MINISTERSTVO ŠKOLSTVA ŠTÁTNEJ INŠTITÚCIE RUSKEJ FEDERÁCIE

ŠTÁTNA TECHNICKÁ UNIVERZITA KUZBAS Katedra obrábacích strojov a nástrojov

METROLOGY

METÓDY A NÁSTROJE NA MERANIE FYZIKÁLNYCH VELIČIN

Pokyny pre laboratórnu prácu na predmete "Metrológia, normalizácia a certifikácia" pre študentov špecializácie 120200 "Obrábacie stroje a nástroje" špecializácie 120219 "Manažment kvality, certifikácia a licencovanie zariadení"

Zostavil N.G. Rozenko

Schválené na rokovaní odboru Zápisnica č.5 zo dňa 30.10.02

Elektronická kópia je uložená v knižnici hlavnej budovy KuzGTU

Kemerovo 2003

veličín, metód, techník, ako aj meracích prístrojov pre metrologickú podporu výroby.

2. TEORETICKÉ USTANOVENIA Fyzikálna veličina je jednou z vlastností fyzikálneho objektu.

projekt, fyzikálny systém, jav alebo proces. Kvalitatívne je táto vlastnosť jedna pre mnohé fyzické objekty, no kvantitatívne je pre každý z nich individuálna. Kvantitatívna istota fyzikálnej veličiny vlastná konkrétnemu hmotnému objektu, systému, javu, procesu sa nazýva veľkosť fyzikálnej veličiny. Hodnota fyzikálnej veličiny je tvorená vyjadrením fyzikálnej veličiny vo forme určitého počtu pre ňu prijatých jednotiek.

Hodnota fyzikálnej veličiny, ktorá ideálne charakterizuje zodpovedajúcu fyzikálnu veličinu kvalitatívne a kvantitatívne, sa nazýva skutočná hodnota veličiny. Dá sa korelovať s pojmom absolútnej pravdy a dá sa získať len ako výsledok nekonečného procesu meraní s nekonečným zdokonaľovaním metód a prostriedkov merania.

Skutočná hodnota fyzikálnej veličiny je hodnota fyzikálnej veličiny získaná experimentálne a natoľko blízka skutočnej hodnote, že ju možno použiť namiesto nej v stanovenej úlohe merania.

Súbor fyzikálnych veličín vytvorený v súlade s prijatými princípmi sa nazýva systém fyzikálnych veličín.

V systéme fyzikálnych veličín sú niektoré veličiny brané ako nezávislé, zatiaľ čo iné sú definované ako funkcie nezávislých veličín.

Fyzikálna veličina zahrnutá do systému veličín a podmienene akceptovaná ako nezávislá od ostatných veličín tohto systému sa nazýva hlavná fyzikálna veličina.

Fyzikálna veličina zahrnutá do sústavy veličín a definovaná prostredníctvom základných veličín tejto sústavy sa nazýva odvodená fyzikálna veličina.

Meranie fyzikálnej veličiny je súbor operácií na použitie technických prostriedkov, ktoré uchovávajú jednotku fyzikálnej veličiny a zabezpečujú, že pomer sa nachádza v explicitnom alebo implicitnom vyjadrení.

explicitný tvar meranej veličiny s jej jednotkou a získanie hodnoty tejto veličiny. Ak sa séria meraní akejkoľvek hodnoty vykoná meracími prístrojmi rovnakej presnosti za rovnakých podmienok s rovnakou presnosťou, potom sa takéto merania nazývajú rovnako presné. Ak sa séria meraní akejkoľvek hodnoty vykoná meracími prístrojmi, ktoré sa líšia presnosťou a (alebo) za rôznych podmienok, potom sa takéto merania nazývajú nerovnaké merania.

Ak sa meranie vykoná raz, potom sa nazýva jednorazové. Meranie sa nazýva viacnásobné, ak pri meraní fyzikálnej veličiny rovnakej veľkosti je výsledok získaný z niekoľkých po sebe nasledujúcich meraní, t.j. pozostávajúce z množstva jednotlivých meraní.

Statické meranie je meranie fyzikálnej veličiny, ktoré sa vykonáva v súlade so špecifickou úlohou merania ako nezmenená počas doby merania.

Dynamické meranie je meranie fyzikálnej veličiny, ktorej veľkosť sa mení.

Meranie založené na priamych meraniach jednej alebo viacerých základných veličín a (alebo) použití fyzikálnych konštantných hodnôt sa nazýva absolútne meranie. Napríklad meranie sily F = m g je založené na použití hlavnej hodnoty hmotnosti - m

a použitím fyzikálnej konštanty g v bode merania hmotnosti. Relatívne meranie je meranie pomeru množstva k

rovnomenná hodnota, ktorá hrá úlohu jednotky, alebo meranie zmeny hodnoty vo vzťahu k hodnote rovnakého mena, brané ako originál.

Meranie, pri ktorom sa počiatočná hodnota fyzikálnej veličiny získava priamo, sa nazýva priame meranie. Napríklad meranie dĺžky súčiastky mikrometrom, silu prúdu ampérmetrom, hmotnosť na stupnici.

Ak je požadovaná hodnota fyzikálnej veličiny určená na základe priamych meraní iných fyzikálnych veličín, ktoré funkčne súvisia s požadovanou veličinou, potom sa takéto merania nazývajú nepriame. Napríklad hustotu D valcového telesa možno určiť na základe výsledkov priamych meraní hmotnosti m, výšky h a priemeru valca d, vztiahnuté na hustotu rovnicou

	0,25π d 2 h

Súčasné merania viacerých veličín s rovnakým názvom, pri ktorých sa požadované hodnoty veličín určujú riešením systému rovníc získaných meraním týchto veličín v rôznych kombináciách, sa nazývajú kumulatívne merania. Napríklad hodnota hmotnosti jednotlivých závaží súpravy je určená známou hodnotou hmotnosti jedného zo závaží a výsledkami meraní (porovnaní) hmotností rôznych kombinácií závaží.

Ak sa súčasne merajú dve alebo viac veličín s rovnakým názvom, aby sa určil vzťah medzi nimi, potom sa takéto merania nazývajú spoločné.

Typ meraní je časť oblasti merania, ktorá má svoju charakteristiku a vyznačuje sa rovnomernosťou nameraných hodnôt. Napríklad v oblasti elektrických a magnetických meraní možno rozlíšiť tieto typy meraní: merania elektrického odporu, elektromotorickej sily, elektrického napätia, magnetickej indukcie atď.

Poddruh meraní je časť typu meraní, ktorá zvýrazňuje znaky meraní homogénnej veličiny (rozsahom, veľkosťou veličiny a pod.) Napríklad pri meraní dĺžky sú merania veľkých dĺžok (v desiatky, stovky, tisíce kilometrov) alebo merania extra malých dĺžok - hrúbky fólie.

Meracie prístroje sú technické prostriedky špeciálne určené na meranie. Medzi meracie zariadenia patria meracie prístroje a ich kombinácie (meracie systémy, meracie inštalácie), meracie príslušenstvo, meracie inštalácie.

Meradlom sa rozumie technický prístroj určený na meranie, ktorý má normalizované metrologické vlastnosti, reprodukuje a (alebo) uchováva jednotku fyzikálnej veličiny, ktorej veľkosť sa považuje za nezmenenú v rámci stanovenej chyby počas známeho časového intervalu.

Pracovné meradlo je meradlo určené na merania nesúvisiace s prenosom jednotkovej veľkosti na iné meracie prístroje.

Hlavný merací prístroj je prostriedok na meranie fyzikálnej veličiny, ktorej hodnotu je potrebné získať v súlade s meracou úlohou.

Pomocné meradlo je meradlo tej fyzikálnej veličiny, ktorej vplyv na hlavné meradlo alebo merací predmet je potrebné brať do úvahy, aby sa získali výsledky merania s požadovanou presnosťou. Napríklad teplomer na meranie teploty plynu pri meraní objemového prietoku tohto plynu.

