă a metodei de comparare este participarea directă a măsurii la procesul de măsurare, de exemplu, măsurarea rezistenței prin compararea acesteia cu o măsură de rezistență - o bobină de rezistență exemplară, măsurarea masei pe o cântar cu greutăți. Metodele comparative oferă o mai mare acuratețe de măsurare decât metodele de evaluare directă, dar acest lucru se realizează cu prețul complicării procesului de măsurare.

Prin programare, SI sunt împărțite în următoarele grupuri:

• masuri;
• traductoare de măsurare;
• instrumente de masura;
• instalatii de masura;
• sisteme de măsurare.

măsura numit SI, conceput pentru a reproduce si (sau) stoca o cantitate fizica de una sau mai multe marimi date, ale carei valori sunt exprimate in unitati stabilite si sunt cunoscute cu acuratetea ceruta.

Măsurile sunt:

lipsit de ambiguitate- reproducerea unei marimi fizice de aceeasi dimensiune (greutate).

polisemantic- reproducerea unui număr de aceleași nume de dimensiuni diferite (rigla de măsurare).

Seturi de măsură- un set de masuri folosite nu numai individual, ci si in diverse combinatii pentru a reproduce un numar de cantitati similare de diferite marimi (un set de greutati, un set de masuri finale).

Măsura Magazine- un set de măsuri combinate într-un singur întreg constructiv, cu întrerupătoare speciale asociate unui dispozitiv de citire.

Măsuri de linie- acestea sunt măsuri, a căror dimensiune este determinată de distanța dintre axele a două curse de măsurare.

Măsuri de gabarit- acestea sunt măsuri, a căror dimensiune este determinată de distanța dintre două fețe plane reciproc paralele ale unui paralelipiped metalic.

Mostre standard reprezintă o măsură de reproducere a unei unități de valoare care caracterizează proprietățile sau compoziția substanțelor și materialelor (de exemplu, probe de duritate, rugozitate, mostre de oțel cu conținut certificat de elemente chimice).

Substanțe model- sunt măsuri care sunt substanțe cu proprietăți cunoscute, reproductibile în condițiile de preparare specificate în caietul de sarcini aprobat (apă „pură”, gaze „pure”, metale „pure”).

Traductor de măsurare- acesta este SI, care servește la generarea informațiilor de măsurare într-o formă convenabilă pentru transmisie la distanță, stocare, procesare, dar care nu este susceptibilă de percepția directă a observatorului.

Traductoarele de măsurare sunt clasificate după o serie de criterii.

După amplasarea în circuitul de măsurare, traductoarele sunt împărțite în primare și intermediare. Dacă valoarea de intrare a traductorului este o mărime fizică măsurată, atunci traductorul de măsurare se numește primar. Traductorul primar izolat structural, de la care sunt primite semnalele de măsurare, se numește senzor. Senzorul poate fi amplasat la o distanta considerabila de instrumentul de masura care primeste semnalele acestuia. Convertizoarele intermediare sunt amplasate în circuitul de măsurare după cel primar.

În funcție de tipul valorilor de intrare și de ieșire, traductoarele de măsurare sunt împărțite în:

• analog, conversia unei valori analogice într-o altă valoare analogică;
• la analog-digital (ADC) conceput pentru a converti un semnal de măsurare analogic într-un cod digital;
• digital-to-analog (DAC), conceput pentru a converti un cod digital într-o valoare analogică.

Un traductor de măsurare este numit traductor de transmisie dacă este destinat transmiterii de la distanță a unui semnal de informații de măsurare. Exemple sunt transmițătoarele inductive sau pneumatice. Un traductor de măsurare proiectat să modifice o valoare de un anumit număr de ori se numește o scară (de exemplu, un transformator de curent de măsurare, un divizor de tensiune, un amplificator de măsurare).

Aparat de măsură- acesta este un instrument de măsurare conceput pentru a genera un semnal de informație de măsurare într-o formă accesibilă percepției unui observator.

