ответы мсс

1. Основные термины и определения метрологии.

Метрология – наука об измерениях, методах, и средствах обеспечения их единства и требуемой точности.

Измерение – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, заключающихся в сравнении измеряемой величины с ее единицей с целью получения значения этой величины в форме, наиболее удобной для использования.

Физическая величина (ФВ) – характеристика одного из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса).

Единица физической величины – физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных физических величин.

Средства измерений – технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики, т. е. такие от которых зависит результат и погрешность измерения.

Метод измерения – совокупность приемов использования средств измерений. Результат измерения – произведение некоторого числа на единицу физической

величины.

Система единиц ФВ – совокупность основных и производных единиц, образованная в соответствии с принятыми принципами.

СИ – система интернациональная. Принята на XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г.

. 2. Единицы физических величин - система СИ.

Единица физической величины – физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных физических величин.

Система единиц ФВ – совокупность основных и производных единиц, образованная в соответствии с принятыми принципами.

СИ – система интернациональная. Принята на XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире, как в повседневной жизни, так и в науке и в технике.

Основные единицы: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В рамках СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, то есть ни одна из основных единиц не может быть получена из других.

Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий, таких как умножение и деление. Некоторым из производных единиц в СИ присвоены собственные названия, например радиану.

Приставки можно использовать перед названиями единиц; они означают, что единицу нужно умножить или разделить на определённое целое число, степень числа 10. Например, приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками.

1

3. Классификация методов измерений.

По способу получения результатов измерения подразделяются на 4 вида:

-прямые измерения – значения измеряемой величины получают непосредственно от средства измерения.

Пример: вольтметр

-косвенные измерения – значение измеряемой величины получают на основании известной зависимости между ней и величинами, значения которых найдены каким-либо иным путем.

Пример: измерение сопротивления резистора R = U/I

-совместные измерения – одновременные измерения двух или более неоднородных величин.

Такие измерения позволяют найти зависимость одной величины от другой, например ВАХ нелинейного элемента.

-совокупные измерения – при которых значение измеряемой величины получают решением системы уравнений, получаемых в результате измерения этой величины в различных сочетаниях.

Пример: измерение сопротивления последовательных или параллельных резисторов.

2

4. Классификация погрешностей.

1. По форме записи:

Абсолютная погрешность – погрешность, выраженная в единицах измеряемой величины.

Эта погрешность имеет знак.

Относительная погрешность – это отношение абсолютной погрешности к измеренному или действительному значению.

Приведенная погрешность – отношение абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона.

2. По характеру изменения при повторных измерениях (свойство погрешности).

Систематические погрешности – остаются постоянными либо известен закон изменения по которому меняется погрешность при повторных измерениях.

Случайные погрешности – изменяются случайным образом при повторных измерениях.

Грубые погрешности – погрешность, существенно превышающую ожидаемую в данных условиях.

3. По зависимости от измеряемой величины

Аддитивной погрешностью называется погрешность постоянная на всем диапазоне. Мультипликативная погрешность – погрешность, значение которой изменяется в

зависимости от измеряемой величины.

4.По причинам возникновения:

- инструментальные Погрешности, обусловленные применяемыми средствами измерения (приборы). -методические

Являются следствием несовершенства метода измерения. - субъективные (личностные)

Погрешность оператора.

5.От условий применения:

-основная Погрешность, определяемая в нормальных условиях (документация прибора). -дополнительная

Погрешность, определяемая в рабочих условиях.

6. От скорости изменения измеряемой величины:

-статические Не зависят от скорости изменения измеряемой величины. -динамические

Проявляются при больших скоростях изменения измеряемой величины.

3

5. Правила представления результатов измерений.

1.Результат измерения состоит из оценки измеряемой величины и погрешности измерения.

2.Исходными данными для расчета погрешности являются нормируемые метрологические характеристики средств измерений, которые указываются, как правило, с одной или двумя значащими цифрами.

3.Погрешность результата измерения указывается двумя значащими цифрами, если первая значащая цифра равна 1 или 2 и одной значащей цифрой, если первая значащая цифра равна 3 и более.

4.Результат измерения округляется до того же десятичного разряда, которым оканчивается округленное значение абсолютной погрешности.

5.Округление производится в окончательном ответе. Все промежуточные вычисления выполняются с несколькими лишними знаками.

Значащая цифра – это все цифры, кроме нулей слева.

4

6. Классы точности средств измерений.

Класс точности – обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей.

Классы точности содержатся в ГОСТе.

На многопредельном средстве измерения классы точности часто устанавливаются на каждом диапазоне.

Классы точности выбираются из ряда чисел:

(1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6).10Ел Где n = 1;0;-1;-2;-3

1. У прибора преобладает аддитивная погрешность.

Если у прибора преобладает аддитивная погрешность, то класс точности определяется в пределах допускаемой приведенной погрешности.

Обозначение на приборе:

Максимальное значение приведенной погрешности в процентах

2. У прибора преобладает мультипликативная погрешность.