Meradlo sa nazýva automatické, ak bez priamej účasti osoby vykonáva merania a všetky operácie súvisiace so spracovaním výsledkov meraní, ich registráciou, prenosom údajov alebo generovaním riadiaceho signálu. Automatický merací prístroj zabudovaný do automatickej výrobnej linky sa nazýva merací stroj alebo riadiaci stroj. Rôzne riadiace a meracie stroje, vyznačujúce sa dobrými manipulačnými vlastnosťami, vysokou rýchlosťou pohybu a merania, sa nazývajú meracie roboty.

Merací prístroj sa nazýva automatizovaný, ak automaticky vykonáva jednu alebo časť meracích operácií. Napríklad barograf meria a zaznamenáva tlak; elektromer meria a zaznamenáva údaje na základe časového rozlíšenia.

Meradlom fyzikálnej veličiny je merací prístroj určený na reprodukciu a (alebo) uloženie fyzikálnej veličiny jedného alebo viacerých daných parametrov, ktorých hodnoty sú vyjadrené v stanovených jednotkách a sú známe s požadovanou presnosťou.

Existujú nasledujúce typy opatrení.

1. Jednoznačná miera je miera, ktorá reprodukuje fyzikálnu veličinu rovnakej veľkosti (napríklad hmotnosť 1 kg).

2. Viachodnotová miera je miera, ktorá reprodukuje fyzikálne množstvo rôznych veľkostí (napríklad prerušovaná miera dĺžky).

3. Súbor mier je súbor mierok rôznych veľkostí tej istej fyzikálnej veličiny, určený na praktické použitie ako jednotlivo, tak aj v rôznych kombináciách (napríklad súprava meracích blokov).

4. Meracia skrinka je súbor meradiel konštrukčne spojených do jedného zariadenia, ktoré má zariadenia na ich spájanie v rôznych kombináciách (napríklad elektrická odporová skrinka).

Meracia súprava je merací prístroj určený na získavanie nameraných hodnôt fyzikálnej veličiny v určenom rozsahu. Podľa spôsobu udávania hodnôt meranej hodnoty sa meracie prístroje delia na indikačné a záznamové. Podľa akcie sa meracie prístroje delia na integračné a sčítacie. Existujú tiež zariadenia s priamou akciou a porovnávacie zariadenia, analógové a digitálne zariadenia, samonahrávacie a tlačové zariadenia.

Súbor funkčne kombinovaných meradiel, meracích prístrojov, meracích prevodníkov a iných zariadení určených na meranie jednej alebo viacerých fyzikálnych veličín umiestnených na jednom mieste sa nazýva meracie zariadenie. Nastavenie merania používané na overenie sa nazýva kalibračné nastavenie. Nastavenie merania, ktoré je súčasťou normy, sa nazýva referenčné nastavenie. Niektoré veľké meracie zariadenia sa nazývajú meracie stroje. Meracie stroje sú určené na presné meranie fyzikálnych veličín. Napríklad stroj na meranie sily, stroj na meranie veľkých dĺžok v priemyselnej výrobe, deliaci stroj, súradnicový merací stroj.

Merací systém je súbor funkčne integrovaných meradiel, meracích prístrojov, meracích prevodníkov, počítačov a iných technologických prostriedkov umiestnených v rôznych bodoch riadeného objektu za účelom merania jednej alebo viacerých fyzikálnych veličín tohto objektu a generovania meracích signálov na rôzne účely. . Podľa účelu sa meracie systémy delia na meracie informačné, meracie riadiace systémy atď. Merací systém, ktorý sa prestavuje v závislosti od zmeny meracej úlohy, sa nazýva flexibilný merací systém.

Štandardná vzorka je vzorka látok alebo materiálu s hodnotami jednej alebo viacerých veličín zistenými ako výsledok metrologickej certifikácie, charakterizujúca vlastnosť alebo zloženie tejto látky alebo materiálu. Rozlišujú sa majetkové normy a kompozičné normy. Príkladom štandardu vlastností je štandard relatívnej permitivity. Úlohu jednoznačných mier zohrávajú štandardné vzorky vlastností látok a materiálov pre metrologické účely. Môžu byť použité ako pracovné štandardy s dimenzovaním

podľa schémy štátneho overovania. Príkladom štandardu zloženia je štandard zloženia uhlíkovej ocele.

Merací prevodník je technický nástroj s normalizovanými metrologickými charakteristikami, ktorý slúži na prevod meranej veličiny na inú veličinu alebo merací signál, ktorý je vhodný na spracovanie, ukladanie, ďalšie transformácie, indikáciu alebo prenos. Merací prevodník môže byť súčasťou meracieho zariadenia, meracej zostavy, meracieho systému a pod., alebo môže byť použitý spolu s akýmkoľvek meracím prístrojom. Podľa povahy prevodu sa rozlišujú analógové, digitálno-analógové, analógovo-digitálne prevodníky. Primárne a medziľahlé prevodníky sa rozlišujú podľa miesta v meracom obvode. Prevodníky sú tiež veľkorozmerné a vysielacie.

Príklady prevodníkov.

1. Termočlánok v termoelektrickom teplomere;

2. Elektropneumatický menič.

Primárny merací prevodník je merací prevodník, ktorý je priamo ovplyvnený meranou fyzikálnou veličinou. Napríklad termočlánok v obvode termoelektrického teplomera.

Senzor je konštrukčne oddelený primárny prevodník, z ktorého sa prijímajú meracie signály.

Porovnávací nástroj je technický nástroj alebo špeciálne vytvorené prostredie, pomocou ktorého je možné navzájom porovnávať miery homogénnych veličín alebo odpočty meracích prístrojov.

Príklady prostriedkov na porovnanie.

1. Pákové váhy, na ktorých jednej miske je nainštalované referenčné závažie a na druhej kalibrované.

2. Kalibračná kvapalina na porovnanie referenčných a pracovných hustomerov.

3. Teplotné pole vytvorené termostatom na porovnanie údajov teplomera.

4. Tlak média vytvoreného kompresorom je možné súčasne merať kalibrovaným a referenčným tlakomerom; na základe údajov referenčného prístroja sa testovaný prístroj kalibruje.

Komparátor je porovnávací nástroj určený na porovnávanie mier homogénnych veličín. Napríklad pákové váhy.

Meradlo uznané za spôsobilé a schválené na používanie autorizovanou osobou sa nazýva legalizované meradlo.

Štátne normy krajiny sa takými stávajú v dôsledku schválenia primárnych noriem národným orgánom pre normalizáciu a metrológiu. Pracovné meradlá určené do sériovej výroby sa legalizujú schválením typu meradla.

Meracie príslušenstvo je pomocné náradie, ktoré slúži na zabezpečenie nevyhnutných podmienok na vykonávanie meraní s požadovanou presnosťou. Príkladom meracieho príslušenstva sú termostaty, barometre, antivibračné základy, elektromagnetické tieniace zariadenia, prístrojové statívy atď.

Indikátor je technický nástroj alebo látka určená na zistenie prítomnosti fyzikálnej veličiny alebo na prekročenie jej prahovej hodnoty. Indikátor blízkosti signálu sa nazýva nulový indikátor.

Príklady ukazovateľov.

1. Osciloskop slúži ako indikátor prítomnosti alebo neprítomnosti meracích signálov.

2. Lakmusový papierik alebo iné látky v chemických reakciách.

3. Svetelný alebo zvukový signál indikátora ionizujúceho žiarenia v prípade prekročenia úrovne žiarenia prahovej hodnoty.

Metrologická charakteristika meradiel je charakteristika jednej z vlastností meradiel, ktorá ovplyvňuje výsledok merania a jeho chybu. Pre každý typ meradiel sú stanovené ich metrologické charakteristiky. Metrologické charakteristiky stanovené v normatívnych a technických dokumentoch sa nazývajú normalizované metrologické charakteristiky a tie, ktoré boli stanovené experimentálne, sa nazývajú skutočné metrologické charakteristiky.

Odchýlka odčítaných hodnôt meracieho zariadenia je rozdiel odčítaných hodnôt zariadenia v rovnakom bode v meracom rozsahu s plynulým priblížením sa k tomuto bodu zo strany menších a väčších hodnôt nameranej hodnoty.