Instrumentele de măsurare reprezintă cel mai mare grup de SI și sunt clasificate după diverse criterii. Cele mai frecvente sunt clasificările după tipul de diagramă bloc și metoda de emitere a informațiilor de măsurare.

În funcție de tipul de diagramă bloc, dispozitivele sunt împărțite în dispozitive cu acțiune directă și dispozitive de comparație.

În dispozitivele cu acţiune directă, sunt furnizate una sau mai multe conversii ale semnalelor de informaţii de măsurare X la valoarea de ieșire Yîntr-o singură direcție de la intrare la ieșire, adică fără feedback. Exemple de dispozitive cu acțiune directă sunt manometrele, termometrele din sticlă cu mercur, ampermetrele etc.

Dispozitivele de comparare sunt dispozitive de măsurare concepute pentru compararea directă a valorii măsurate X cu valoarea x0,și valoarea diferenței DX = X - X 0 folosit pentru a obține rezultatul măsurării. Exemple de dispozitive de comparație sunt cântare cu braț egal, un potențiometru de măsurare electric (compensator), un comparator pentru măsuri liniare etc. În dispozitivele de comparație, o măsură este prezentă în procesul fiecărei măsurători.

Conform metodei de emitere a informațiilor de măsurare, instrumentele de măsurare sunt împărțite în indicatoare și înregistrare.

Instrumentele indicatoare permit citirea citirii; înregistrare - numărare, precum și înregistrarea valorii măsurate fie în funcție de timp, fie în funcție de altă mărime.

Instrumentele indicatoare includ instrumente analogice și digitale.

Dispozitivele de citire ale dispozitivelor analogice constau dintr-o scară și un indicator de săgeată, citirile acestor dispozitive sunt o funcție continuă a valorii măsurate.

Scara instrumentelor de măsură- parte a dispozitivului indicator SI, care este o serie ordonată de mărci împreună cu numerotarea asociată acestora. Semnul scalei este un semn pe scara SI (liniuță, dinte, punct etc.) care corespunde unei anumite valori a unei mărimi fizice. Pentru cântarele digitale, numerele în sine sunt echivalente cu semnele scalei.

Valoarea diviziunii la scară este diferența dintre valorile mărimii corespunzătoare a două semne adiacente pe scara SI. Pe scară se aplică semne la calibrarea dispozitivului, de exemplu. atunci când un semnal este aplicat la intrarea sa de la ieșirea unei măsuri exemplificative cu mai multe valori. Unele dintre semnele de scară sunt aplicate cu valori numerice ale cantității furnizate de la ieșirea măsurii. Aceste semne devin numerice.

Scala SI are o valoare inițială și finală. Ele corespund celor mai mici și mai mari valori ale mărimii măsurate, care pot fi citite pe scara SI. La măsurare, indicația este citită de la dispozitivul indicator. Fiecare SI este caracterizat printr-o gamă de indicații și o gamă de măsurători. Interval de indicație este intervalul de valori al scalei SI, limitat de diviziunile sale inițiale și finale . Interval de măsurare se numește intervalul de valori ale unei mărimi fizice (PV), în care limitele de eroare admisibile ale SI sunt normalizate. Valorile mărimii care limitează intervalul de jos și de sus (stânga și dreapta) se numesc limitele inferioare și, respectiv, superioare de măsurare. Domeniul de măsurare este întotdeauna mai mic sau egal cu domeniul de citire.

Configurație de măsurare- este un set de instrumente de masura integrate functional (masuri, traductoare de masura, instrumente de masura) concepute pentru a genera semnale informative de masurare si amplasate compact.

Instalatiile de masura sunt folosite in laboratoare pentru cercetare stiintifica, pentru controlul calitatii materialelor.

Configurație de măsurare- un set de traductoare de măsurare, instrumente de măsură și dispozitive auxiliare interconectate prin canale de comunicație, concepute pentru a genera informații convenabile pentru prelucrarea, transmiterea și utilizarea automată în sistemele de control.

Toate SI conform funcțiilor metrologice efectuate sunt împărțite în standarde, standarde de lucru și SI de lucru.

