3. Теория и методика эксперимента.

3.1. Основы теории метрологии

Метрология (от греч.  - мера) – наука об измерениях, методах достижения их единства и требуемой точности.

Проблемы метрологии:

• создание общей теории измерений;

• образование единиц физических величин и систем единиц;

• разработка методов и средств измерения, методов определения их точности;

• создание эталонов, образцовых средств измерений и их проверка.

В 1893 г. по инициативе Д.И.Менделеева была создана «Главная палата мер и весов», преобразованная в научно-исследовательский институт метрологии (НИИМ). В 1960 г. вторая генеральная конференция разработала основные единицы Международной системы единиц (СИ):

• длина – метр, м;

• масса – кг;

• время – секунда, с;

• сила тока – ампер, А;

• температура – градус Кельвина, К;

• сила света – кандела, кд;

• количество вещества – моль.

В 1999 году эталону килограмма исполнилось 110 лет. С 1889 года в международном бюро мер и весов в Париже (Франция) на глубине девяти метров под землей, хранится эталон килограмма – цилиндр из платиноиридиевого сплава, высотой и диаметром 39 мм.

3.2. Средства измерения, измерительная аппаратура

При проведении исследований сведения о ходе процессов получают путем измерений. Измерением называют нахождение с помощью технических средств значений некоторой физической величины. В металлургических исследованиях определяемые величины измеряют с помощью электрических средств.

Измерительный прибор включает в себя три основные узла:

• датчик, размещаемый непосредственно на объекте;

• измерительное устройство (преобразователь сигнала);

• указатель информации (измерительный прибор).

Характеристики прибора:

• чувствительность – размерная величина, равная приращению измеряемого параметра;

• точность – характеристика качества измерения, отражающая степень приближения к нулю погрешностей;

• погрешность – отклонение найденного значения величины от её истинного значения:  = (а – ấ) /ấ, где  – относительная погрешность измерения, а,ấ– найденное и истинное значение измеряемой величины соответственно.

Погрешности бывают следующими:

• инструментальные, связанные с несовершенством измерительных приборов;

• методические, обусловленные недостатками методики;

• систематические, обусловленные необычностью градуировки;

• прогрессирующие, изменяемые во времени, обусловленные старением аппаратуры;

• случайные – неопределённые по величине и не имеющие закономерности.

Основные параметры, измеряемые в металлургии, следующие:

• температура, ⁰С (градусники спиртовые, ртутные; термометры сопротивления; термопары; пирометры);

• давление, Па (манометры, дифференциальные манометры: мембранные, сильфонные, пружинные);

• расход, кг/с, м³/с, моль/с; скорость, м/с (по перепаду давлений, порционные, крыльчатые);

• консистенция (вязкость), Па_*с (вискозиметры ротационные, вибрационные, шариковые и др.);

• состав газа, % (газоанализаторы, хроматографы, масспектрометры);

• масса, кг (весы: рычажные, пружинные, динамометрические, тензо-датчиковые, механотронные).