Rozsah indikácií meracích prístrojov je rozsah hodnôt stupnice prístroja, obmedzený počiatočnými a konečnými hodnotami stupnice.

Rozsah merania meracích prístrojov je rozsah hodnôt veličiny, v rámci ktorého sú normalizované limity prípustnej chyby meracích prístrojov.

Hodnoty množstva, ktoré obmedzujú rozsah merania zdola a zhora (vľavo a vpravo), sa nazývajú dolný limit merania a horný limit merania.

Menovitá hodnota miery je hodnota množstva priradená meraniu alebo sérii mier pri výrobe, napríklad závažie s nominálnou hodnotou 1 kg.

Skutočná hodnota meradla je hodnota veličiny priradená meraniu na základe jeho kalibrácie alebo overenia. Napríklad zloženie štátnej normy jednotky hmotnosti zahŕňa platinovo-irídiové závažie s nominálnou hodnotou hmotnosti 1 kg, pričom skutočná hodnota jeho hmotnosti je 1,000000087 kg, získaná ako výsledok medzinárodných porovnaní s medzinárodnými norma kilogramu, uložená v Medzinárodnom úrade pre váhy a miery (BIPM).

Citlivosť meracieho prístroja je vlastnosť meracieho prístroja, určená pomerom merania výstupného signálu tohto prístroja k zmene nameranej hodnoty, ktorá ju spôsobuje. Je rozdiel medzi absolútnou a relatívnou citlivosťou. Absolútna citlivosť je určená vzorcom

kde X je nameraná hodnota.

Prah citlivosti je charakteristika meracieho prístroja vo forme najmenšej hodnoty zmeny fyzikálnej veličiny, od ktorej ju možno týmto prístrojom merať.

Posun nuly je nenulový údaj meracieho prístroja, keď je vstupný signál nulový.

Drift odčítaných hodnôt meracieho prístroja je zmena odčítania meracieho prístroja v čase v dôsledku zmien ovplyvňujúcich veličín alebo iných faktorov.

Druh meracieho prístroja je súbor meracích prístrojov rovnakého účelu, založených na rovnakom princípe

akcie s rovnakým dizajnom a vyrobené podľa rovnakej technickej dokumentácie. Meracie prístroje rovnakého typu môžu mať rôzne modifikácie (napríklad sa líšia rozsahom merania).

Druh meracieho prístroja je súbor meradiel určených na meranie danej fyzikálnej veličiny. Napríklad ampérmetre a voltmetre sú typy meracích prístrojov na meranie sily elektrického prúdu a napätia. Typ meracích prístrojov môže zahŕňať niekoľko typov.

Metrologická použiteľnosť meradiel je ich stav, v ktorom všetky normalizované metrologické charakteristiky spĺňajú ustanovené požiadavky.

Výstup metrologických charakteristík meradla nad stanovené limity sa nazýva metrologická porucha meradla.

Fyzikálny jav alebo efekt, ktorý je základom merania, sa nazýva princíp merania (napríklad použitie gravitácie pri meraní hmotnosti vážením).

Metóda merania je technika alebo súbor metód na porovnávanie meranej fyzikálnej veličiny s jej jednotkou v súlade s implementovaným princípom merania. Metóda merania je prepojená so zariadením meracích prístrojov.

Metóda priameho hodnotenia je metóda merania, pri ktorej sa hodnota veličiny zisťuje priamo z indikačného meracieho prístroja.

Porovnávacia metóda s mierou je metóda merania, pri ktorej sa meraná veličina porovnáva s veličinou reprodukovateľnou mierou. Napríklad merania hmotnosti na váhe so závažím (miery hmotnosti so známou hodnotou).

Nulová metóda merania je metóda porovnania s mierou, pri ktorej je čistý vplyv meranej veličiny a miery na komparátor vynulovaný. Napríklad meranie elektrického odporu mostíkom s jeho úplným vyvážením.

Metóda merania substitúciou je metóda porovnávania s mierou, pri ktorej sa meraná veličina nahrádza mierou so známou hodnotou veličiny. Napríklad váženie so striedavým umiestnením meranej hmoty a závaží na rovnakú misku váhy.

Metóda merania sčítaním je metóda porovnávania s mierou, pri ktorej je hodnota meranej veličiny doplnená mierou tej istej

Federálny zákon „O zabezpečení jednotnosti meraní“ z 27. apríla 1993 upravuje vzťahy súvisiace so zabezpečením jednotnosti meraní v Ruskej federácii v súlade s Ústavou Ruskej federácie.

Hlavné články zákona stanovujú:

• základné pojmy používané v zákone;
• organizačná štruktúra riadenia štátu zabezpečením jednotnosti meraní;
• regulačné dokumenty na zabezpečenie jednotnosti meraní;
• jednotky veličín a štátne normy jednotiek veličín;
• prostriedky a metódy merania.

Zákon definuje štátnu metrologickú službu a ďalšie služby na zabezpečenie jednotnosti meraní, metrologické služby orgánov štátnej správy a právnických osôb, ako aj druhy a oblasti distribúcie štátnej metrologickej kontroly a dozoru.

Osobitné články zákona obsahujú ustanovenia o kalibrácii a certifikácii meradiel a stanovujú druhy zodpovednosti za porušenie zákona.

Formovanie trhových vzťahov sa podpísalo pod článok zákona, ktorý vymedzuje východiská pre činnosť metrologických služieb štátnej správy a právnických osôb. Otázky súvisiace s činnosťou štruktúrnych útvarov metrologických služieb v podnikoch sú stimulované čisto ekonomickými metódami.

V tých oblastiach, ktoré nie sú kontrolované štátnymi orgánmi, a Ruský kalibračný systém, zameraný aj na zabezpečenie jednotnosti meraní. Gosstandart z Ruskej federácie vymenoval odbor technickej politiky v oblasti metrológie za ústredný orgán ruského kalibračného systému.

Vyhláška o povoľovaní metrologických činností je zameraná na ochranu práv spotrebiteľov a pokrýva oblasti podliehajúce štátnej metrologickej kontrole a dozoru. Právo na vydanie licencie majú výlučne orgány štátnej metrologickej služby.

Zákon vytvára podmienky pre interakciu s medzinárodnými a národnými meracími systémami zahraničia. Je to potrebné predovšetkým pre vzájomné uznávanie výsledkov skúšok, kalibráciu a certifikáciu, ako aj pre využitie svetových skúseností a trendov v modernej metrológii.

Rozoberá sa problematika teórie a praxe zabezpečenia jednotnosti meraní metrológie. Metrológia je veda o meraniach, metódach a prostriedkoch na zabezpečenie ich jednoty a spôsoboch dosiahnutia požadovanej presnosti.

Metrológia má veľký význam pre napredovanie prírodných a technických vied, keďže zvyšovanie presnosti meraní je jedným z prostriedkov zlepšovania spôsobov chápania prírody človekom, objavov a praktickej aplikácie presných poznatkov.

Pre zabezpečenie vedecko-technického pokroku musí byť metrológia vo svojom vývoji pred ostatnými oblasťami vedy a techniky, pretože pre každú z nich sú presné merania jedným z hlavných spôsobov, ako ich zlepšiť.

Hlavné úlohy metrológie sú:

• stanovenie jednotiek fyzikálnych veličín, štátnych etalónov a vzorových meracích prístrojov;
• rozvoj teórie, metód a prostriedkov merania a riadenia; zabezpečenie jednoty meraní;
• vývoj metód hodnotenia chýb, stavu meracích a kontrolných prístrojov;
• vývoj metód na prenos veľkostí jednotiek z noriem alebo vzorových meracích prístrojov na pracovné meracie prístroje.

meraním je súbor operácií na použitie technického prostriedku, ktorý uchováva jednotku fyzikálnej veličiny, pričom poskytuje pomer meranej veličiny k jej jednotke (porovnanie) a získava hodnotu tejto veličiny. Merania sa musia vykonávať vo všeobecne akceptovaných jednotkách.

Metrologická podpora(MO) - vytvorenie a uplatňovanie vedeckých a organizačných základov, technických prostriedkov, pravidiel a noriem potrebných na dosiahnutie jednoty a požadovanej presnosti meraní.