Unitate standard de mărime fizică- este un SI (sau un set de SI) care asigura reproducerea si stocarea unei unitati in vederea transferarii dimensiunii acesteia la instrumente de masura de nivel inferior conform schemei de verificare, aprobata oficial in modul prescris. Un etalon de lucru este un SI care servește la verificarea sau calibrarea altor instrumente de măsurare față de acestea și este aprobat ca etalon de lucru.

Verificare- aceasta este determinarea de către organul metrologic a erorii instrumentelor de măsură și stabilirea caracterului adecvat pentru utilizare a acesteia.

Instrumente de măsurare de lucru este SI utilizat în măsurătorile tehnice.

Schema de verificare- acesta este un document aprobat în mod corespunzător care stabilește mijloacele, metodele și acuratețea transferului mărimii unităților de la standard la SI de lucru. Partea principală a schemei de verificare este lanțul metrologic de transfer al dimensiunilor unităților de la standardul primar de către un instrument de măsurare de lucru.

Metode de măsurare.

Metode de măsurare (MI)- o modalitate de a obține un rezultat de măsurare prin utilizarea principiilor și mijloacelor de măsurare.

MI se împart în:

· Metoda de evaluare directă - valoarea mărimii măsurate se ia direct de la dispozitivul de citire al dispozitivului de măsurare cu acţiune directă.

Avantajul este viteza măsurătorilor, ceea ce îl face indispensabil utilizării practice. Dezavantajul este precizia limitată.

· Metoda de comparare a măsurătorilor – se compară valoarea măsurată cu valoarea reprodusă de măsură. Exemplu: măsurarea lungimii cu o riglă.

Avantajul este o precizie mai mare de măsurare decât în ​​cazul metodei de evaluare directă. Dezavantajul este timpul mare alocat selectării măsurilor.

· metoda de opozitie - valoarea masurata si valoarea reprodusa prin masura actioneaza simultan asupra aparatului de comparare, cu ajutorul caruia se stabileste raportul dintre aceste marimi.

De exemplu, cântărirea pe cântare cu brațe egale, în care se măsoară masa, este definită ca suma masei greutăților care o echilibrează și a citirilor de pe cântarul cântarului.

Avantajul este o reducere a impactului asupra rezultatelor măsurătorilor a factorilor care afectează distorsiunea semnalelor informaționale de măsurare. Dezavantajul este creșterea timpului de cântărire.

· Metoda diferențială (diferență). - caracterizat prin diferența dintre valorile măsurate și cunoscute (măsura reproductibilă). De exemplu, măsurarea prin comparație cu un etalon de lucru pe un comparator, efectuată la verificarea măsurilor de lungime.

Avantajul este că rezultatele sunt obținute cu o precizie ridicată, chiar și cu mijloace relativ brute pentru măsurarea diferenței.

· Metoda zero - o metodă de comparare cu o măsură în care efectul rezultat al expunerii la comparator este adus la zero.

· Metoda de potrivire - o metodă de comparare cu o măsură, în care diferența dintre valorile măsurării dorite și reproductibile a cantităților este măsurată folosind coincidența semnelor de scară sau a semnalelor periodice.

Avantaj - metoda vă permite să creșteți semnificativ acuratețea comparației cu măsura. Dezavantajul este costul achiziției de medii mai complexe, necesitatea ca operatorul să aibă competențe profesionale.

· metoda de substitutie - se bazează pe o comparație cu o măsură, în care valoarea măsurată este înlocuită cu o valoare cunoscută, o măsură reproductibilă, păstrând toate condițiile neschimbate. De exemplu, cântărirea cu plasarea alternativă a masei și greutăților măsurate pe aceeași cântar.

Avantaje - eroarea de măsurare este mică, deoarece este determinată în principal de eroarea de măsură și zona moartă a dispozitivului (zero - indicator). Dezavantajul este necesitatea aplicării unor măsuri cu mai multe valori.

