«Метрология»

1) Понятия метрологии, разделы метрологии.

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения заданного уровня точности. В переводе с греческого: метрон – мера, логос – учение, понятие, т.е. учение о мерах. Метрология делится на три самостоятельных и взаимодополняющих раздела. Теоретическая метрология, в которой излагаются общие вопросы теории измерений. Прикладная метрология рассматривает комплексы общих правил, требований и норм, а так же другие вопросы, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений. Законодательная метрология рассматривает комплексы общих правил, требований и норм, а также другие вопросы, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений (СИ).

2) Задачи метрологии.

К основным задачам метрологии относятся:

1. Общая теория измерений.

2. Единицы физических величин и их системы.

3. Методы и средства измерений.

4. Методы определения точности измерений.

5. Основы обеспечения единства измерений и единообразия СИ.

6. Эталоны и рабочие эталоны.

7. Методы передачи размеров единиц от эталонов или рабочих эталонов рабочим СИ.

Основное понятие метрологии – измерение.

3) Понятие физической величины, размер физической величины, единица физической величины.

Физической величиной (параметром) называют свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

Размер физической величины – количественное содержание в данном объекте свойства, соответствующего понятию «физическая величина».

Р азмер служит для отображения количественного различия между физическими объектами по рассматриваемому свойству.Единица физической величины – это физическая величина, которой, по определению, приписано числовое значение, равное единице. Единицу физической величины определяют путем пропорционального деления основного интервала шкалы физической величины. [S]=(S₁-S₀)/n где: [S] – некоторый размер ФВ, называемый единицей ФВ;S₁ – верхний размер ФВ (конечный);S₀ – нижний размер ФВ (начальный);n – доля интервала ФВ;(S₁-S₀) – интервал между размерами S₁ и S₀, называемый основным интервалом шкалы ФВ.

4) Понятия измерения и измерительное преобразование, процесс измерения и его составляющие.

Измеряемая величина – это ФВ, выбранная для измерения. Измерение – это нахождение физической величины (ФВ) опытным путем с помощью специальных технических средств. В более широком смысле измерение – это процесс приема и преобразования информации об измеряемой величине с целью получения сравнительного результата; сравнения её с принятой шкалой или единицей измерения и выдачи её в форме пригодной для дальнейшего использования человеком или ЭВМ. Измерительное преобразование – отражение размера одной ФВ размером другой ФВ, функционально с ней связанной. Процесс решения любой задачи измерения включает в себя три этапа: подготовку, проведение измерения (эксперимента) и обработку результатов. Объект измерения – это сложное явление или процесс, характеризующийся множеством отдельных ФВ (параметров), каждая из которых может быть измерена в отдельности, но в реальных условиях действует на измерительное устройство совместно со всеми остальными параметрами. В теплоэнергетике основными объектами измерения являются котел, турбина и их вспомогательное оборудование. В процессе измерения на СИ, оператора и объект измерения воздействуют внешние факторы – влияющие физические величины ВФВ. ВФВ называют ФВ, которая не измеряется данным СИ, но оказывает влияние на результат измерения, проведённым этим средством. В общем случае СИ называется используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики. Результат измерений величины Х можно записать в виде формулы, называемой основным уравнением измерен Х = Z [ Х ], где Z – отвлеченное число, называемое числовым значением ФВ;[Х] – единица ФВ.Результат измерения – это значение физической величины, найденное путём её измерения.

5) Истинное и действительное значение измеряемой величины, принципы и методы измерений.

