Тема 3 измерения физических величин

3.1 Виды измерений

3.2 Принципы, методы измерений

3.3. Методика выполнения измерений

3.4 Результат измерений и показатели качества измерений

3.1 Виды измерений

Достоверность измерительной информации является основой для анализа, прогнозирования, планирования и управления производством в целом, способствует повышению эффективности учета сырья, готовой продукции и энергетических затрат, а также повышению качества готовой продукции.

Измерение физической величины – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.

Объект измерения – реальный физический объект, свойства которого характеризуются одним или несколькими измеряемыми ФВ.

измерительная техника – совокупность технических средств, служащих для выполнения измерений, а также методов и приемов проведения измерений и представления их результатов. Основной потребитель измерительной техники – промышленность. здесь измерительная техника является неотъемлемой частью технологического процесса, так как используется для получения информации о технологических режимах, определяющих ход процессов.

технологические измерения – совокупность измерительных устройств и методов измерений, используемых в технологических процессах.

Качество измерений – это совокупность свойств, обусловливающих соответствие средств, метода, методики, условий измерений и состояния единства измерений требованиям измерительной задачи.

По зависимости измеряемой величины от времени измерения бываю статические и динамические. Статическое измерение – измерение физической величины, принимаемой в соответствии с измерительной задачей за неизменную на протяжении всего времени измерения (измерение размера тела при нормальной температуре). Динамическое измерение – измерение физической величины, размер которой изменяется с течением времени (измерение массовой доли воды в продукте в процессе сушки). Строго говоря, все физические величины подвергаются тем или иным изменениям во времени. Поэтому разделение измерений на динамические и статические является условным.

По способу получения результатов измерения бывают прямые, косвенные, совокупные, совместные.

Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. В процессе прямого измерения объект измерения приводится во взаимодействие со средством измерения и по показаниям последнего отсчитывают значение измеряемой величины. Примером прямых измерений могут служить измерения длины линейкой, массы с помощью весов, температуры стеклянным термометром, активной кислотности при помощи рН-метра и т. д.

Косвенное измерение – измерение, при которых искомое значение величины определяют на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.

Косвенные измерения применяют если отсутствует измерительное средство для прямых измерений, или прямые измерения недостаточно точны. При определении состава и свойств пищевых веществ широко применяются косвенные методы. Примером косвенных измерений могут служить: измерения плотности однородного тела по его массе и объему; определение массовой доли воды в пищевых продуктах методом высушивания, сущность которого заключается в высушивании продукта до постоянной массы и определении массовой доли воды по формуле

где М₁ – масса бюксы с навеской до высушивания, г; М₂ – масса бюксы с навеской после высушивания, г; М – масса навески.

Совокупное измерение – проводимые одновременно измерения нескольких однородных величин, при которых искомые значения величин находят решением системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях, например, значение массы отдельных гирь набора определяют по известному значению массы одной из гирь и по результатам измерений (сравнений) масс различных сочетаний гирь.

Совместные измерение – одновременное измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимости между ними (например, производимые одновременно измерения приращения длины образца в зависимости от изменений его температуры и определение коэффициента линейного расширения по формуле k= l/(l t)). Совместные измерения практически не отличаются от косвенных.

По характеристике точности измерения бывают равноточные и неравноточные. Равноточные измерения – ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях с одинаковой тщательностью. Например, параллельные измерения состава и свойства веществ. Неравноточные измерения – ряд измерений какой-либо величины, выполненных различными по точности средствами измерений и (или) в разных условиях. Например, массовую долю воды в вяленой рыбе определяли двумя методами: сушкой при температуре 130 ^оС и на приборе ВЧ при температуре 150 ^оС, допустимая ошибка в первом случае ±1 %, во втором – ±0,5 %.

По числу измерений в ряду измерений измерения подразделяют на однократные и многократные. Однократное измерение – измерение, выполненное один раз (измерение конкретного времени по часам). Многократное измерение – измерение одной и той же физической величины, результат которого получают из нескольких следующих друг за другом измерений, т.е. состоящее из ряда однократных измерений. Обычно многократными измерениями считаются те, которые производят больше трех раз. За результат многократных измерений принимают среднее арифметическое значение отдельных измерений.

По метрологическому назначению измерения бывают технические, метрологические. Техническое измерение – измерение, выполненное при помощи рабочих средств измерений с целью контроля и управления научными экспериментами, технологическим процессом и т. д. (измерение температуры в коптильной печи, определение массовой доли жира в продукте). Метрологическое измерение – измерение, производимое при помощи эталонов с целью введения новых единиц физических величин или передачи их размеров рабочим средствам измерений.

По выражению результата измерения подразделяются на абсолютные и относительны. Абсолютные измерения – измерения, основанные на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и на использовании физических констант. Например, измерение силы тяжести F основано на измерении основной величины – массы m и использовании физической постоянной g: F = mg. Относительное измерение – измерение, производимые с целью получения отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение величины по отношению к одноименной величине, принятой за исходную. Например, измерение относительной влажности воздуха.

По сложившимся совокупностям измеряемых величин различают измерения электрические (измерение силы тока, напряжения, мощности), механические (измерение массы, количества изделий); теплоэнергетические (измерение температуры, давления); физические (измерение плотности, вязкости, мутности); химические (измерение состава, химических свойств, концентрации продукта), радиотехнические и т. д.