· Metoda de măsurare indirectă - măsurarea mărimii fizice a unui articol, asociată cu o altă cantitate dorită, o anumită dependenţă funcţională, cu calcul ulterior prin rezolvarea controlului. Metodele indirecte sunt utilizate pe scară largă în metodele de testare chimică.

Avantaje - capacitatea de a măsura cantități pentru care nu există metode de evaluare directă sau nu dau rezultate fiabile sau sunt asociate cu costuri semnificative. Dezavantaje - timp și cost crescut pentru măsurare.

Măsurarea unei mărimi fizice- un ansamblu de operații de utilizare a unui mijloc tehnic care stochează o unitate a unei mărimi fizice, furnizând un raport (într-o formă explicită sau implicită) a mărimii măsurate cu unitatea sa și obținând valoarea acestei mărimi.

În cel mai simplu caz, prin aplicarea unei rigle cu diviziuni la orice parte, de fapt, dimensiunea acesteia este comparată cu unitatea stocată de riglă și, după numărare, valoarea valorii (lungime, înălțime, grosime și alți parametri de piesa) se obţine. Cu ajutorul unui dispozitiv de măsurare, mărimea valorii convertite în mișcarea indicatorului este comparată cu unitatea stocată de scara acestui dispozitiv și se face o citire.

Definiția conceptului „măsurare” satisface ecuația generală a măsurătorilor, care este esențială în ordonarea sistemului de concepte în metrologie. Ea ține cont de latura tehnică (un set de operații), dezvăluie esența metrologică a măsurătorilor (comparație cu unitatea) și arată aspectul epistemologic (obținerea valorii unei cantități).

Tipuri de măsurare

Zona de măsurare- un set de măsurători ale mărimilor fizice caracteristice oricărui domeniu al științei sau tehnologiei și care se disting prin specificul lor. Notă - Există o serie de zone de măsurare: mecanică, magnetică, acustică, măsurători ale radiațiilor ionizante etc.

Tipul de măsurare- o parte a zonei de masurare, care are caracteristici proprii si se caracterizeaza prin uniformitatea valorilor masurate. EXEMPLU În domeniul măsurătorilor electrice și magnetice se pot distinge următoarele tipuri de măsurători: măsurători de rezistență electrică, forță electromotoare, tensiune electrică, inducție magnetică etc.

Există mai multe tipuri de măsurători.

În funcție de natura dependenței de timp a valorii măsurate, măsurătorile sunt împărțite în:

măsurători statice;

măsurători dinamice.

Conform metodei de obținere a rezultatelor măsurătorilor, acestea sunt împărțite în:

indirect;

cumulativ;

comun.

În funcție de condițiile care determină acuratețea rezultatului, măsurătorile sunt împărțite în:

măsurători metrologice;

măsurători de control și verificare;

măsurători tehnice.

După modul în care sunt exprimate rezultatele:

măsurători absolute;

măsurători relative.

În funcție de caracteristicile instrumentului de măsurare, există:

măsurători egale;

măsurători inegale.

După numărul de măsurători dintr-o serie de măsurători:

măsurători unice;

măsurători multiple.

Măsurătorile se disting prin metoda de obținere a informațiilor, prin natura modificărilor valorii măsurate în timpul procesului de măsurare, prin cantitatea de informații de măsurare, în raport cu unitățile principale.

Conform metodei de obținere a informațiilor, măsurătorile se împart în directe, indirecte, cumulative și comune.

Măsurătorile directe sunt o comparație directă a unei mărimi fizice cu măsura ei. De exemplu, atunci când se determină lungimea unui obiect cu o riglă, valoarea dorită (o expresie cantitativă a valorii lungimii) este comparată cu o măsură, adică o riglă.

Măsurători indirecte - diferă de cele directe prin aceea că valoarea dorită a unei mărimi este stabilită pe baza rezultatelor măsurătorilor directe ale unor astfel de mărimi care sunt asociate cu dependența specifică dorită. Deci, dacă măsurați puterea curentului cu un ampermetru și tensiunea cu un voltmetru, atunci în funcție de relația funcțională cunoscută a tuturor celor trei cantități, puteți calcula puterea circuitului electric.