Zoznam hlavných úloh metrologickej podpory v technológii zahŕňa:

• určenie spôsobov čo najefektívnejšieho využitia vedeckých a technických výdobytkov v oblasti metrológie;
• štandardizácia základných pravidiel, predpisov, požiadaviek a noriem metrologickej podpory;
• harmonizácia prístrojov a metód merania, vykonávanie spoločných meraní pomocou domácich a zahraničných zariadení (medzikalibrácia);
• stanovenie racionálnej nomenklatúry meraných parametrov, stanovenie optimálnych noriem presnosti merania, postup výberu a priraďovania meracích prístrojov;
• organizovanie a vykonávanie metrologických skúšok v etapách vývoja, výroby a testovania výrobkov;
• vývoj a aplikácia pokročilých meracích metód, techník a meracích prístrojov;
• automatizácia zberu, ukladania a spracovania informácií o meraní;
• vykonávanie rezortnej kontroly stavu a používania vzorových, pracovných a neštandardných meracích prístrojov v podnikoch priemyslu;
• vykonávanie povinného štátneho alebo rezortného overovania meradiel, ich opravy;
• zabezpečenie neustálej pripravenosti na merania;
• rozvoj metrologickej služby priemyslu a pod.

Fyzikálne množstvo - jedna z vlastností fyzikálneho objektu (fyzikálneho systému, javu alebo procesu), ktorá je kvalitatívne spoločná pre mnoho fyzikálnych objektov, no pre každý z nich kvantitatívne individuálna.

Pre každú z fyzikálnych veličín treba nastaviť mernú jednotku, pričom treba brať do úvahy, že mnohé fyzikálne veličiny sú navzájom prepojené určitými závislosťami. Preto možno nezávisle od ostatných určiť len časť fyzikálnych veličín a ich jednotiek. Takéto množstvá sa nazývajú základné. Derivát fyzikálna veličina - fyzikálna veličina zahrnutá do sústavy fyzikálnych veličín a určená prostredníctvom hlavných fyzikálnych veličín tejto sústavy.

Súbor fyzikálnych veličín vytvorených v súlade s prijatými princípmi, keď niektoré veličiny sú považované za nezávislé a iné sú definované ako funkcie nezávislých veličín, sa nazýva sústava jednotiek fyzikálnych veličín. Jednotkou základnej fyzikálnej veličiny je základná jednotka systémov. Medzinárodný systém jednotiek (systém SI; SI - z francúzštiny. Systeme International - Medzinárodná sústava jednotiek) bola prijatá XI generálnou konferenciou pre váhy a miery v roku 1960.

Systém SI je založený na siedmich základných a dvoch dodatočných fyzikálnych jednotkách. Základné jednotky: meter, kilogram, sekunda, ampér, kelvin, mol a kandela (tabuľka 1.1).

Meter - dĺžka dráhy, ktorú prejde svetlo vo vákuu v časovom intervale 1/299 792 458 sekundy.

Kilogram - jednotka hmotnosti definovaná ako hmotnosť medzinárodného prototypu kilogramu, čo je valec vyrobený zo zliatiny platiny a irídia.

Po druhé sa rovná 9 192 631 770 periódam žiarenia zodpovedajúcim energetickému prechodu medzi dvoma úrovňami hyperjemnej štruktúry základného stavu atómu cézia-133.

Amp - sila nemenného prúdu, ktorá by pri prechode cez dva rovnobežné priamočiare vodiče nekonečnej dĺžky a zanedbateľného kruhového prierezu, umiestnené vo vzdialenosti 1 m od seba vo vákuu, vyvolala interakčnú silu rovnajúcu sa 2 10 " 7 N (newton) na každom úseku vodiča s dĺžkou 1 m.

Tabuľka 1.1. Medzinárodné jednotky SI

Hodnota
názov	Rozmer	názov	Označenie
			medzinárodné
Základné jednotky
		kilogram
Sila elektrického prúdu
Teplota
Množstvo látok
Sila svetla
Ďalšie jednotky
plochý roh
Pevný uhol		steradián

Kelvin - jednotka termodynamickej teploty rovnajúca sa 1/273,16 termodynamickej teploty trojného bodu vody, t.j. teploty, pri ktorej sú tri fázy vody – para, kvapalina a tuhá látka – v dynamickej rovnováhe.

Moľa - množstvo látky obsahujúcej toľko štruktúrnych prvkov, koľko je obsiahnuté vo vzorke uhlíka-12 s hmotnosťou 0,012 kg.

Candela - svietivosť v danom smere zdroja vyžarujúceho monochromatické žiarenie s frekvenciou 540 10 12 Hz, ktorého sila energetického žiarenia v tomto smere je "/ 683 W/sr (sr - steradián).

Ďalšie jednotky sústavy SI sú určené a používané na vytvorenie jednotiek uhlovej rýchlosti, uhlového zrýchlenia. Ďalšie fyzikálne veličiny sústavy SI zahŕňajú ploché a priestorové uhly.

Radian (rad) - uhol medzi dvoma polomermi kružnice, ktorej dĺžka oblúka sa rovná tomuto polomeru. V praktických prípadoch sa často používajú tieto jednotky merania uhlových hodnôt:

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

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

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

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

Steradián (stred) - priestorový uhol s vrcholom v strede gule, ktorý na svojom povrchu vyrezáva plochu rovnajúcu sa ploche štvorca so stranou rovnajúcou sa polomeru gule.

Odvodené jednotky sústavy SI sa tvoria zo základných a doplnkových jednotiek. Odvodené jednotky sú koherentné a nekoherentné. koherentný nazývaná odvodená jednotka množstva spojená s inými jednotkami systému pomocou rovnice, v ktorej je číselný faktor jednotkou (napríklad rýchlosť a rovnomerný priamočiary pohyb súvisí s dĺžkou dráhy / a časom t pomer a =//G). Ostatné odvodené jednotky - nesúvislý. V tabuľke. 1.2 ukazuje hlavné odvodené jednotky.

Rozmer fyzikálnej veličiny je jednou z jej najdôležitejších charakteristík, ktorú možno definovať ako doslovné vyjadrenie, ktoré odráža vzťah danej veličiny s veličinami, ktoré sú v posudzovanom systéme veličín považované za hlavné. V tabuľke. 1.2 sú pre množstvá akceptované tieto rozmery: pre dĺžku - b, hmotnosť - M, čas - T, elektrický prúd - I. Rozmery sú písané veľkými písmenami a tlačené obyčajným písmom.

Medzi nesystémové jednotky, ktoré sa rozšírili, si všimneme kilowatthodinu, ampérhodinu, stupeň Celzia atď.

Skratky jednotiek, medzinárodné aj ruské, pomenované po veľkých vedcoch, sa píšu veľkými písmenami; napríklad ampér - A; om - om; volt - V; farad - F. Pre porovnanie: meter - m, sekunda - s, kilogram - kg.

Použitie celých jednotiek nie je vždy vhodné, pretože v dôsledku meraní sú ich hodnoty príliš veľké alebo malé. Preto sa v sústave SI ustanovujú desatinné násobky a čiastkové násobky, ktoré sa tvoria pomocou násobiteľov. Predpony zodpovedajú desatinným faktorom

Tabuľka 1.2. odvodené jednotky SI

Hodnota
názov	Rozmer	názov	Označenie
			medzinárodné
Energia, práca, množstvo tepla
Sila, hmotnosť
Sila, tok energie
Množstvo elektriny
Elektrické napätie, elektromotorická sila (EMF), potenciál
Elektrická kapacita	b- 2 M > T 4 1 2
Elektrický odpor	b 2 MT- 3 1-2
elektrická vodivosť	b- 2 m-1T 3 1 2
Magnetická indukcia
Tok magnetickej indukcie	C 2 MT- 2 1-1
Indukčnosť, vzájomná indukčnosť	b 2 MT- 2 1-2

(tabuľka 1.3), ktoré sa píšu spolu s názvom hlavnej alebo odvodenej jednotky, napríklad: kilometer (km), milivolt (mV), megahertz (MHz), nanosekunda (ns).