Различают истинное и действительное значение измеряемой величины. Истинное значение ФВ – значение ФВ, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. В метрологическом аспекте истинным значением измеряемой величины называется её значение свободное от погрешности измерения, т.е. не содержащее погрешности: Z_u = φ ( X_u ), если М = М_u Истинное значение измеряемой величины практически получить невозможно, поэтому уравнение (1.3) перепишем следующим образом Z_u ± ∆Z=φ(X_u± ∆Х), если М = М_u±∆М,где ∆Z – погрешность результата измерений;∆Х – погрешность измеряемой величины;∆М – погрешность меры. Если эти погрешности минимально возможные, которые можно получить при современном уровне измерительной техники, то данный результат измерений можно назвать действительным значением ФВ. Действительное значение ФВ – это значение ФВ, найденное экспериментальным путём и настолько приближающееся к истинному, что для данной цели может быть использовано вместо него. Следовательно, для оценки точности измерения в практике принимается вместо истинного значения измеряемой величины действительное значение измеряемой величины, т.е. значение измеряемой величины, полученное с наибольшей точностью или с наименьшей погрешностью. Чтобы составить представление о выполненном или предполагаемом измерении, необходимо знать его основные характеристики: принцип измерения, метод измерения и погрешность измерения. Принцип измерения – совокупность физических явлений, на которых основано измерение. Метод измерения – совокупность приёмов использования принципов и средств измерений. Погрешность (или ошибка) измерения – отклонение результаты измерения Z от истинного значения Z_u измеряемой величины: ±∆ = Z – Z_u.

6) Классификация измерений, определение типов измерений, входящих в классификацию.

Существует несколько видов измерений. При их классификации обычно исходят из характера зависимости измеряемой величины от времени, вида уравнения измерений, условий, определяющих точность результата измерений и способов выражения этих результатов.

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на

• статические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени;

• динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени.

Статическое измерение — измерение ФВ, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизмен­ную на протяжении времени измерения.

Динамическое измерение — измерение изменяющейся по размеру ФВ и, если необходимо, ее изменения во времени.

Статическими измерениями являются, например, измерения размеров тела, постоянного давления, динамическими - измерения пульсирующих давлений, вибраций.

По способу получения результатов измерений их разделяют на

• Прямые;

• Косвенные;

• Совокупные;

• Совместные.

Прямые - это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. Косвенные - это измерения, при которых искомую величину определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, т.е. измеряют не собственно определяемую величину, а другие, функционально с ней связанные. Примеры косвенных измерений: определение объема тела по прямым измерениям его геометрических размеров. Совокупные - это производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую определяют решением системы уравнений, получаемых при пря-мых измерениях различных сочетаний этих величин. Совместные - это производимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимостей между ними.

Метод измерений

Метод непосредственной оценки - метод, при котором значение искомой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора. Пример метода непосредственной оценки - измерение тока амперметром.

Метод сравнения с мерой - метод измерения, при котором измеряемую искомую величину сравнивают с однородной величиной, воспроизводимой мерой. Метод сравнения с мерой имеет ряд разновидностей: -дифференциальный метод, - нулевой метод, - метод замещения и др.

При дифференциальном методе на измерительный прибор воздействует разность между измеряемой и образцовой величинами, воспроизводимой мерой. Чем меньше разность, тем точнее результат. Предельным случаем дифференциального метода является нулевой метод, при котором разность доводится до нуля. При использовании метода замещения, измеряемая величина замещается известной величиной, воспроизводимой мерой. При этом замещение измеряемой величины производят так, что никаких измерений в схеме не происходит, то есть показания прибора будут одинаковы в обоих случаях.

7) Классификация погрешностей измерений, определение погрешностей измерений, входящих в классификацию.

Погрешность (или ошибка) измерения – отклонение результаты измерения Z от истинного значения Z_u измеряемой величины:±∆=Z–Z_u(1,5). Погрешность, определяемая формулой (1.5), выражается в единицах измеряемой величины и называется абсолютной погрешностью. Относительная погрешность измерения – отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины: ±δ = ∆/Z_u . При определении абсолютной и относительной погрешности, а также точности измерения, вместо истинного значения ФВ Z_u реально может быть использовано ее действительное значение Z_Д. Если диапазон измерения прибора охватывает и нулевое значение измеряемой величины, то относительная погрешность обращается в бесконечность в соответствующей ему точке шкалы. В этом случае пользуются понятием приведенной погрешности, равной отношению абсолютной погрешности измерительного прибора к некоторому нормирующему значению. В качестве нормирующего значения принимается значение, характерное для данного вида измерительного прибора. Систематические и случайные погрешности. Систематическая погрешность измерения - составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. Случайными называют составляющие погрешности измерений, изменяющиеся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Случайные погрешности определяются совместным действием ряда причин: внутренними шумами элементов электронных схем, наводками на входные цепи средств измерений, пульсацией постоянного питающего напряжения, дискретностью счета. Грубые ошибки возникают из-за ошибочных действий оператора, неисправности СИ или резких изменений условий измерений. Они выявляются как правило в результате обработки результатов. Различают: 1) в зависимости от характера изменения:

• постоянные погрешности — погрешности, которые дли­тельное время сохраняют свое значение, например, в течение вре­мени выполнения всего ряда измерений. Они встречаются наибо­лее часто;

• прогрессивные погрешности — непрерывно возрастающие или убывающие погрешности;

• периодические погрешности — погрешности, значение ко­торых является периодической функцией времени или функ­цией измеряемой величины;

• п огрешности, изменяющиеся по сложному закону, — про­исходят вследствие совместного действия нескольких системати­ческих погрешностей. В зависимости от характеристик измеряемой величины для определения погрешности измерений используют различные методы.1)Метод Корнфельда, заключается в выборе доверительного интервала в пределах от минимального до максимального результата измерений, и погрешность как половина разности между максимальным и минимальным результатом измерения: 2) Средняя квадратическая погрешность:

3 ) Средняя квадратическая погрешность среднего арифметического:

8) Классификация средств измерений, определение средств измерений, входящих в классификацию.

По техническому назначению:

• мера физической величины - cредство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью;

• измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне;

• измерительный преобразователь - техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи;

• измерительная установка (измерительная машина) - совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте;

• измерительная система - совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях;

• измерительно-вычислительный комплекс - функционально объединенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи.

По степени автоматизации:

• Автоматические;

• Автоматизированные;

• Ручные.

По стандартизации средств измерений:

• Стандартизированные;

• не стандартизированные.

По положению в поверочной схеме:

• Эталоны;

• Рабочие средства измерений.

По значимости измеряемой физической величины:

• Основные средства измерений той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей; вспомогательные средства измерений той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений требуемой точности.

Поверка СИ - поверка средств измерений - выполнение определенных операций, которые необходимо выполнить в целях определения - соответствуют средства измерений заявленным метрологическим требованиям или нет. Средства измерений, которые будут применяться в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, перед началом эксплуатации и в случае ремонта, по его окончании должны проходить первичную поверку, а в период эксплуатации - должны проходить периодическую поверку. Основная цель поверки средств измерений это - в строгом соответствии с разработанным и утвержденным порядком осуществить передачу рабочим средствам измерений (РСИ) размер единиц величин от исходных эталонных средств .

9) Статистические характеристики измерительных устройств, понятия чувствительности, порога чувствительности, цена деления, диапазоны измерений и показаний.

Статической характеристикой измерительного устройстваназывают функциональную зависимость выходного сигнала от входного в статическом режиме работы указанного устройства. Статическая характеристика описывается в общем случае некоторым нелинейным уравнением (уравнением преобразования): Y=f(x) Для количественной оценки влияния на выходной сигнал измерительного устройства входного сигнала в произвольной точке (рис.2.1) статической характеристики служит предел отношения приращения ΔY выходного сигнала к приращению ΔX входного сигнала, когда последнее стремится к нулю, т.е. производная в выбранной точке:

S = lim (ΔY/ΔX) = dY/dX, при ΔX® 0 .

(2.2)

Применительно к измерительным приборам этот параметр называют чувствительностью и определяют как отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины.  В научно-технической литературе используется понятие порога чувствительности (порога реагирования)измерительного устройства, под которым понимают то наименьшее изменение входного сигнала, которое вызывает уверенно фиксируемое изменение выходного сигнала.Для измерительных приборов важным параметром является цена деления, определяемая как разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Физически цена деления определяется количеством единиц входной величины, содержащихся в одном делении шкалы измерительного прибора:

Ц =

 Диапазон показаний – это область значений шкалы, ограниченная начальным и конечным значениями. Диапазон измерений – это область значений величин, для которой нормирована предельная допустимая погрешность. 