Măsurătorile agregate – sunt asociate cu soluția unui sistem de ecuații compilat din rezultatele măsurătorilor simultane a mai multor mărimi omogene. Rezolvarea sistemului de ecuații face posibilă calcularea valorii dorite.

Măsurătorile comune sunt măsurători a două sau mai multe mărimi fizice neomogene pentru a determina relația dintre ele.

Măsurătorile cumulate și comune sunt adesea folosite în măsurarea diferiților parametri și caracteristici în domeniul ingineriei electrice.

În funcție de natura modificării valorii măsurate în timpul procesului de măsurare, există măsurători statistice, dinamice și statice.

Măsurătorile statistice sunt asociate cu determinarea caracteristicilor proceselor aleatorii, semnalelor sonore, nivelurilor de zgomot etc. Măsurătorile statice au loc atunci când valoarea măsurată este practic constantă.

Măsurătorile dinamice sunt asociate cu astfel de mărimi care suferă anumite modificări în timpul procesului de măsurare. Măsurătorile statice și dinamice ideale sunt rare în practică.

În funcție de cantitatea de informații de măsurare, se disting măsurătorile simple și multiple.

Măsurătorile unice sunt o măsurătoare a unei mărimi, adică numărul de măsurători este egal cu numărul de mărimi măsurate. Aplicarea practică a acestui tip de măsurare este întotdeauna asociată cu erori mari, prin urmare, trebuie efectuate cel puțin trei măsurători individuale, iar rezultatul final ar trebui găsit ca medie aritmetică.

Măsurătorile multiple sunt caracterizate de un exces al numărului de măsurători a numărului de valori măsurate. Avantajul măsurătorilor multiple este o reducere semnificativă a influenței factorilor aleatori asupra erorii de măsurare. scară metrologică de măsurare

Măsurarea este determinarea experimentală a valorii numerice a unei mărimi fizice în unități acceptate folosind instrumente tehnice speciale de măsură.

Rezultatul măsurării este valoarea numerică a unei mărimi fizice în unități acceptate, obținută prin măsurare.

Instrumentele de măsură sunt mijloace tehnice utilizate în măsurători și având caracteristici metrologice normalizate. Principalele tipuri de instrumente de măsurare sunt:

Instrumente de masura;

Traductoare de măsurare;

aparate de masura;

Sisteme de măsurare a informațiilor.

Caracteristicile metrologice normalizate ale mijloacelor tehnice sunt necesare pentru a determina eroarea de măsurare.

O măsură este un mijloc de măsurare conceput pentru a reproduce o cantitate fizică de o anumită mărime, exprimată în unități acceptate. De exemplu, o greutate este o măsură a masei, un rezistor de măsurare este o măsură a rezistenței electrice, o riglă este o măsură a lungimii etc.

Dispozitiv de măsurare - un instrument de măsurare conceput pentru a genera un semnal de informație de măsurare într-o formă accesibilă percepției directe. În funcție de natura indicațiilor, ele disting:

instrumente de măsurare indicatoare;

Inregistrarea aparatelor de masura.

Instrumente de măsurare orientative - dispozitive care permit doar citirea citirilor.

Aparate de masurare inregistrari - aparate in care este asigurata posibilitatea inregistrarii citirilor. Un dispozitiv de înregistrare în care citirile sunt înregistrate sub forma unei diagrame se numește dispozitiv de autoînregistrare, iar un dispozitiv în care sunt imprimate citirile digitale se numește dispozitiv de imprimare.

După forma de prezentare a probelor, există:

Instrumente de măsură analogice;

Instrumente digitale de măsură.

Dispozitivele de măsurare analogice sunt dispozitive care reprezintă informația ca o funcție continuă a valorii măsurate.

Dispozitivele digitale de măsurare sunt dispozitive care reprezintă informații sub formă de semnale discrete separate în formă digitală.