Ak je fyzická jednotka o celé číslo väčšia ako systémová jednotka, volá sa viacnásobná jednotka napríklad kilohertz (10 3 Hz). subnásobná jednotka fyzikálna veličina - jednotka, ktorá je celé číslo niekoľkokrát menšia ako systémová, napríklad mikrohenry (KG 6 Gn).

Miera fyzikálnej veličiny alebo jednoducho opatrenie nazývaný merací prístroj určený na reprodukciu a (alebo) uloženie fyzickej veličiny jednej alebo viacerých daných veľkostí, ktorých hodnoty sú vyjadrené v

Tabuľka 1.3. Násobiče a predpony na tvorbu desatinných násobkov a podnásobkov jednotiek SI

Faktor	Konzola	Predponové označenie
		medzinárodné

jednotiek a sú známe s požadovanou presnosťou. Existujú nasledujúce typy opatrení:

• jednoznačné opatrenie - miera, ktorá reprodukuje fyzikálne množstvo rovnakej veľkosti (napríklad závažie s hmotnosťou 1 kg);
• viachodnotová miera - miera, ktorá reprodukuje fyzikálne množstvo rôznych veľkostí (napríklad prerušovaná miera dĺžky);
• súbor opatrení - súbor mier rovnakej fyzickej veľkosti, ale rôznych veľkostí, určených na praktické použitie, a to ako jednotlivo, tak aj v rôznych kombináciách (napríklad súprava blokov mierok);
• obchod s mierami - súbor opatrení konštrukčne spojených do jedného zariadenia, v ktorom sú zariadenia na ich spájanie v rôznych kombináciách (napríklad zásobník elektrických odporov).

Elektrické meracie prístroje nazývané elektrické meracie prístroje určené na generovanie informácií o hodnotách meranej veličiny vo forme prístupnej pozorovateľovi na priame vnímanie, napríklad ampérmeter, voltmeter, wattmeter, fázový merač.

meracie prevodníky nazývané elektrické meracie prístroje určené na generovanie meraných informácií vo forme vhodnej na prenos, ďalšiu transformáciu, spracovanie alebo ukladanie, ktoré však nie sú prístupné priamemu vnímaniu pozorovateľom. Meracie prevodníky možno rozdeliť do dvoch typov:

• elektrické prevodníky na elektrické, ako sú bočníky, rozdeľovače alebo zosilňovače napätia, transformátory;
• prevodníky neelektrických veličín na elektrické, napríklad termoelektrické teplomery, termistory, tenzometre, indukčné a kapacitné prevodníky.

Elektroinštalácia merania pozostáva z množstva meracích prístrojov (meradiel, meracích prístrojov, meracích prevodníkov) a pomocných zariadení umiestnených na jednom mieste. Pomocou takýchto inštalácií je možné v niektorých prípadoch robiť zložitejšie a presnejšie merania ako s pomocou jednotlivých meracích prístrojov. Elektrické meracie inštalácie sú široko používané napríklad na overovanie a kalibráciu elektrických meracích prístrojov a skúšanie rôznych materiálov používaných v elektrických konštrukciách.

Meracie informačné systémy sú súborom meracích prístrojov a pomocných zariadení navzájom prepojených komunikačnými kanálmi. Sú navrhnuté tak, aby automaticky prijímali, prenášali a spracovávali namerané informácie z mnohých zdrojov.

V závislosti od spôsobu získania výsledku sa merania delia na priame a nepriame.

Priamy nazývané merania, ktorých výsledok sa získava priamo z experimentálnych údajov. Príklady priamych meraní: meranie prúdu ampérmetrom, dĺžka dielu mikrometrom, hmotnosť na váhach.

nepriamy sa nazývajú merania, pri ktorých sa hľadaná hodnota priamo nemeria a jej hodnota sa zisťuje na základe výsledkov priamych meraní iných fyzikálnych veličín, ktoré s hľadanou hodnotou funkčne súvisia. Napríklad moc R v jednosmerných obvodoch sa vypočíta podľa vzorca R \u003d W, Napätie a v tomto prípade merajte voltmetrom a prúd / - ampérmetrom.

V závislosti od súhrnu meracích techník sa všetky metódy delia na metódy priameho hodnotenia a porovnávacie metódy.

Pod metóda priameho hodnotenia rozumieť metóde, ktorou sa nameraná hodnota zisťuje priamo čítacím zariadením priamočinného meracieho prístroja, teda prístroja, ktorý prevádza merací signál v jednom smere (bez použitia spätnej väzby), napríklad meranie prúdu ampérmetrom. Metóda priameho odhadu je jednoduchá, ale má relatívne nízku presnosť.

porovnávacia metóda nazývaná metóda, ktorou sa nameraná hodnota porovnáva s hodnotou reprodukovanou mierou. Charakteristickým znakom porovnávacej metódy je priama účasť miery v procese merania, napríklad meranie odporu porovnaním s mierou odporu - príkladná odporová cievka, meranie hmotnosti na váhe so závažím. Porovnávacie metódy poskytujú väčšiu presnosť merania ako priame metódy hodnotenia, ale to sa dosahuje za cenu komplikovania procesu merania.

Podľa menovania sú SI rozdelené do nasledujúcich skupín:

• Opatrenia;
• meracie prevodníky;
• meracie prístroje;
• meracie zariadenia;
• meracie systémy.

opatrenie nazývané SI, určené na reprodukciu a (alebo) uloženie fyzického množstva jednej alebo viacerých daných veľkostí, ktorých hodnoty sú vyjadrené v stanovených jednotkách a sú známe s požadovanou presnosťou.

Opatrenia sú:

jednoznačné- reprodukovanie fyzikálnej veličiny rovnakej veľkosti (hmotnosti).

polysémantický- reprodukovanie množstva rovnakých názvov rôznych veľkostí (meracie pravítko).

Sady meraní- súbor mier používaných nielen jednotlivo, ale aj v rôznych kombináciách s cieľom reprodukovať množstvo podobných množstiev rôznych veľkostí (súbor závaží, súbor koncových mier).

Zmerajte obchody- súbor opatrení spojených do jedného konštrukčného celku, so špeciálnymi spínačmi spojenými s čítacím zariadením.

Riadkové miery- ide o miery, ktorých veľkosť je určená vzdialenosťou medzi osami dvoch meracích zdvihov.

Meracie miery- ide o miery, ktorých veľkosť je určená vzdialenosťou dvoch plochých vzájomne rovnobežných plôch kovového rovnobežnostenu.

Štandardné vzorky predstavujú mieru na reprodukciu jednotky hodnoty charakterizujúcej vlastnosti alebo zloženie látok a materiálov (napríklad tvrdosť, vzorky drsnosti, vzorky ocele s certifikovaným obsahom chemických prvkov).

Modelové látky- ide o opatrenia, ktoré sú látkami so známymi vlastnosťami, ktoré sú reprodukovateľné za podmienok prípravy uvedených v schválenej špecifikácii („čistá“ voda, „čisté“ plyny, „čisté“ kovy).

Merací prevodník- toto je MI, ktorý slúži na generovanie nameraných informácií vo forme vhodnej na prenos na diaľku, ukladanie, spracovanie, ale nie je prístupný priamemu vnímaniu pozorovateľom.

Meracie prevodníky sú klasifikované podľa množstva vlastností.

Podľa umiestnenia v meracom obvode sa prevodníky delia na primárne a medziľahlé. Ak je vstupnou hodnotou prevodníka meraná fyzikálna veličina, potom sa merací prevodník nazýva primárny. Štrukturálne izolovaný primárny prevodník, z ktorého sú prijímané meracie signály, sa nazýva senzor. Senzor môže byť umiestnený v značnej vzdialenosti od meracieho prístroja, ktorý prijíma jeho signály. Medziprevodníky sú umiestnené v meracom obvode za primárnym.

Podľa typu vstupných a výstupných hodnôt sa meracie prevodníky delia na:

• analógový, prevod jednej analógovej hodnoty na inú analógovú hodnotu;
• na analógovo-digitálny (ADC) určený na konverziu analógového meracieho signálu na digitálny kód;
• digitálno-analógový (DAC), určený na konverziu digitálneho kódu na analógovú hodnotu.