Если у прибора преобладает мультипликативная погрешность, то класс точности определяется пределами допускаемой относительной погрешности.

Обозначение на приборе:

Максимальное значение относительной погрешности в процентах.

3. У прибора присутствует аддитивная и мультипликативная погрешности. Если у прибора присутствуют обе составляющие , класс точности определяется

пределами допускаемой относительной погрешности.

с,d – нормируемые коэффициенты %; An – предел измерения

Ax – измеряемая величина

Абсолютная погрешность в этом случае определяется по формуле:

Обозначение на приборе: 1,5/0,5 – с/d

5

7. Случайные погрешности, доверительная вероятность и доверительный интервал.

Случайные погрешности возникают при воздействии на объект измерения и средства измерения величин, изменения которых носит случайный характер.

Измерения влияющих величин являются случайными и характеризуются своими законами распределения. При 4-5 влияющих величинах закон распределения случайной погрешности измерения удовлетворительно согласуется с нормальным.

-функция распределения.

-плотность распределения вероятности

G – среднеквадратическое отклонение (СКО) - абсолютная погрешность.

Дисперсия характеризует отклонение случайной погрешности от центра распределения.

6

I=1…k – доверительный интервал.

Вероятность попадания истинного значения случайной величины или случайной погрешности в доверительный интервал называется доверительной вероятностью.

7

11. Классификация СИ. Нормируемые метрологические характеристики.

Средствами измерений называют технические средства, которые используются при измерениях и имеют нормированные метрологические характеристики.

По роли в процессе измерения и выполняемым функциям.

Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и/или хранения физической величины одного или нескольких размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.

-однозначная мера (мера, воспроизводящая физическую величину одного размера).

-многозначная мера (мера, воспроизводящая физическую величину разных размеров).

-набор мер (комплект мер разного размера одной и той же физической величины, предназначенных для применения на практике как по отдельности, так и в различных сочетаниях). Например, набор концевых мер длины.

Измерительный преобразователь – это средство измерений, предназначенное для преобразования сигналов измерительной информации в форму, удобную для дальнейшего преобразования, передачи, обработки, хранения.

По местоположению в измерительной цепи преобразователи делят на:

-первичный измерительный преобразователь (преобразователь, на вход которого непосредственно воздействуют измеряемая физическая величина, то есть первый преобразователь в измерительной цепи средства измерения).

-промежуточные измерительные преобразователи (располагаются в измерительной цепи после первичного преобразователя).

Измерительный прибор – это средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне ее измерения и выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

По форме индикации измеряемой величины различают измерительные приборы:

-показывающие, которые допускают только отсчитывание показаний при измерении величины, например стрелочный или цифровой вольтметр.

-регистрирующие, предусматривающие регистрацию показаний на каком-либо носителе информации. Регистрация может проводиться в аналоговой или цифровой форме; различают самопишущие и печатающие измерительные приборы.

Измерительная система – совокупность функционально объединенных средств измерений и вспомогательных устройств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и соединенных между собой каналами связи, предназначенных для измерений одной или нескольких физических величин.

-измерительные информационные системы

-измерительные контролирующие системы

-измерительные управляющие системы

-измерительно-вычислительные комплексы

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных средств измерений и вспомогательных устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте.

По роли, выполняемой в системе обеспечения единства измерений:

8

-средства измерений, предназначенные для воспроизведения, хранения и передачи информации о размере единиц рабочим средствам измерений (эталоны);

-средства измерений, предназначенные для получения измерительной информации в процессе измерения и не связанные с передачей информации о размере единицы (рабочие средства измерений).

По уровню автоматизации средства измерений подразделяют на:

-неавтоматические средства измерений

-автоматизированные средства измерений, выполняющие в автоматическом режиме часть операций, связанных с выполнением измерительной процедуры

-автоматизированные средства измерений, выполняющие в автоматическом режиме все операции, связанные с выполнением измерительной процедуры и обработкой результатов.

По отношению к измеряемой физической величине средства измерений делят на:

-основные – это средства измерений той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с поставленной измерительной задачей.

-вспомогательные – это средства измерений той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необходимо учесть для получения результатов измерения требуемой точности.

9

13. Правила градуировки вольтметров постоянного и переменного напряжений. Таблица уравнений преобразований для вольтметров различных типов

1.Вольтметры постоянного напряжения градуируются по образцовому постоянному напряжению. Источники – калибраторы постоянного напряжения.

2.Вольтметры переменного напряжения. Шкала любого вольтметра для измерений переменного напряжения градуируется в действующих (среднеквадратических) значениях напряжения синусоидальной формы, независимо от типа используемого преобразователя.

Исключения – импульсные вольтметры градуируются по амплитудному значению.

Постоянная составляющая не проходит на вход вольтметра

При подаче на ВПН переменного сигнала, на выходе будет постоянная составляющая вольтметра.

Основной элемент переменного вольтметра – преобразователь.

10