10) Классификация методов измерений, определение методов, входящих в классификацию.

Метод измерений - совокупность приемов использования принципов и средств измерений.

• В зависимости от способа определения значений искомых величин различают два основных метода измерений метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценки - метод измерения, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия. Примерами таких измерений являются: измерение длины с помощью линейки, размеров деталей микрометром, угломером, давления манометром и т. д.

Метод сравнения с мерой - метод измерения, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, для измерения диаметра калибра оптиметр устанавливают на нуль по блоку концевых мер длины, а результат измерения получают по показанию стрелки оптиметра, являющегося отклонением от нуля. Таким образом, измеряемая величина сравнивается с размером блока концевых мер.Существуют несколько разновидностей метода сравнения:

а) метод противопоставления, при котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, позволяющий установить соотношение между этими величинами, например измерение сопротивления по мостовой схеме с включением в диагональ моста показывающего прибора;

б) дифференциальный метод, при котором измеряемую величину сравнивают с известной величиной, воспроизводимой мерой. Этим методом, например, определяют отклонение контролируемого диаметра детали на оптиметре после его настройки на нуль по блоку концевых мер длины;

в) нулевой метод - также разновидность метода сравнения с мерой, при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля. Этим методом измеряют электрическое сопротивление по схеме моста с полным его уравновешиванием;

г) при методе совпадений разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, определяют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов. Например, при измерении штангенциркулем используют совпадение отметок основной и нониусной шкал.

Инструментальный метод основан на использовании специальных технических средств, в том числе автоматизированных и автоматических.

Экспертный метод оценки основан на использовании суждений группы специалистов.

Эвристические методы оценки основаны на интуиции.

11) Классификация погрешностей измерительных устройств.

Погрешности измерительных приборов классифицируют в зависимости от различных признаков: вида параметров измерительного прибора, порождающей причины, характера проявления и повторяемости при многократных измерениях размерности и д.р. Классификация погрешностей измерительных приборов: 1)Вид параметров измерительного прибора: а) Погрешность выходных параметров-разность между требуемыми и действительными значениями выходных параметров. б)Погрешность входных параметров- разность между требуемыми и действительными значениями входных параметров. 2)Порождающая причина: а) Методиские погрешности- возникают из-за не совершенства метода измерений, из-за приближений, допускаемых при проектировании прибора, а также из-за неоднозначной связи между измеряемой величиной и величиной, воспринимаемой чувствительным элементом прибора. б) инструментальную погрешность измерения — составляю­щую погрешности измерения, обусловленную погрешностью применяемого средства измерения; г) Эксплуатационные

Погрешности – зависят от условий эксплуатации прибора и делятся на основные, возникающие в приборе при нормальных условиях работы и дополнительные , возникающие при отклонении условий работы от нормальных. 3) Размерность величин. а) Абсолютная погрешность — погрешность измерений, выра­женная в единицах измеряемой величины. б) Относительная погрешность измерения - погрешность из­мерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному значению измеряемой величины. г) Приведенная погрешность – отношение абсолютной погрешности измерений к нормирующему значению измеряемого параметра. 4) Характер связи между погрешностью и величиной измеряемого сигнала. а) Аддетивные погрешности –значение погрешностей не зависят от величин измеряемых сигналов - ∆у_а=const. б) Неаддетивные погрешности – значение погрешностей зависят от величин измеряемых сигналов. Эти погрешности разделяются на: - мультипликативные – пропорциональные измеряемой величине; - степенные – погрешности, пропорциональные измеряемому сигналу в степени выше первой. 5) Повторяемость при многократных измерениях. а) Систематические погрешности – остаются неизменными или закономерно изменяются. б) Случайные погрешности – изменяются случайным образом. 6)Характер изменения во времени. а) Статические погрешности – возникают при установившемся режиме измерения, когда измеряемая величина х и выходной сигнал у сохраняют постоянное значение. б) Динамические погрешности – имеют место при неустановившемся режиме измерений. Под динамической погрешностью понимают ту часть погрешности, которая добавляется к статической погрешности в неустановившемся режиме измерений.

