ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный
технический университет»
Кафедра материаловедения и физики металлов
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к проведению практических занятий по дисциплине «Введение в специальность» для студентов направления 221700.62 «Стандартизация и метрология» (профиль «Стандартизация и сертификация»)
очной формы обучения
Воронеж 2012
Составители: ст. преп. Н.И. Барсукова,
доцент И.А. Пантыкина
УДК 658.56(078.5)
Методические указания к проведению практических занятий по дисциплине «Введение в специальность» для студентов направления 221700.62 «Стандартизация и метрология» (профиль «Стандартизация и сертификация») очной формы обучения / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Н.И. Барсукова, И.А. Пантыкина. Воронеж, 2012. 48 с.
Методические указания содержат теоретические сведения по теме занятия, тесты и контрольные вопросы для оценки полноты освоения изучаемого раздела курса, перечень рекомендуемой литературы. Теоретические сведения, представленные в методических указаниях, позволяют студенту самостоятельно выполнить весь объем заданий, подготовиться к ответам на контрольные вопросы.
Предназначены для студентов первого курса.
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 2003 и содержатся в файле Му к практ. зан. Введ. в спец.doc.
Табл.1. Ил. 3. Библиогр.: 11 назв.
Рецензент канд. физ.-мат. наук Н.В. Рогова
Ответственный за выпуск зав. кафедрой
д-р физ.-мат. наук, проф. А.Т. Косилов
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
Ó ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2012
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ГОСТ – межгосударственный стандарт;
ГОСТ Р – государственный стандарт Российской Федерации;
ОСТ – отраслевой стандарт;
СТО – стандарт организации, стандарт общественных объединений, научно-технических и инженерных обществ;
СТП – стандарт предприятия;
ТУ – технические условия;
ИСО – аббревиатура Международной организации по стандартизации;
МЭК – аббревиатура Международной электротехнической комиссии;
МСЭ – аббревиатура Международного союза электросвязи;
СМК – система менеджмента качества
1. Метрология
Метрология — это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения точности, соизмеримой с точностью воспроизведения и хранения физических величин мерами или стандартными образцами состава и свойств веществ и материалов.
Предметом исследований метрологии является познание собственных законов строения, функционирования и развития, создание и изучение стратегий, методов и средств измерений физических величин при разных законах преобразования этих величин, а также развитие и становление эталонной базы (эталонов, мер, стандартных образцов и т.д.).
Предметом метрологии является извлечение количественной информации о характеристиках и свойствах объектов и процессов с заданным качеством измерений (точностью, достоверностью, оперативностью, сопоставимостью и стабильностью).
Метрологическая служба государственного органа управления выполняет работы по обеспечению единства измерений в пределах министерства (ведомства).
Центр стандартизации и метрологии (ЦСМ) осуществляет государственный метрологический контроль и надзор на определенной закрепленной за ним части территории РФ.
Состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные пределы с заданной вероятностью, называется единством измерений.
Совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений метрологическая служба.
Научной основой обеспечения единства измерений являются стандартизированные методики выполнения измерений.
Задачи и полномочия государственной метрологической службы определены в законе «Об обеспечении единства измерений»
Нормативный документ по метрологии, начинающийся с букв МИ, называется методические инструкции.
В технические основы обеспечения единства измерений не входит система единиц физических величин.
Физическая система, процесс, явление и т.д., которые характеризуются одной или несколькими измеряемыми физическими величинами – это объект измерения.
Результат измерения включает в себя числовое значение и размерность.
Физическая величина – одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.
Значение физической величины – выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.
Единица измерения физической величины – физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин.
Истинное значение физической величины – значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину.
Действительное значение физической величины – значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.
Размер физической величины – количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу.
Шкала физической величины, принятая по соглашению последовательность значений, присваиваемых физической величине по мере её возрастания (или убывания).
Наблюдение при измерении – операции, проводимые при измерении и имеющие целью своевременно и правильно произвести отсчет.
Качественной характеристикой физической величины является размерность.
Показатель степени размерности основной величины в размерности производной называют показателем размерности.
Погрешность результата измерений – отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины.
Абсолютная погрешность – погрешность средства измерений, выраженная в единицах измеряемой физической величины.
Приведенная погрешность – относительная погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона.
Предел допускаемой погрешности – наибольшее значение погрешности средств измерений, устанавливаемое нормативным документом для данного типа средств измерений, при котором оно еще признается годным к применению.