Merací prevodník sa nazýva vysielací prevodník, ak je určený na diaľkový prenos signálu meracej informácie. Príkladom sú indukčné alebo pneumatické vysielače. Merací prevodník určený na zmenu hodnoty o daný počet krát sa nazýva prevodník stupnice (napríklad merací transformátor prúdu, delič napätia, merací zosilňovač).

Merací prístroj- je to merací prístroj určený na generovanie signálu meranej informácie vo forme prístupnej vnímaniu pozorovateľa.

Meradlá predstavujú najväčšiu skupinu SI a sú klasifikované podľa rôznych kritérií. Najbežnejšie sú klasifikácie podľa typu blokovej schémy a spôsobu vydávania informácií o meraní.

Podľa typu blokovej schémy sa zariadenia delia na zariadenia s priamou akciou a porovnávacie zariadenia.

V zariadeniach s priamou akciou je poskytnutá jedna alebo viac konverzií signálov meracích informácií X na výstupnú hodnotu Y v jednom smere od vstupu k výstupu, t.j. bez spätnej väzby. Príkladmi zariadení s priamym účinkom sú manometre, ortuťové sklenené teplomery, ampérmetre atď.

Porovnávacie prístroje sú meracie prístroje určené na priame porovnanie nameranej hodnoty X s hodnotou x0, a rozdielová hodnota DX = X - X 0 slúži na získanie výsledku merania. Príkladmi porovnávacích zariadení sú rovnoramenné váhy, elektrický merací potenciometer (kompenzátor), komparátor pre lineárne miery atď. V porovnávacích zariadeniach je miera prítomná v procese každého merania.

Podľa spôsobu vydávania informácií o meraní sa meracie prístroje delia na indikačné a záznamové.

Indikačné nástroje umožňujú čítanie údajov; registrácia - počítanie, ako aj registrácia nameranej hodnoty buď ako funkcia času alebo ako funkcia inej veličiny.

Indikačné prístroje zahŕňajú analógové a digitálne prístroje.

Čítacie zariadenia analógových zariadení pozostávajú zo stupnice a šípkového ukazovateľa, pričom hodnoty týchto zariadení sú spojitou funkciou nameranej hodnoty.

Stupnica meracích prístrojov- časť indikačného zariadenia SI, čo je usporiadaná séria značiek spolu s číslovaním, ktoré je k nim priradené. Značka stupnice je znak na stupnici SI (čiarka, zub, bodka atď.) zodpovedajúci nejakej hodnote fyzikálnej veličiny. V prípade digitálnych váh sú samotné čísla ekvivalentné značkám na stupnici.

Hodnota delenia stupnice je rozdiel medzi hodnotami magnitúdy zodpovedajúcimi dvom susedným značkám na stupnici SI. Pri kalibrácii prístroja sa na stupnici aplikujú značky, t.j. keď je na jeho vstup privedený signál z výstupu príkladnej viachodnotovej miery. Niektoré značky stupnice sú označené číselnými hodnotami množstva dodávaného z výstupu meradla. Tieto značky sa stanú číselnými.

Stupnica SI má počiatočnú a konečnú hodnotu. Zodpovedajú najmenšej a najväčšej hodnote meranej veličiny, ktorú je možné odčítať na stupnici SI. Pri meraní sa údaj odčíta z indikačného zariadenia. Každý SI je charakterizovaný rozsahom indikácií a rozsahom meraní. Indikačný rozsah je rozsah hodnôt stupnice SI ohraničený jej počiatočným a konečným delením . Rozsah merania nazýva sa rozsah hodnôt fyzikálnej veličiny (PV), v rámci ktorého sa normalizujú limity prípustnej chyby SI. Hodnoty množstva, ktoré obmedzujú rozsah zdola a zhora (vľavo a vpravo), sa nazývajú dolné a horné hranice merania. Rozsah merania je vždy menší alebo rovný rozsahu čítania.

Nastavenie merania- ide o súbor funkčne kombinovaných meracích prístrojov (meradla, meracie prevodníky, meracie prístroje) určených na generovanie informačných signálov merania a umiestnených kompaktne.

Meracie inštalácie sa používajú v laboratóriách na vedecký výskum, na kontrolu kvality materiálov.

Nastavenie merania- súbor meracích prevodníkov, meracích prístrojov a pomocných zariadení prepojených komunikačnými kanálmi, určených na generovanie informácií vhodných na automatické spracovanie, prenos a použitie v riadiacich systémoch.

Všetky SI podľa vykonávaných metrologických funkcií sú rozdelené na etalóny, pracovné etalóny a pracovné SI.

Štandardná jednotka fyzikálneho množstva- ide o SI (alebo súbor SI), ktorý zabezpečuje reprodukciu a uloženie jednotky za účelom prenosu jej veľkosti na meradlá nižšej úrovne podľa overovacej schémy, úradne schválené predpísaným spôsobom. Pracovný etalón je SI, ktorý slúži na overenie alebo kalibráciu iných meradiel voči nim a je schválený ako pracovný etalón.

Overenie- ide o určenie chyby meradiel metrologickým orgánom a zistenie ich vhodnosti na použitie.

Pracovné meracie prístroje je SI používaný v technických meraniach.

Overovacia schéma- ide o riadne schválený dokument, ktorý stanovuje prostriedky, metódy a presnosť prenosu veľkosti jednotiek z normy do pracovného SI. Hlavnou časťou overovacej schémy je metrologický reťazec prenosu veľkostí jednotiek z primárneho etalónu pracovným meradlom.

Metódy merania.

Metódy merania (MI)- spôsob získania výsledku merania použitím princípov a prostriedkov merania.

MI sa delia na:

· Metóda priameho hodnotenia - hodnota meranej veličiny sa odoberá priamo z čítacieho zariadenia priamočinného meracieho zariadenia.

Výhodou je rýchlosť meraní, vďaka čomu je pre praktické použitie nepostrádateľný. Nevýhodou je obmedzená presnosť.

· Metóda porovnávania meraní – nameraná hodnota sa porovnáva s hodnotou reprodukovanou meraním. Príklad: meranie dĺžky pomocou pravítka.

Výhodou je väčšia presnosť merania ako pri metóde priameho vyhodnotenia. Nevýhodou je veľký čas strávený výberom opatrení.

· opozičná metóda - nameraná hodnota a hodnota reprodukovaná mierou súčasne pôsobia na porovnávacie zariadenie, pomocou ktorého sa zisťuje pomer medzi týmito veličinami.

Napríklad váženie na rovnoramenných váhach, na ktorých sa meria hmotnosť, je definované ako súčet hmotnosti závaží, ktoré ju vyvažujú, a údajov na stupnici váh.

Výhodou je zníženie vplyvu faktorov, ktoré ovplyvňujú skreslenie informačných signálov merania, na výsledky merania. Nevýhodou je predĺženie času váženia.

· Diferenciálna (diferenčná) metóda - charakterizovaný rozdielom medzi nameranými a známymi (reprodukovateľnými mierami) hodnotami. Napríklad meranie porovnaním s pracovným štandardom na komparátore, vykonávané pri kontrole dĺžkových mier.

Výhodou je, že výsledky sa získajú s vysokou presnosťou, dokonca aj s relatívne hrubými prostriedkami na meranie rozdielu.

· Nulová metóda - metóda porovnávania s mierou, pri ktorej sa výsledný efekt expozície komparátoru zníži na nulu.

· Metóda zápasu - metóda porovnávania s mierou, pri ktorej sa rozdiel medzi hodnotami požadovanej a reprodukovateľnej miery veličín meria pomocou zhody značiek stupnice alebo periodických signálov.

Výhoda - metóda umožňuje výrazne zvýšiť presnosť porovnania s mierou. Nevýhodou sú náklady na zaobstaranie zložitejších médií, nutnosť, aby mal operátor odborné zručnosti.

· substitučná metóda - vychádza z porovnania s mierou, v ktorej je nameraná hodnota nahradená známou hodnotou, reprodukovateľnou mierou, pri zachovaní všetkých podmienok nezmenených. Napríklad váženie so striedavým umiestnením meranej hmoty a závaží na rovnakú misku váhy.

