52

Національний Технічний Університет України

"Київський політехнічний інститут"

Кафедра технічної кібернетики

Додатковий матеріал

з дисципліни «Основи метрології»

для підготовки бакалаврів за напрямом «Системна інженерія»

(Спеціальність «Гнучкі комп’ютеризовані системи та робототехніка»)

Рекомендовано

Кафедрою технічної кібернетики

Протокол № ___ від «____» квітня 2007 р.

Студента:

групи ІК-93

Стельмаха В.І.

Київ 2009

ВСТУП

Дисципліна ”Основи метрології” - один із основних курсів загальної інженерної підготовки за спеціальністю ”Гнучкі комп’ютеризовані системи та роботехніка”.

Мета курсу: набуття знань в царині понять метрології і вимірювань, пов’язаних з автоматизацією виробничих процесів і експериментальними дослідженнями.

Метрологія – це наука про вимірювання і її значущість визначається перед усім тим, що вимірювання є важливим універсальним методом пізнання фізичних явищ і процесів.

За допомогою вимірювань в науці здійснюється зв’язок функціонування теорії і експериментів. В технічному аспекті значущість вимірювання визначається тим, що вимірювання кількісної та якісної інформації про об’єкт управління та контролю, без якого неможливе точне відтворення всіх заданих умов технологічного процесу, забезпечення високої якості виробів і високоефективного управління об’єктами. Метрологія і вимірювання дійсно поєднані з стандартизацією, яка визначає принципи й методи встановлення норм і правил взаємодії елементарного суспільного виробництва з точки зору їх суміщення, уніфікації, раціонального упорядкування. Засобами реалізації стандартизації є стандарти.

Стандарти – це технічні закони, що встановлюють певні вимоги до матеріалів, напівфабрикатів, виробам, технологічним процесам, станам, технологічної і програмної документації, методам виробництва і т.п.

За допомогою стандартизації забезпечується узгодження норм на всі елементи сучасного виробництва і вимоги до них, а метрологія і вимірювання забезпечують методи і засоби контролю виконання стандартів.

Лекційний курс метрології та вимірювання має три розділи:

I розділ – основні поняття метрології,

II розділ – вимірювання електричних величин,

III розділ – вимірювання неелектричних величин.

Рекомендована література:

1.Орнатський П.П. Вступ до метрології, науки про вимірювання, навчальний посібник, К.: ІДСО, 1994.

2.Дубровний В.А., Жабокрицкий Є.Н., Тригуб В.Г. Справочник по наладке и регулированию, ч.1, К.: Наукова думка, 1981.

3.Орнатский П.П. Теоретические основы информационных измерений техники, навч. посібник, К.: Вища школа, 1976.

4. Электрические измерения электрических и неэлектрических величин, под ред. Полищука Е.С., К.: Вища школа, 1984.

5. Держстандарт України. Державна система забезпечення єдності вимірювання. Метрологічні терміни та визначення , ДТСУ 2681–94.

Розділ 1. Основні поняття метрології

Метрологія ­- це наука про вимірювання, а вимірювання є одним з найважливіших шляхів пізнання навколишнього світу. Вони відіграють величезну роль в сучасному суспільстві – наука, промисловість, економіка, комунікації тощо не можуть існувати без вимірювань. Щомиті у світі виконуються мільярди вимірювальних операцій, результати яких використовуються для забезпечення якості та належного технічного рівня продукції, що виробляється, безпечної та безаварійної роботи транспорту, обґрунтування медичних та екологічних діагнозів, аналізу інформаційних потоків. Практично немає жодної сфери діяльності людини, де б інтенсивно не використовувалися результати вимірювань, випробувань та контролю. Для їх отримання залучені мільйони людей та величезні фінансові кошти: приблизно 15% витрат суспільної праці пов’язані з виконанням вимірювань. За оцінками експертів від 3 до 9 відсотків валового національного продукту передових індустріальних країн припадає на вимірювання та пов’язані з ними операції.

На сучасному етапі розвитку світового співтовариства, який характеризується високими темпами інтенсифікації виробництва, використанням взаємопов’язаних систем машин і приладів, широкої номенклатури сполук і матеріалів, застосування гнучких засобів автоматизації виробництва конкурентоспроможної продукції тощо значно підвищилися вимоги до підготовки спеціалістів з питань метрології, стандартизації та сертифікації.