12) Определение аддитивной, мультипликативной, гистерезисной погрешности, вариации.

Если абсолютная погрешность измерительного прибора не зависит от измеряемой величины, то погрешность называется аддитивной и ее предел может быть выражен одним числом: Dх _{макс приб} = ± а . Зона погрешности в этом случае ограничена двумя прямыми линиями, параллельными оси абсцисс. Источники аддитивной погрешности – трение в опорах, неточность отсчета, дрейф, наводки, вибрации и другие факторы. От этой погрешности зависит наименьшее значе­ние величины, которое может быть измерено прибором. Если погрешность прибора зависит от измеряемой величины, то она называется мультипликативной и предел допускаемой абсолютной погрешности выражается формулой: Dх _{макс  приб}  = ± (а + вх), где в – постоянная величина, вх – предельное значение мультипликативной погрешности, а – предельное значение аддитивной погрешности. Таким образом, мультипликативная погрешность прямо пропорциональна значению измеряемой величины х. Ис­точники мультипликативной погрешности – действие влия­ющих величин на параметры элементов и узлов средств измерений. Гистере́зис (греч. ὑστέρησις — отстающий) — свойство систем (физических, биологических и т. д.), мгновенный отклик которых на приложенные к ним воздействия зависит в том числе и от их текущего состояния, а поведение системы на интервале времени во многом определяется её предысторией. Для гистерезиса характерно явление "насыщения", а также неодинаковость траекторий между крайними состояниями. Вариа́ция — различие значений какого-либо признака у разных единиц совокупности за один и тот же промежуток времени. Наиболее простой характеристикой вариации признака является размах вариации (R). Размах вариации – это разность между наибольшим и наименьшим значением признака в изучаемой совокупности: R=x_max – x_min, где x_max – наибольшее значение признака; x_min – наименьшее значение признака.

13) Определение основной, дополнительной, абсолютной, относительной, приведенной погрешностей.

Абсолютная погрешность определяется как разность ±∆ = Z – Z_u, а относительная – как отношение ±δ = ∆/Z_u *100%. Приведенная погрешность определяется как γ=± ∆/x_N * 100%, где x_N – нормированное значение величины. Дополнительная погрешность обуславливается отклонением одной или нескольких влияющих величин от нормального значения. Например, изменение температуры окружающей среды, изменение влажности, колебания напряжения питающей сети. Дополнительная погрешность от воздействия влияющей величины – это изменение оцененной статической функции преобразования, которое вызвано отклонением одной из влияющих величин от установленного при нормальных условиях номинального значения или номинального диапазона, причем все другие влияющие величины сохраняют свое номинальное значение или свой номинальный диапазон. Основная погрешность - погрешность, возникающая в нормальных условиях применения средства измерения (температура, влажность, напряжение питания и др.), которые нормируются и указываются в стандартах или технических условиях.

14) Нормируемые метрологические характеристики измерительных устройств.

Нормируемые метрологические характеристики (НМХ) средств

измерений устанавливаются ГОСТ 8.009-84. Они являются составной частью исходной информации 1)для определения результатов измерений и расчетной оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений;

2)для расчета МХ каналов измерительных систем состоящих из средств измерений с нормированными МХ; 3)для оптимального выбора средств измерений; 4)для использования в качестве контролируемых характеристик при контроле средств измерений на соответствие нормам. В НТД на средства измерений конкретных видов или типов следует нормировать комплексы МХ из числа установленных стандартом. ГОСТ 8.009-84 устанавливает, что модель погрешности средств измерений определенного типа в реальных условиях применения может иметь один из трех видов: Модель 1

Здесь знак * обозначает объединение пяти составляющих погрешности средства измерений в реальных условиях их применения. ΔOS –систематическая составляющая основной погрешности средства измерений; ∆О – случайная сосотавляющая основной погрешности средства измерений; ∆ОН – случайная составляющая основной погрешности, обусловленная гистерезисом; Δdyn – динамическая погрешность средств измерений, обусловленная влиянием скорости (частоты) изменения входного сигнала средства измерений;

М одель 2:

15) Класс точности измерительных устройств.