Un traductor de măsurare este un instrument de măsurare conceput pentru a genera un semnal de informație de măsurare într-o formă convenabilă pentru procesare, stocare, conversie sau transmisie ulterioară, dar inaccesibilă percepției directe. În funcție de scopul și funcțiile îndeplinite, traductoarele de măsurare se împart în primare, intermediare, de transmisie, de scalare etc.

Un dispozitiv de măsurare este un instrument de măsurare care include instrumente de măsurare și traductoare de măsurare.

Un sistem de măsurare a informațiilor este un instrument de măsurare cu măsurători și control multicanal și, uneori, cu procesare a informațiilor conform unui algoritm dat.

Instrumentele de măsurare, în funcție de scopul lor, sunt împărțite în trei categorii:

muncitorii;

exemplar;

Standarde.

Lucrătorii numesc instrumentele de măsurare utilizate pentru măsurătorile de zi cu zi. Acestea sunt împărțite în laborator și tehnice. Instrumentele de măsurare de laborator au o precizie sporită.

Exemplare de instrumente de măsurare sunt concepute pentru verificarea și calibrarea măsurilor de lucru, a instrumentelor de măsură și a traductoarelor.

Standardele sunt destinate reproducerii și stocării unităților de măsură cu cea mai mare acuratețe care poate fi realizată la un anumit nivel de dezvoltare a științei și tehnologiei.

Măsurătorile, în funcție de cerințele pentru acuratețea rezultatelor, sunt împărțite în:

Laborator;

Tehnic.

Măsurătorile de laborator se caracterizează printr-o acuratețe sporită și se efectuează la efectuarea cercetărilor, precum și la verificarea instrumentelor de măsură.

Măsurătorile tehnice au o precizie relativ scăzută și sunt efectuate pentru a controla funcționarea diferitelor dispozitive.

Conform metodei de obținere a valorii numerice a valorii dorite, măsurătorile sunt împărțite în trei tipuri:

Măsurători directe;

Măsurători indirecte;

Măsurători comune sau cumulate.

Cu măsurători directe, rezultatul se obține direct din citirile instrumentelor de măsură. Exemple de măsurători directe: măsurarea lungimii cu un șubler, a temperaturii cu un termometru, a presiunii cu un manometru, a forței cu un dinamometru, a timpului cu un cronometru etc.

În cazul măsurătorilor indirecte, rezultatul se găsește pe baza unei relații cunoscute între mărimea care se determină și alte mărimi, care, la rândul lor, sunt găsite folosind măsurători directe.

Cu măsurători comune și cumulate, mărimile necesare sunt determinate ca urmare a rezolvării unui sistem de ecuații. În acest caz, coeficienții numerici și unii termeni ai ecuațiilor cuprinse în acest sistem se regăsesc ca urmare a măsurătorilor directe sau indirecte.

Diferența dintre măsurătorile comune și cele cumulate este că, în primul caz, la determinarea valorii dorite, se măsoară alte câteva mărimi diferite, iar în al doilea se măsoară alte câteva mărimi similare.

Orice măsurătoare se bazează pe unele fenomene fizice.

Principiul măsurării este totalitatea fenomenelor fizice pe care se bazează măsurătorile.

O metodă de măsurare este un set de metode de utilizare a instrumentelor de măsurare și a principiilor de măsurare. Există două metode principale de măsurare:

Metoda de evaluare directă;

Metoda de comparare a măsurătorilor.

Metoda evaluării directe constă în determinarea valorii dorite de către dispozitivul de citire al aparatului de măsurare.

Metoda de comparare cu o măsură este ca valoarea măsurată să fie comparată cu valoarea reprodusă de măsura corespunzătoare. Comparația poate fi directă sau prin alte mărimi care sunt legate în mod unic de valoarea măsurată și valoarea reprodusă de măsură. La compararea directă, metoda comparației se mai numește și metoda opoziției, iar la compararea prin alte mărimi, se numește metoda comparației indirecte sau metoda substituției.

Conform metodei de măsurare, metoda comparației este împărțită în

metoda nulă;

Metoda diferențială sau diferențială;

Metoda potrivirii.