Výhody - chyba merania je malá, nakoľko je určená hlavne chybou merania a mŕtvou zónou prístroja (nula - indikátor). Nevýhodou je nutnosť aplikovať viachodnotové opatrenia.

· Metóda nepriameho merania - meranie fyzikálnej veličiny jednej položky, spojené s inou požadovanou veličinou, istá funkčná závislosť, s následným výpočtom riešením kontroly. Nepriame metódy sú široko používané v chemických testovacích metódach.

Výhody - schopnosť merať veličiny, pre ktoré neexistujú metódy priameho hodnotenia alebo nedávajú spoľahlivé výsledky alebo sú spojené so značnými nákladmi. Nevýhody - zvýšený čas a náklady na meranie.

Meranie fyzikálnej veličiny- súbor operácií na použitie technického prostriedku, ktorý uchováva jednotku fyzikálnej veličiny, poskytuje pomer (v explicitnej alebo implicitnej forme) meranej veličiny s jej jednotkou a získava hodnotu tejto veličiny.

V najjednoduchšom prípade použitím pravítka s delením na ľubovoľnú časť sa v skutočnosti jej veľkosť porovná s jednotkou uloženou pravítkom a po spočítaní s hodnotou hodnoty (dĺžka, výška, hrúbka a ďalšie parametre časť) sa získa. Pomocou meracieho zariadenia sa porovná veľkosť hodnoty prepočítanej na pohyb ukazovateľa s jednotkou uloženou na stupnici tohto zariadenia a vykoná sa odčítanie.

Definícia pojmu „meranie“ spĺňa všeobecnú rovnicu meraní, ktorá je nevyhnutná pre usporiadanie systému pojmov v metrológii. Zohľadňuje technickú stránku (súbor operácií), odhaľuje metrologickú podstatu meraní (porovnanie s jednotkou) a ukazuje epistemologické hľadisko (získanie hodnoty veličiny).

Typy merania

Oblasť merania- súbor meraní fyzikálnych veličín charakteristických pre ktorúkoľvek oblasť vedy alebo techniky a vyznačujú sa svojou špecifickosťou. Poznámka - Existuje množstvo oblastí merania: mechanické, magnetické, akustické, merania ionizujúceho žiarenia atď.

Typ merania- časť meracej plochy, ktorá má svoju charakteristiku a vyznačuje sa rovnomernosťou nameraných hodnôt. PRÍKLAD V oblasti elektrických a magnetických meraní možno rozlíšiť tieto typy meraní: merania elektrického odporu, elektromotorickej sily, elektrického napätia, magnetickej indukcie a pod.

Existuje niekoľko typov meraní.

Podľa charakteru závislosti nameranej hodnoty od času sa merania delia na:

statické merania;

dynamické merania.

Podľa spôsobu získavania výsledkov merania sa delia na:

nepriame;

kumulatívne;

kĺb.

Podľa podmienok, ktoré určujú presnosť výsledku, sa merania delia na:

metrologické merania;

kontrolné a overovacie merania;

technické merania.

Podľa spôsobu vyjadrenia výsledkov:

absolútne merania;

relatívne merania.

Podľa charakteristík meracieho prístroja existujú:

rovnaké miery;

nerovnomerné merania.

Podľa počtu meraní v sérii meraní:

jednotlivé merania;

viacnásobné merania.

Merania sa rozlišujú podľa spôsobu získavania informácií, podľa charakteru zmien nameranej hodnoty počas procesu merania, podľa množstva informácií o meraní, vo vzťahu k hlavným jednotkám.

Podľa spôsobu získavania informácií sa merania delia na priame, nepriame, kumulatívne a spoločné.

Priame merania sú priamym porovnaním fyzikálnej veličiny s jej mierou. Napríklad pri určovaní dĺžky predmetu pravítkom sa požadovaná hodnota (kvantitatívne vyjadrenie hodnoty dĺžky) porovnáva s mierou, teda pravítkom.

Nepriame merania - od priamych sa líšia tým, že požadovaná hodnota veličiny je stanovená na základe výsledkov priamych meraní takých veličín, ktoré sú spojené s požadovanou špecifickou závislosťou. Ak teda meriate silu prúdu ampérmetrom a napätie voltmetrom, potom podľa známeho funkčného vzťahu všetkých troch veličín môžete vypočítať výkon elektrického obvodu.

Agregátne merania – sú spojené s riešením sústavy rovníc zostavených z výsledkov simultánnych meraní viacerých homogénnych veličín. Riešenie sústavy rovníc umožňuje vypočítať požadovanú hodnotu.

Spoločné merania sú merania dvoch alebo viacerých nehomogénnych fyzikálnych veličín na určenie vzťahu medzi nimi.

Kumulatívne a spoločné merania sa často využívajú pri meraní rôznych parametrov a charakteristík v oblasti elektrotechniky.

Podľa charakteru zmeny nameranej hodnoty počas procesu merania sa rozlišujú štatistické, dynamické a statické merania.

Štatistické merania sú spojené so zisťovaním charakteristík náhodných procesov, zvukových signálov, hladín hluku atď. Statické merania prebiehajú, keď je nameraná hodnota prakticky konštantná.

Dynamické merania sú spojené s takými veličinami, ktoré počas procesu merania podliehajú určitým zmenám. Ideálne statické a dynamické merania sú v praxi zriedkavé.

Podľa množstva informácií o meraní sa rozlišujú jednotlivé a viacnásobné merania.

Jednotlivé merania sú jedno meranie jednej veličiny, t.j. počet meraní sa rovná počtu meraných veličín. Praktická aplikácia tohto typu merania je vždy spojená s veľkými chybami, preto by sa mali vykonať aspoň tri jednotlivé merania a konečný výsledok by sa mal nájsť ako aritmetický priemer.

Viacnásobné merania sú charakterizované nadbytkom počtu meraní počtu nameraných hodnôt. Výhodou viacnásobných meraní je výrazné zníženie vplyvu náhodných faktorov na chybu merania. meranie metrologická stupnica

Meranie je experimentálne stanovenie číselnej hodnoty fyzikálnej veličiny v akceptovaných jednotkách pomocou špeciálnych technických meracích prístrojov.

Výsledok merania je číselná hodnota fyzikálnej veličiny v akceptovaných jednotkách, získaná meraním.

Meradlá sú technické prostriedky používané pri meraniach, ktoré majú normalizované metrologické vlastnosti. Hlavné typy meracích prístrojov sú:

Meracie prístroje;

Meracie prevodníky;

meracie zariadenia;

Informačné meracie systémy.

Na určenie chyby merania sú potrebné normalizované metrologické charakteristiky technických prostriedkov.

Miera je merací prostriedok určený na reprodukciu fyzickej veličiny určitej veľkosti, vyjadrenej v akceptovaných jednotkách. Napríklad závažie je mierou hmotnosti, merací odpor je mierou elektrického odporu, pravítko je mierou dĺžky atď.

Merací prístroj - merací nástroj určený na generovanie signálu meranej informácie vo forme prístupnej priamemu vnímaniu. Podľa povahy indikácií rozlišujú:

indikačné meracie prístroje;

Záznamové meracie zariadenia.

Indikatívne meracie prístroje - zariadenia, ktoré umožňujú iba odčítanie hodnôt.

Záznamové meracie prístroje - prístroje, v ktorých je zabezpečená možnosť zaznamenávania odpočtov. Záznamové zariadenie, v ktorom sa údaje zaznamenávajú vo forme diagramu, sa nazýva samozáznamové zariadenie a zariadenie, v ktorom sú vytlačené digitálne údaje, sa nazýva tlačiarenské zariadenie.

Podľa formy predloženia dôkazov existujú:

Analógové meracie prístroje;

Digitálne meracie prístroje.

Analógové meracie zariadenia sú zariadenia, ktoré predstavujú informáciu ako spojitú funkciu meranej hodnoty.

Digitálne meracie zariadenia sú zariadenia, ktoré reprezentujú informácie vo forme samostatných diskrétnych signálov v digitálnej forme.