СИ (Система Интернациональная) – международная система единиц, современный вариант метрической системы. Она определяет семь основных единиц измерения, являющихся основой для остальных единиц СИ.
Основные единицы измерения СИ и их величины:
Метр для длины
Килограмм для массы
Секунда для времени
Ампер для силы тока
Кельвин для термодинамической температуры
Моль для количества вещества
Кандела для силы света.
По метрологическому назначению все СИ подразделяются на два вида - рабочие СИ (предназначены для проведения технических измерений) и эталоны (являются высокоточными СИ, используются для проведения метрологических измерений в качестве средств передачи информации о размере единицы).
Эталонную базу страны составляют совокупность государственных первичных и вторичных эталонов страны.
Эталон единицы физической величины – средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.
Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками – неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.
Существенным признаком эталона не является конкурентоспособность.
Рабочий эталон – эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений.
Термин рабочий эталон заменил собой термин образцовое средство измерений (ОСИ), что сделано в целях упорядочения терминологии и приближения ее к международной. При необходимости рабочие эталоны подразделяют на разряды (1-й, 2-й, ..., n-й), как это было принято для ОСИ.
Национальный эталон – эталон, признанный официальным решением служить в качестве исходного для страны.
Первичный эталон – эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью.
Вторичный эталон – эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы.
Вторичные эталоны (эталоны-копии) предназначены для передачи размера единицы величины от первичных эталонов рабочим эталонам.
Эталон сравнения – эталон, применяемый для сличений эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом.
Мера – это средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.
Метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и встречного воздействия меры на сравнивающее устройство сводят к нулю, называется методом нулевым.
Совокупность приемов использования принципов и средств измерений, выбранная для решения конкретной измерительной задачи, называется методом измерения.
Измерение физической величины – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.
Прямое измерение - измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно.
Косвенное измерение – определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.
Совместными называют проводимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для установления зависимости между ними.
Совокупными называются проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых их значения находят решением системы уравнений, получаемых при прямых или косвенных измерениях различных сочетаний этих величин.
Относительное измерение - измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.
Поверка – установление органом государственной метрологической службы (или другим официально уполномоченным органом, организацией) пригодности средства измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям. Поверке подвергают средства измерений, подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору.
Калибровка средств измерений – совокупность операций, устанавливающих соотношение между значением величины, полученным с помощью данного средства измерений и соответствующим значением величины, определенным с помощью эталона с целью определения действительных метрологических характеристик этого средства измерений. Калибровке могут подвергаться средства измерений, не подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору.
При повреждении поверительного клейма, пломбы и утрате документов, подтверждающих прохождение средством измерения периодической поверки, оно подвергается поверке внеочередной.
Метрологической аттестации подвергаются средства измерений единичного производства (или ввозимого единичными экземплярами по импорту).
При выпуске средств измерений из производства или после ремонта проводится поверка первичная.
Утверждение типа СИ – решение (уполномоченного на это государственного органа управления) о признании типа средств измерений узаконенным для применения на основании результатов их испытаний государственным научным метрологическим центром или другой специализированной организацией, аккредитованной Госстандартом страны.
Точность результата измерений – одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения.
Класс точности — основная метрологическая характеристика прибора, определяющая допустимые значения основных и дополнительных погрешностей, влияющих на точность измерения. Условные обозначения классов точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений.
Выражения основной погрешности абсолютными единицами, классы точности приборов принято обозначать в документации и на средствах измерений прописными буквами латинского алфавита или римскими цифрами.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Задание: Выберите один или несколько правильных вариантов ответов
1 .Организационной основой метрологического обеспечения является
а) метрология
б) метрологическая служба РФ
в) эталоны и стандартные образцы
г) система обеспечения единства измерений
2. Научной основой метрологического обеспечения является
а) метрология
б) метрологическая служба РФ
в) эталоны и стандартные образцы
г) система обеспечения единства измерений
3. Плотность определяется посредством измерения массы и длины (объёма). Такие измерения называются…
а) совместными
б) прямыми;
в) совокупными
г) косвенными;
4.Совокупность операций для определения характеристик и пригодности к применению средств измерений, не подлежащих государственному контролю
а) поверка
б) утверждение типа
в) калибровка
г) экспертиза
5. В результате измерения напряжения с помощью вольтметра, записанном в виде U=95,3±0,7 ,В, указана
а) абсолютная погрешность меры
б) приведенная погрешность
в) номинальная погрешность
г) нормирующая погрешность
6. К основным единицам СИ относится:
а) радиан
б) вольт
в) грамм
г) метр
7. Свойство физического объекта, процесса или явления, общее в качественном отношении для многих физических объектов и индивидуальном для каждого из объектов в количественном отношении, называется
а) физической величиной
б) значением
в) единицей измерения
г) истинным значением
8. Совокупность операций, выполняемых с помощью технического средства, хранящего единицу величины и позволяющего сопоставить и получить искомое значение величины, называют
а) размером
б) значением
в) измерением
г) наблюдением
9. Физическую величину, которой по определению присвоено числовое значение, равное единице, называют ... физической величины.