Класс точности средства измерений — обобщенная характе- ристика средства измерений, выражаемая пределами его допус- каемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность:

• класс точности обычно обозначают числом;

• класс точности дает возможность судить о том, в каких пре- делах находится погрешность средств измерений этого класса но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих средств.

• Определяется по формуле К= ±γ_доп=± ∆/x_N * 100%.

На шкале измерительного прибора маркируют значение класса точности измерительного прибора в виде числа, указывающего нормированное значение погрешности. Выраженное в процентах, оно может иметь значения 6; 4; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05; 0,02; 0,01; 0,005; 0,002; 0,001 и т. д. Если обозначаемое на шкале значение класса точности обведено кружком, например 1,5, это означает, что погрешность чувствительностиδs=1,5%.

1

РПТ

6) Структурные схемы измерительных устройств.

Структурная схема — это совокупность элементарных звеньев объекта и связей между ними, один из видов графической модели. Под элементарным звеном понимают часть объекта, системы управления и т. д., которая реализует элементарную функцию.

РТП-регулируемый технологический параметр

ПП-первичный преобразователь

НП-нормирующий преобразователь

Р

БРУ

ПУ

У-регулирующее устройство

З

РУ

Д-задатчик

БРУ-блок ручного управления

ПУ-пускатель

ИМ-исполнительный механизм

ДУП-дистанционный указатель положения

РО-Регулирующий орган

Структурная схема определяет основные функциональные части системы, их назначение и взаимосвязи меду ними.

1 7) Схемы измерительных систем и их характеристики

Основные направления автоматизации измерений связаны с необходимостью за ограниченное время одновременно измерять, регистрировать значительное число параметров и перерабатывать большие потоки информации. Успешное решение этих задач во многом зависит от взаимосвязанного развития таких научных направлений, как информатика, измерительная и вычислительная техника, автоматизация производственных процессов, новых технологий и др. Измерительные системы выполняют прямые, косвенные совокупные, совместные измерения с соответствующей математической обработкой согласно задаче. Они имеют нормированные метрологические характеристики. Систему, в которой предусмотрена возможность представления информации оператору, называют измерительно-информационной системой. На рис. 12.1 представлена обобщенная структура измерительной системы (ИС) в модульно-магистральном исполнении. Особенность данной структуры - наличие общей шины - магистрали. Общая шина содержит: шину управления, которая принимает и подает управляющие сигналы на функциональные блоки, определяет режим их работы; шину данных, которая служит для приема, передачи основных данных результатов измерения; шину адреса, которая однозначно определяет блоки, обменивающиеся информацией. Группа датчиков (Д) преобразовывает однородные или разнородные по физической природе величины в электрические. Аналоговые преобразователи (АП) выполняют предварительную обработку сигналов с целью приведения их к уровню рабочего диапазона входных напряжений АЦП. Содержат многоканальные коммутаторы аналоговых сигналов, масштабные, унифицирующие преобразователи, предусилители, согласующие устройства, аналоговые каналы связи. Цифровые устройства (ЦУ) включают формирователи импульсов, таймеры, преобразователи кодов, цифровые коммутаторы, специализированные цифровые вычислительные устройства, устройства памяти. Каналы передачи (КП) содержат каналы цифровой связи, модемы, оптические линии связи, формирователи помехозащищенных кодов. Устройства отображения и регистрации (ОиР) отображают и регистрируют результаты измерений. К цифроаналоговым преобразователям (ЦАП) относятся выходные мультиплексоры, мощные усилители и формирователи выходных импульсов. Регуляторы (Р) представляют собой различные исполнительные устройства (реле, нагреватели и др.) Интерфейсные устройства (ИУ) служат для сопряжения отдельных блоков между собой и с системой. Устройства управления (УУ) реализуются на базе микропроцессора или ПК. Информационная совместимость обеспечивается согласованностью входных и выходных сигналов по виду, диапазону изменения, унификацией измерительных сигналов и применением стандартных интерфейсов, под которыми понимаются как средства сопряжения отдельных модулей и блоков, так и правила обмена информацией между блоками. Функциональная совместимость подразумевает, что все используемые в системе средства измерения (блоки) четко определены, разграничены и взаимоувязаны. Метрологическая совместимость обеспечивается согласованностью метрологических характеристик отдельных блоков, условиями эксплуатации и их надежностью.

