Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Метрология, стандартизация, подтверждение соответствия в общей системе управления качеством. Учебное пособие.pdf
Классифика-
Прямое измерение
Измерение габаритных
Измерение – процесс
Вычисление – нахож-
Оценивание – операция
Операции по получению измерительной информации
экспериментального
получения одного
или более значений
величины, которые
могут быть обоснованно приписаны величине [8]
дение значения величины расчетным путем, при этом искомая величина рассчитывается по некоторым другим, найденным в ходе измерения
или оценивания
(операции) по приписыванию числового значения величине с качественным аспектом в соответствии с установленными правилами,
производимая наблюдателем
Рис. 3. Операции по получению измерительной информации
ционный
признак
Общие приемы
получения
результатов
измерения
Классификация измерений
Виды Пример
измерение, при котором искомое зна-
чение величины получают непосред-
ственно по показателям средств измерений
Таблица 9
размеров груза; изме-
рение массы на электронных весах
41
Продолжение табл. 9
Классифика-
Косвенное измерение
Определение скорости
Совокупные измерения
Определение значения
Совместные измерения
Определение зависи-
Равноточные измерения
Измерения, проводи-
Неравноточные измерения
Измерение длины тка-
ционный
признак
Виды Пример
определение искомого значения вели-
чины на основании результатов прямых
измерений других величин, функционально связанных с искомой величиной
проводимые одновременно измерения
нескольких одноименных величин, при
которых искомые значения величин
определяют путем решения системы
уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях
на основе измерений
пути (длины) и времени
массы отдельных гирь
набора по известному
значению массы одной
из гирь и по результа-
там измерений (срав-
нений) масс различных
сочетаний гирь
Характеристика
точности
проводимые одновременно измерения
двух или нескольких неодноименных
величин для определения зависимости
между ними
ряд измерений какой-либо величины,
выполненных одинаковыми по точно-
сти средствами измерений в одних
и тех же условиях с одинаковой тщательностью
это ряд измерений какой-либо величи-
ны, выполненных различающимися по
точности средствами измерений и (или)
в разных условиях
мости угла разутюжи-
вания от температуры нагрева подушки
пресса
мые в процессе фасовки в магазине
ни в куске на ткацкой
фабрике и измерение
при приемке ткани
в торговой точке
42
Окончание табл. 9
Классифика-
Однократное измерение
Взвешивание груза
Многократное измерение
Многократно прово-
Метрологические измерения
Измерения, выполняе-
Технические измерения
Измерение размерных
Абсолютное измерение
Измерение массы в ки-
Относительное измерение
Определение относи-
ционный
признак
Число
измерений
в серии
Метрологическое
назначение
Виды Пример
измерение, выполненное один раз в со-
ответствии с поставленной задачей
ряд однократных измерений одной
и той же величины
выполняются при помощи эталонов
с целью воспроизведения единиц вели-
чин для передачи их размера рабочим
средствам измерения
проводятся рабочими средствами изме-
пассажира при регистрации в аэропорту
димое измерение вели-
чины для точности
научного эксперимента
мые в процессе поверки
признаков заказчика
Выражение
результатов
измерения
рений
измерение, основанное на прямых из-
мерениях одной или нескольких основ-
ных величин и (или) использовании
значений физических констант
измерение отношения величины к од-
ноименной величине, играющей роль
единицы, или измерение изменения ве-
личины по отношению к одноименной
величине, принимаемой за исходную
платья в ателье
лограммах или длины
в метрах
тельных величин, например процента усадки ткани
Метод измерения – это прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей или соотнесения со шкалой в соответствии
с реализованным принципом измерений (рис. 4) [8].