Метою дисципліни являється формування у майбутніх інженерів-системотехніків за спеціальністю «Гнучкі комп'ютеризовані системи та робототехніка» знань основних понять метрології, умінь та практичних навичок здійснення вимірювань електричних і неелектричних величин, пов'язаних з автоматизацією виробничих процесів і експериментальними дослідженнями в царині гнучких комп'ютеризованих систем і робототехніки, використання та дотримання вимог комплексних систем державних стандартів щодо метрологічного забезпечення при проведенні НДДКР, розробці, технологічній підготовці виробництва, виготовленні, експлуатації та ремонті конкурентоспроможної високотехнологічної продукції.

Метрологія - наука про вимірювання, методи та засоби забезпечення їхньої єдності, а також про способи досягнення точності, яка вимагається.

Вимірювання – це сукупність дій, що виконуються за допомогою засобів вимірювання з метою знаходження числового значення даної величини, яке виражається в прийнятих одиницях.

Єдність вимірювань – стан вимірювань, коли результати виражені у прийнятих одиницях, а похибки вимірювань прийняті із заданою ймовірністю. Єдність вимірювань необхідна для порівняння результатів вимірювань, проведених у різних місцях, в різний час, з використанням різних методів і засобів вимірювання. Результати при цьому повинні бути однаковими, незалежно від використання методів і засобів вимірювання.

Точність вимірювань означає максимальну наближеність їх результатів до істинного значення вимірювальної величини.

Правильність вимірювання – характеристика якості вимірювання, яка відображає близькість до нуля систематичної похибки вимірювання.

Об’єкт вимірювання – матеріальний об’єкт, одна або декілька властивостей якого підлягають вимірюванню. Об’єктами вимірювання можуть бути фізичні величини або ж параметри технологічних процесів, наприклад, температура, тиск, рівень, витрата, густина, концентрація, лінійні розміри, параметри руху тощо.

Вимірювальні величини – фізичні величини чи параметри, які відображають властивості об’єкта як в кількісному так і в якісному відношенні. Термін параметр походить від грецького слова „вимірюю, співвідношу” і як фізична величина відображає властивості об’єкта. Параметри можуть бути як поодинокими, так комплексними показниками властивостей об’єкта, тобто можуть об’єднувати кілька фізичних величин, що характеризують, наприклад, якість виготовлення продукції, стан працездатності або безпеки об’єкта, його відповідність певним технічним вимогам тощо.

Засіб вимірювальної техніки – технічний засіб, який застосовується під час вимірювання і має нормовані метрологічні характеристики. Виходячи з того, що на практиці доводиться вимірювати надзвичайно велику кількість фізичних величин, користуючись при цьому різними приладами, вони (прилади) мають відповідати своєму класу точності, мати нормовані метрологічні характеристики, бути своєчасно повіреними та відповідати вимогам одноманітності.

Одноманітність засобів вимірювальної техніки – такій стан засобів, за якого вони проградуйовані в узаконених одиницях і їх метрологічні характеристики відповідають встановленим нормам.

Таким чином, одним з головних завдань метрології є забезпечення єдності і необхідної точності вимірювань у державі, зокрема, на виробництві, у наукових установах, на підприємствах і організаціях технічного, технологічного, екологічного контролю та моніторингу.

У більшості держав світу заходи щодо забезпечення єдності і необхідної точності вимірювань установлюються (закріплюються) законодавчо: шляхом ухвалення одиниць вимірювань, регулярних повірок технічних, зразкових та еталонних засобів, випробування нових засобів вимірювання, підготовки кадрів для цієї галузі тощо.

Одним з розділів метрології є законодавча метрологія, яка вивчає комплекс взаємопов’язаних загальних правил, вимог і норм експлуатації засобів вимірювання, їх повірку, обслуговування, виготовлення та зберігання, а також інші завдання, які контролюються і регламентуються державою з метою забезпечення єдності вимірювань і одноманітності засобів вимірювань.

Основні визначення і поняття у метрології закріплені законодавчо, що обумовлює єдиний підхід до визначення змісту її основних наукових положень і визначень (ДСТУ 2681-94).