а) размером
б) значением
в) единицей
г) истинным значением
10. Количественное содержание физической величины в объекте называют ... физической величины.
а) размером
б) значением
в) единицей
г) истинным значением
11. К рабочим эталонам относится
а) эталон-копия
б) эталон сравнения
в) средства измерений высокой точности
г) образцовые средства измерений
12. Эталоны сравнения относятся к ... эталонам
а) международным
б) первичным
в) вторичным
г) рабочим
13. Разность между полученным при измерении и истинным значениями измеряемой величины называется ... измерений.
а) методом
б) погрешностью
в) точностью
г) правильностью
14. Существенными признаками эталона не являются...
а) высокое качество изготовления
б) неизменность
в) воспроизводимость
г) сличаемость
15. Качественной характеристикой физической величины является....
а) погрешность измерения
б) размерность
в) размер
г) постоянство во времени
16. По способу получения информации измерения разделяют…
а) однократные и многократные
б) статические и динамические
в) прямые, косвенные, совокупные и совместные
г) абсолютные и относительные
17. Метод непосредственной оценки имеет следующее достоинство
а) дает возможность выполнять измерения величины в широком диапазоне без перенастройки
б) эффективен при контроле в массовом производстве
в) сравнительно небольшую инструментальную составляющую погрешности измерений
г) обеспечивает высокую чувствительность
18. Классом точности называется обобщенная характеристика, выражаемая пределами допускаемых погрешностей ...
а) основной
б) систематической
в) дополнительной
г) случайной
19. Если пределы допускаемой основной погрешности выражены в форме абсолютной погрешности средств измерений, то класс точности обозначается ...
б) буквами арабского алфавита
в) малыми буквами римского алфавита
г) римскими цифрами
д) прописными буквами латинского алфавита
20. По метрологическому назначению средства измерений делятся на
а) основные
б) эталоны
в) рабочие
г) дополнительные
21. Упорядоченная совокупность значений физической величины, принятая по соглашению на основании результатов точных измерений называется …
а) результатами вспомогательных измерений
б) шкалой физической величины
в) единицей измерения
г) выборкой результатов измерений
22. В определение «измерение» не входит следующее утверждение:
а) нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей
б) результаты выражаются в узаконенных единицах
в) с применением технического средства, хранящего единицу физической величины
г) это совокупность операций по определению физической величины
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что изучает метрология?
2. Что такое измерение? Приведите примеры измерений, постоянно встречающихся в жизни.
3. В чем заключается значимость метрологии?
4. Какие метрологические учреждения существуют в нашей стране? Какова их сфера деятельности?
5. Дайте определение физической величины.
6. Назовите основные операции процедуры измерения.
7. Какие методы измерений вам известны?
8. Что такое средство измерений? Приведите примеры средств измерений различных физических величин
9. Что такое условия измерений? Какие они бывают?
10. Что такое результат измерения и чем он характеризуется?
11. Перечислите основные единицы измерения СИ.
12. Дайте определения прямых, косвенных, совместных и совокупных измерений. Приведите примеры измерений каждого вида.
13. Что такое испытание и чем оно отличается от измерения?
14. Сформулируйте определение единицы физической величины. Приведите примеры единиц физических величин, относящихся к механике, магнетизму, оптике.
15. Что такое размерность физической величины?
16. Назовите производные единицы системы СИ, имеющие специальное название.
17. В чем заключается единство измерений?
18. Что такое эталон физической величины? Какие типы эталонов вам известны?
19. Дайте определение поверки и калибровки.
20. Перечислите возможные проявления погрешности.