43
Методы измерения
Методы
Метод
Нулевой метод – метод, при котором разность
Метод замещения – метод, в котором измеря-
Метод дополнения – метод, в котором значе-
Дифференциальный метод – метод, при кото-
Метод совпадений – метод, при котором раз-
сравнения с мерой
между измеряемой величиной и мерой сводится к нулю
емую величину заменяют мерой с известным
значением
непосредственной оценки
ние измеряемой величины дополняется мерой
этой же величины с таким расчетом, чтобы на
прибор сравнения воздействовала их сумма,
равная заранее заданному значению
ром измеряемая величина сравнивается с од-
нородной величиной, имеющей известное зна-
чение, незначительно отличающееся от значе-
ния измеряемой величины, при этом измеряется разность между этими двумя величинами
ность между измеряемой величиной и величи-
ной, воспроизводимой мерой, определяют, ис-
пользуя совпадение отметок шкал или периодических сигналов
Рис. 4. Методы измерения
44
Методы сравнения с мерой и метод непосредственной оценки относятся
к прямым измерениям и являются общими для всех видов измерений. На практике наиболее широко используется метод непосредственной оценки.
2.6. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
Для выполнения измерений необходим комплекс измерительной техники,
основным видом которой являются средства измерений. Обобщив понятия,
данные в РМГ 29–2013 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения»
и в Международном словаре терминов по метрологии, можно сделать вывод,
что средство измерения:
• это устройство (техническое средство), предназначенное для измерений
(в том числе в сочетании с одним или несколькими дополнительными устрой-
ствами);
• имеет нормированные (установленные) метрологические характеристики.
Все средства измерений реализуют одну из двух функций:
• воспроизведение величины заданного размера;
• выработка сигнала, несущего информацию о значении измеряемой ве-
личины.
Средства измерений классифицируются по различным признакам. Ниже
рассмотрим виды средств измерений по конструктивному исполнению (рис. 5).
Мерой является материальное (вещественное) средство измерения, предна-
значенное для хранения и воспроизведения в процессе использования физиче-
ской величины заданного размера. К мерам относятся гири, меры вместимости,
концевые меры длины, нормальные элементы, линейные шкалы и т. д. Различают следующие разновидности мер: однозначные меры, многозначные меры,
наборы мер и магазины мер. Последний вид мер конструктивно объединен
в единое устройство.
Особую категорию мер составляют стандартные образцысвойств веществ
и материалов, которые по метрологическому назначению выполняют роль од-
нозначных мер. Различают:
• стандартные образцы свойств (например, образцы твердости по шкале
Мооса)
• стандартные образцы состава (например, стандартные образцы металлов
и сплавов).
45
Измерительные
приборы
Измерительные
преобразователи
Измерительные
установки
Меры
Измерительные
системы
Многозначные меры
Однозначные меры
Набор мер
Магазин мер
СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
Рис. 5. Средства измерений по конструктивному исполнению
46
Измерительные приборы – это средства измерений с отсчетным устрой-
ством (аналоговым или цифровым), которые позволяют получить выходной
сигнал об измерительной информации в форме, удобной для непосредственного
восприятия наблюдателем (визуальной, звуковой или другой). Данный вид
средств измерений очень разнообразен, но при этом все измерительные прибо-
ры представляют собой совокупность преобразовательных и отсчетных
устройств, измерительных механизмов, соединенных каналами связи и согла-
сующими элементами.
В международной практике принято все средства измерений делить на ма-
териальные меры и измерительные приборы. Все измерительные приборы
включают преобразовательные элементы и, как правило, данные измерительные преобразователи выделяют в отдельную группу средств измерений.
Измерительный преобразователь – это средство измерения, перерабаты-
вающее входную величину в выходную (например, термопары, измерительные
усилители). Полученная измерительная информация имеет форму, удобную для
обработки, хранения, дальнейшего преобразования или передачи, но недоступ-
ную для непосредственного восприятия наблюдателем. Соотношение между
входной и выходной величинами называется функцией преобразования измери-
тельного преобразователя и является для него основной метрологической характеристикой. По местонахождению в измерительной цепи преобразователи
делятся на первичные преобразователи, передающие преобразователи и проме-
жуточные преобразователи.
Совокупность функционально объединенных средств измерений (включая
меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи), предназна-
ченных для измерений одной или нескольких физических величин и расположенных в одном месте называется измерительной установкой. Некоторые
большие измерительные установки называют измерительными машинами (си-
лоизмерительная машина, промерочно-разбраковочная машина для измерения
больших длин тканей в промышленном производстве).