Merací prevodník je merací nástroj určený na generovanie signálu meranej informácie vo forme vhodnej na spracovanie, ukladanie, ďalšiu konverziu alebo prenos, ale neprístupnej priamemu vnímaniu. Podľa účelu a vykonávaných funkcií sa meracie prevodníky delia na primárne, medziľahlé, vysielacie, škálovacie atď.

Merací prístroj je merací prístroj, ktorý zahŕňa meracie prístroje a meracie prevodníky.

Informačný merací systém je merací nástroj s viackanálovými meraniami a riadením a niekedy aj so spracovaním informácií podľa daného algoritmu.

Meracie prístroje sa v závislosti od účelu delia do troch kategórií:

pracovníci;

príkladný;

Normy.

Pracovníci nazývajú meracie prístroje používané na každodenné merania. Delia sa na laboratórne a technické. Laboratórne meracie prístroje majú zvýšenú presnosť.

Vzorové meradlá sú určené na overovanie a kalibráciu pracovných mier, meradiel a prevodníkov.

Normy sú určené na reprodukciu a uchovávanie meracích jednotiek s najvyššou presnosťou dosiahnuteľnou na danom stupni rozvoja vedy a techniky.

Merania sa v závislosti od požiadaviek na presnosť výsledkov delia na:

Laboratórium;

Technická.

Laboratórne merania sa vyznačujú zvýšenou presnosťou a vykonávajú sa pri vykonávaní výskumu, ako aj pri kontrole meracích prístrojov.

Technické merania majú pomerne nízku presnosť a vykonávajú sa na kontrolu činnosti rôznych zariadení.

Podľa spôsobu získania číselnej hodnoty požadovanej hodnoty sú merania rozdelené do troch typov:

Priame merania;

Nepriame merania;

Spoločné alebo kumulatívne merania.

Pri priamych meraniach sa výsledok získa priamo z údajov meracích prístrojov. Príklady priamych meraní: meranie dĺžky posuvným meradlom, teploty teplomerom, tlaku manometrom, sily silomerom, času stopkami atď.

Pri nepriamych meraniach sa výsledok zisťuje na základe známeho vzťahu medzi určovanou veličinou a niektorými inými veličinami, ktoré sa zase zisťujú pomocou priamych meraní.

Pri spoločných a kumulatívnych meraniach sa požadované veličiny určia ako výsledok riešenia sústavy rovníc. V tomto prípade sa číselné koeficienty a niektoré pojmy rovníc zahrnuté v tomto systéme nachádzajú ako výsledok priamych alebo nepriamych meraní.

Rozdiel medzi spoločnými a kumulatívnymi meraniami je v tom, že v prvom prípade sa pri určovaní požadovanej hodnoty meria niekoľko iných rozdielnych veličín a v druhom prípade sa meria niekoľko ďalších podobných veličín.

Akékoľvek meranie je založené na niektorých fyzikálnych javoch.

Princíp merania je súhrn fyzikálnych javov, na ktorých sú merania založené.

Metóda merania je súbor metód na používanie meracích prístrojov a princípov merania. Existujú dve hlavné metódy merania:

Metóda priameho hodnotenia;

Metóda porovnávania meraní.

Spôsob priameho hodnotenia spočíva v určení požadovanej hodnoty čítacím zariadením meracieho zariadenia.

Metóda porovnania s mierou spočíva v tom, že nameraná hodnota sa porovnáva s hodnotou reprodukovanou zodpovedajúcou mierou. Porovnanie môže byť priame alebo prostredníctvom iných veličín, ktoré jednoznačne súvisia s nameranou hodnotou a hodnotou reprodukovanou meraním. Pri priamom porovnávaní sa porovnávacia metóda nazýva aj opozičná metóda a pri porovnávaní prostredníctvom iných veličín sa nazýva nepriama porovnávacia metóda alebo substitučná metóda.

Podľa spôsobu merania sa porovnávacia metóda delí na

nulová metóda;

Diferenčná alebo diferenciálna metóda;

Metóda zápasu.

Nulová metóda spočíva v tom, že účinok meranej veličiny je plne vyvážený účinkom známej veličiny. Príkladom metódy merania nuly je meranie hmotnosti pomocou vahadla.

Pri rozdielovej alebo diferenciálnej metóde nedochádza k úplnému vyváženiu a rozdiel medzi porovnávanými hodnotami odhadne meracie zariadenie. Hodnota meranej veličiny je v tomto prípade určená nielen hodnotou reprodukovanou mierou, ale aj údajmi prístroja.

Metóda párovania spočíva v tom, že úroveň signálu, ktorá je jednoznačne spojená s hodnotou požadovanej hodnoty, sa porovnáva s úrovňou toho istého signálu, ale určená zodpovedajúcou mierou. Podľa zhody úrovní týchto signálov sa posudzuje hodnota nameranej hodnoty (stroboskopický tachometer).

5.2. Metrologické charakteristiky meracích prístrojov.

Metrologické charakteristiky meradiel sú vlastnosti, ktoré umožňujú s určitou presnosťou posúdiť ich vhodnosť na meranie v určitom rozsahu.

Najdôležitejšie metrologické vlastnosti sú:

1) rozsah merania;

2) chyby meracích prístrojov;

3) prah citlivosti meracieho prístroja alebo prevodníka;

4) zmena meracieho zariadenia alebo prevodníka.

V rámci meracieho rozsahu je spojenie medzi signálmi na vstupe X a výstupe Y meracích prístrojov určené závislosťou Y=f(X), ktorá sa nazýva statická charakteristika meracích prístrojov. Pre indikačné prístroje je statická charakteristika fixovaná stupnicou, preto sa táto závislosť nazýva aj rovnica mierky prístroja.

Pre meracie prevodníky hrá rozsah prevodu rovnakú úlohu ako rozsah merania a pri niektorých typoch meraní nominálna hodnota hodnôt, ktoré produkujú.

Pre všetky meradlá sú stanovené hranice dovolených základných a dodatočných chýb.

Hranica dovolenej základnej chyby sa nazýva najväčšia (bez zohľadnenia znamienka) základná chyba meracieho prístroja, pri ktorej bude ešte uznaný ako spôsobilý a povolený na prevádzku.

Hranica dovolenej dodatočnej chyby je najväčšia dodatočná chyba meracieho prístroja, pri ktorej bude ešte stále uznaný ako vhodný a povolený na prevádzku.

Meradlám sú priradené triedy presnosti, ktorých symbol sa zhoduje s hodnotou danej dovolenej základnej chyby vyjadrenou v percentách. Trieda presnosti k sa označuje číslom z nasledujúceho radu k = (1; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0>10 p, kde p = 1; 0; -1; -2...

Treba poznamenať, že meracie prístroje s niekoľkými meracími rozsahmi môžu mať niekoľko tried presnosti.

Prah citlivosti je najmenšia zmena hodnoty meranej veličiny, ktorá môže spôsobiť najmenšiu zmenu čítania meracieho zariadenia alebo výstupného signálu prevodníka, ktorý je k dispozícii na registráciu.

Variácia meracieho zariadenia alebo prevodníka je najväčší rozdiel v údajoch prístroja alebo najväčší rozdiel medzi výstupnými signálmi prevodníka zodpovedajúci rovnakej hodnote vstupného signálu, ale získaný v jednom prípade s plynulým nárastom, a v druhom - s plynulým poklesom hodnoty nameranej hodnoty.

Vo výskumnej praxi veľmi často vzniká potreba merania veličín, ktoré sa v čase menia, t.j. . v dynamických podmienkach. Výsledky takýchto meraní sú skreslené dodatočnou chybou v dôsledku dynamických podmienok. Táto zložka chyby sa nazýva dynamická chyba a predstavuje rozdiel medzi chybou meracích prístrojov v dynamických podmienkach a zodpovedajúcou chybou v statických podmienkach. Dôvodom vzniku dynamickej chyby je inertnosť meracích prístrojov. V dôsledku tejto zotrvačnosti dochádza k oneskoreniu odčítania pri registrácii okamžitých hodnôt meranej veličiny.