Metoda nulă este că efectul mărimii măsurate este pe deplin echilibrat de efectul mărimii cunoscute. Un exemplu de metodă de măsurare a zero este măsurarea masei cu o grindă de echilibru.

În metoda diferenței sau diferențiale, echilibrarea completă nu are loc, iar diferența dintre valorile comparate este estimată de dispozitivul de măsurare. Valoarea mărimii măsurate este determinată în acest caz nu numai de valoarea reprodusă de măsură, ci și de citirile instrumentului.

Metoda de potrivire constă în faptul că nivelul unui semnal care este asociat fără ambiguitate cu valoarea valorii dorite este comparat cu nivelul aceluiași semnal, dar determinat de măsura corespunzătoare. Prin coincidența nivelurilor acestor semnale se apreciază valoarea valorii măsurate (turometrul stroboscopic).

5.2. Caracteristicile metrologice ale instrumentelor de măsură.

Caracteristicile metrologice ale instrumentelor de măsurare sunt caracteristicile care fac posibilă aprecierea adecvării acestora pentru măsurarea într-un anumit interval cu o anumită precizie.

Cele mai importante caracteristici metrologice sunt:

1) domeniul de măsurare;

2) erori ale instrumentelor de măsură;

3) pragul de sensibilitate al instrumentului de măsură sau al traductorului;

4) variația dispozitivului de măsurare sau traductorului.

In cadrul domeniului de masurare, legatura dintre semnalele de la intrarea X si iesirea Y a instrumentelor de masura este determinata de dependenta Y=f(X), care se numeste caracteristica statica a instrumentelor de masura. Pentru instrumentele de indicare, caracteristica statică este fixată de o scară, de aceea această dependență este numită și ecuația scalei instrumentului.

Pentru traductoarele de măsurare, domeniul de conversie joacă același rol ca și domeniul de măsurare, iar pentru unele tipuri de măsuri, valoarea nominală a valorilor produse de acestea.

Pentru toate instrumentele de măsurare sunt stabilite limitele erorilor de bază și suplimentare admisibile.

Limita erorii de bază admisibile se numește cea mai mare (fără a ține cont de semn) eroare de bază a instrumentului de măsurare, la care va fi în continuare recunoscută ca aptă și permisă pentru funcționare.

Limita erorii suplimentare admisibile este cea mai mare eroare suplimentară a instrumentului de măsurare, la care va fi în continuare recunoscută ca fiind adecvată și permisă pentru funcționare.

Instrumentelor de măsurare li se atribuie clase de precizie, al căror simbol coincide cu valoarea erorii de bază admisibile, exprimată ca procent. Clasa de precizie k se notează cu un număr din următoarea serie k = (1; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0>10 p, unde p = 1; 0; -1; -2...

Trebuie remarcat faptul că instrumentele de măsură cu mai multe domenii de măsurare pot avea mai multe clase de precizie.

Pragul de sensibilitate este cea mai mică modificare a valorii mărimii măsurate care poate provoca cea mai mică modificare a citirii dispozitivului de măsurare sau a semnalului de ieșire al traductorului care este disponibil pentru înregistrare.

O variație a unui dispozitiv de măsurare sau traductor este cea mai mare diferență în citirile instrumentului sau cea mai mare diferență între semnalele de ieșire ale traductorului corespunzătoare aceleiași valori a semnalului de intrare, dar obținută într-un caz cu o creștere lină și în celălalt - cu o scădere lină a valorii valorii măsurate.

În practica cercetării, de foarte multe ori este nevoie să se măsoare cantități care se modifică în timp, de ex. . în condiţii dinamice. Rezultatele unor astfel de măsurători sunt distorsionate de o eroare suplimentară din cauza condițiilor dinamice. Această componentă de eroare se numește eroare dinamică și reprezintă diferența dintre eroarea instrumentelor de măsură în condiții dinamice și eroarea corespunzătoare în condiții statice. Motivul apariției unei erori dinamice este inerția instrumentelor de măsură. Datorită acestei inerții, există o întârziere a citirilor la înregistrarea valorilor instantanee ale mărimii măsurate.