Совокупность функционально объединенных средств измерений, элек-
тронно-вычислительной техники и других технических средств, размещенных
в разных точках контролируемого объекта с целью измерений одной или не-
скольких физических величин, свойственных этому объекту, называется изме-
рительной системой. Например, измерительная система теплоэлектростанции,
47
позволяющая получать измерительную информацию о ряде физических вели-
Признак
Ручные – с их помощью проводят
Автоматизированные – с их по-
Автоматические – с их помо-
чин в разных энергоблоках, или радионавигационная система для определения
местонахождения различных объектов, состоящая из ряда измерительновычислительных комплексов, расположенных в пространстве на значительном
расстоянии друг от друга.
Средства измерений по уровню автоматизации и роли в системе обеспече-
ния единства измерений рассмотрены в табл. 10.
Таблица 10
Средства измерений по уровню автоматизации
и роли в системе обеспечения единства измерений
классификации
Уровень
автоматизации
Виды средств измерений Изображения
измерительные операции в руч-
ном режиме при непосредственном участии человека
мощь проводят в автоматическом
режиме одну измерительную
операцию или ее часть
щью проводят без непосред-
ственного участия человека все
измерения и операции, связан-
ные с обработкой результатов
измерений, их регистрацией, пе-
редачей данных или выработкой
управляющего сигнала
48
Признак
классификации
Рабочие – предназначены для
Метрологические (эталоны) –
Роль в системе
обеспечения
единства
измерений
Окончание табл. 10
Виды средств измерений Изображения
проведения технических измере-
ний, не связанных с передачей
размера единицы другим сред-
ствам измерений. По условиям
применения подразделяются на
лабораторные, производственные
и полевые
предназначены для метрологиче-
ских целей, связанных с воспро-
изведением и (или) хранением
и передачей размера единицы
По уровню стандартизации различают стандартизованные (изготовлен-
ные и применяемые в соответствии с требованиями национального стандарта)
и нестандартизованные (уникальные, предназначенные для решения специальных задач, выпускаемые единичными экземплярами) средства измерений.
По отношению к измеряемой физической величине различают основные
средства измерений (средства измерений той физической величины, значение
которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей)
и вспомогательные (средства измерений той физической величины, влияние
которой на основное средство или объект измерения необходимо учитывать для
получения результатов измерений требуемой точности).
Одними из наиболее значимых средств измерений являются эталоны.
Эталон – это средство измерительной техники, предназначенное для воспроизведения, хранения и передачи единицы величины или шкалы измерения [11].
49
При этом в некоторых специальных источниках указывается, что данные вели-
чины могут быть определены средствами измерений, материальной мерой или
стандартными образцами.
Эталон должен обладать минимум тремя существенными признаками:
неизменностью, воспроизводимостью, сличаемостью.
В стандарте ГОСТ Р 8.885–2015 «ГСИ. Эталоны. Основные положения»
выделены следующие виды эталонов:
первичный эталон, основанный на использовании первичной референт-
ной методики измерений или созданный как артефакт, обеспечивающий вос-
произведение единицы с наивысшей точностью и выбранный по соглашению.
При использовании первичного эталона в особых специфических условиях
применяют термин первичный специальный эталон;
вторичный эталон, получающий размер единицы величины или шкалу
измерений непосредственно от первичного эталона данной единицы или шка-
лы. Вторичные эталоны включают:
• эталоны-копии (предназначены для передачи размера единицы рабочим
эталонам);
• эталоны-сравнения (применяются для сличения эталонов, которые
по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг
с другом);
• рабочие эталоны (предназначены для передачи единицы величины или
шкалы измерений средствам измерений).
Эталон, принятый за исходный (обладающий наивысшими метрологиче-
скими свойствами в стране и служащий для передачи единицы величины или
шкалы измерений подчиненным эталонам или средствам измерений) нацио-
нальными органами власти для использования в государстве или экономике,
является национальным эталоном.
Совокупность национальных эталонов образует эталонную базу страны.
На начало 2019 года эталонная база России была представлена 164 национальными первичными эталонами единиц величин.
Для выполнения измерительной задачи необходим весь комплекс измери-
тельной техники. Помимо средств измерений к данному комплексу относятся:
• измерительные принадлежности;
• средства сравнения;
• измерительные устройства.
50