18) Система обеспечения единства измерений.

Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) - государственное управление субъектами, нормами, средствами и видами деятельности по обеспечению заданного уровня единства измерений в стране. Деятельность по обеспечению единства измерений направлена на охрану законных интересов граждан и установлению правопорядка и экономики, а также на содействие экономическому и социальному развитию страны путем защиты от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений во всех сферах общества. Обеспечение единства измерений осуществляется на нескольких уровнях: −государственном; −уровне федеральных органов исполнительной власти; − уровне юридического лица.

Основной целью Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) является создание общегосударственных правовых, нормативных, организационных, технических и экономических условий для решения задач по обеспечению единства измерений.

Основными задачами ГСИ являются: − разработка оптимальных принципов управления деятельностью по обеспечению единства измерений; − организация и проведение фундаментальных научных исследований с целью создания более совершенных и точных методов и средств воспроизведения единиц и передачи их размеров; − установление системы единиц величин и шкал измерений, допускаемых к применению; − установление основных понятий в метрологии, унификация их терминов и определений; Объектами деятельности по обеспечению единства измерений являются: − совокупность узаконенных единиц величин и шкал измерений; − терминология в области метрологии; − воспроизведение и передача размеров единиц величин и шкал измерений; − способы и формы представления результатов измерений и характеристики погрешности; − методы оценивания погрешности и неопределенности измерений; − порядок разработки и аттестации методик выполнения измерений; − комплекс нормируемых метрологических характеристик средств измерений; − методы установления и корректировки межповерочных интервалов;

19) Международные организации по метрологии.

Россия принимает активное участие, как в международных, так и в региональных организациях по метрологии. Среди них наиболее известными являются Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ), Международная организация мер и весов (МОМВ). Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) – межправительственная организация, созданная по инициативе СССР в 1956 г. Россия участвует в ней как правопреемница Советского Союза. Организация объединяет более 80 государств. Главные цели МОЗМ – разработка общих вопросов законодательной метрологии, в том числе установления классов точности СИ, обеспечения единообразия определения типов и образцов систем СИ, рекомендаций по испытаниям с целью установления единообразия метрологических характеристик СИ независимо от страны-изготовителя, определение порядка поверки и калибровки средств измерений. Метрологическое обеспечение измерений — деятельность метрологических и других служб, направленная на создание в стране необходимых эталонов, образцовых и рабочих средств измерений; правильный их выбор и применение; разработку и применение метрологических правил и норм; выполнение дру­гих метрологических работ, необходимых для обеспечения требу­емого качества измерений на рабочем месте. Государственная служба стандартных образцов (ГССО) — сеть организаций различных министерств и ведомств, несущая ответственность за создание и внедрение в народное хозяйство стандартных образцов составов и свойств веществ и материалов с целью обеспечения единства измерений. Государственная служба стандартных справочных данных (ГСССД) — сеть организаций различных министерств и ведомств, несущая ответственность за получение и информационное обес­печение народного хозяйства данными о физических константах и свойствах веществ и материалов, основанных на исследовани­ях и высокоточных измерениях. МБМВ - Международное бюро мер и весов

МБМВ проводит три вида деятельности:

•  Установление и поддержание исходных эталонов, имеющих хорошую долгосрочную стабильность;

•  Организация и участие в международных сравнениях и проведение калибровки;

•  Фундаментальные  исследования,  которые  могут  дать  улучшенные  эталонные материалы или методы измерения.

МОЗМ - Международная организация законодательной метрологии

Главная задача для МОЗМ - это снабдить своих членов моделями для установления гармонизированных законодательных метрологических требований и практики.