Метрология

1 Единицы физической величины. Основные и производные, дольные и кратные. Си.

Характеристики, которые описывают физические свойства объектов называются физическими величинами.

Физическая величина – общепринятая или установленная законодательным путем характеристика физического объекта. Общая в качественном и количественном отношении для многих объектов, а в количественном отношении индивидуальная для каждого объекта.

Чтобы установить различия в количественном и содержании в каждом объекте определенного свойства вводится понятие «Размер физической величины». Размер физической величины – количественное определение физической величины, присущее каждому материальному объекту, явлению или процессу. Размер физ.вел. является объективной реальностью.

Если размер величины является объективной реальностью, то значение величины зависит от принятой единицы измерения. Единица физической величины – физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение равное единице, применяемое для количественного выражения однородных с ней свойств.

Истинное значение физической величины – значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину. Истинное значение всегда неизвестно.

Действительное значение – значение физической величины, полученной экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задачи может быть использовано вместо нее.

Измеренное значение – значение физической величины, измеренное конкретным средством измерений с известными метрологическими характеристиками.

Для того, чтобы отразить качественное различие физических величин вводят понятие – размерность физической величины. Величины зависят друг от друга, наличие этой зависимости позволяет создать совокупность физических величин – систему величин.

Система физических величин – совокупность физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами, когда одни величины принимают за независимые, а другие определяют как функции независимых величин. Независимые величины называют основными, а зависимые – производными. Такое деление условно, но закономерно.

Основная физическая величина – физическая величина, входящая в систему величин и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы.

Производная Физическая величина – величина, входящая в систему величин и определяемая через основные величины этой системы.

Международная система величин СИ.

LMTI NJ

Производные величины будут иметь размерность:

Размерность физической величины – выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведения символов основных физических величин в различных степенях, отражающие связь данной физической величины с величинами, принятыми в данной системе за основные, размерность не надо путать с единицей измерения.

Для определения размерности производных величин используют правила:

1. Размерности правой и левой частей уравнения должны совпадать.

2. Алгебра размерностей мультипликативная, т.е. состоит из операций умножения, деления и возведения в степень, поэтому: Размерность произведения величин равна произведению их размерностей; Размерность частного при делении одной величины на другую равна отношению их размерностей; Размерность величины возведенной в степень равна ее размерности в той же степени.

Основным требованием к основным единицам системы СИ является возможность воспроизведения их с помощью эталона.

1. 1 метр = длине пути которую свет проходит за 1/299792456 долю секунды

2. 1 секунда = 9192631770 периодам излучения соответствующего переходу между двумя уровнями основного состояния атома цезия-133

3. 1 килограмм

4. 1 кельвин = 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды

5. 1 ампер

6. 1 кандела

7. 1 моль

Преимущества СИ:

1. Универсальность

2. Когерентность

3. Унификация

4. Четкое разграничение единиц массы и силы

Недостатки:

1. Не все единицы имеют удобный размер

2. Неудобство измерения углов в радианах

3. Многие производные единицы не имеют собственных названий

4. Некоторые основные единицы являются основными только формально.

2 Понятие «метрологическая характеристика». Группы метрологических характеристик средств измерений. Характеристики погрешностей средств измерений. Понятие «Класс точности». Способы обозначения классов точности.Метрологические характеристики средств – технические характеристики влияющие на результаты и точность измерений.

МХСИ – это технические характеристики СИ которые влияют на результаты и точность измерений. Полный перечень метрологических характеристик устанавливает ГОСТ 8.009-84. стандарт выделяет 4 группы метрологических характеристик:

1. Характеристики, предназначенные для определения результатов измерения.

А) Функция преобразования – зависимость выходного сигнала от входного.

Б) Градировочная характеристика – зависимость выходной величины средства измерения от входной величины, полученной экспериментальным путем.

В) Цена деления шкалы – разность значения величины, соответствующее двум соседним отметкам шкалы.

Г) Длинна деления шкалы – расстояние между двумя соседними отметками шкалы.

Д) Диапазон измерений – область значений величин, в пределах которой нормированы допускаемые погрешности средства измерения.

Е) Диапазон показаний – область значений величины между начальной и конечной отметками шкалы.

Ж) Пределы измерений – Наибольшее и наименьшее значение диапазона измерений

З) Чувствительность – отношение изменения сигнала на выходе прибора к вызвавшей его изменение измеряемой величине.

И) Порог чувствительности.

К) Значение однозначной или многозначной меры.

Л) Вид и параметры цифрового кода.

2. Характеристики чувствительности средства измерений к влияющим факторам.

А) Функция влияния – зависимость изменения метрологической характеристики средства измерения от изменения влияющего фактора или совокупности факторов.

3. Динамические характеристики средств измерения. Характеристики, отражающие инерционные свойства средств измерений. Делятся на полные и частные. Полные характеристики дают исчерпывающую информацию о динамических свойствах средств измерений, зная одну полную характеристику, можно высчитать все остальные полные характеристики. Полные характеристики: диф.ур-я, описывающие работу средств измерения; передаточная функция; Амплитудно-фазочастотная характеристика; Переходная функция; Импульсная функция.

К частным относятся отдельные параметры полных динамических характеристик средств измерения.

4. Характеристики погрешностей средств измерения. Погрешность средства измерения – разность между показаниями средств измерения и значениями измеряемой величины. Погрешности бывают систематические(значение их повторяется при каждом измерении и может быть скомпенсировано внесением поправок) и случайные (их з-н изменения не известен и не могут быть скомпенсированы; их можно только уменьшить с помощью проведения многократных измерений).

Различают: 1) Абсолютная погрешность ; 2) Относительная погрешность ; 3) Приведенная погрешность постоянна в любой точке шкалы СИ.

где - нормирующее значение, зависящее от вида шкалы СИ.

В условиях окружающей среды различают: Основную погрешность (погр-ть СИ при работе в норм.усл-ях окр.ср.) и дополнительную погрешность (возникает при отклонении одного из внешних факторов).

В зависимости от режима работы различают: Статистическую (возникает при измерении установившегося значения вел) и динамическую погрешности (при измерении изменяющихся во времени величин).

Любое средство измерения имеет погрешность и чтобы не определять погрешность для каждого средства измерения, погрешности нормирую, в этом случае наиболее обобщенной метрологической характеристикой является класс точности. Класс точности – обобщенная характеристика средства измерения, определяемая пределами допускаемых, основных и дополнительных погрешностей.

1. Если нормируется абсолютная погрешность, то класс точности обозначается латинскими прописными буквами или римскими цифрам. Количественное обозначение погрешности эти обозначения не содержат.

2. Если нормируется предел относительной погрешности, то класс точности обозначается арабскими цифрами в кружочке, число означает предел допускаемой относительной погрешности в процентах.

3. Если нормируется предел приведенной погрешности, то класс точности обозначают арабскими цифрами

4. В некоторых случаях относительную погрешность нормируют так, чтобы значение погрешности зависело от показаний прибора., тогда класс точности обозначают маленькими латинскими буквами через /.

5. Если шкала СИ неравномерная, то в обозначение класс точности добавляют галочку.

Значение классов точности выбирают из ряда предпочтительных чисел.

3 Основной постулат метрологии. Следствия из основного постулата метрологии, обуславливающие правила математического описания результатов измерений. Оценки результатов измерений. Виды оценок и их свойства.