Билет № 1

1. Основные исторические этапы развития метрологии.

Метрология (от греч. "метро" — мера, "логос" — учение) наука об измерениях, методах и средствах обеспечения И единства и требуемой точности1.

Современная метрология включает три составляющие: законодательную метрологию, фундаментальную (научную) и практическую (прикладную) метрологию.

Метрология как наука и область практической деятельности возникла в древние времена. Основой системы мер в древне русской практике послужили древнеегипетские единицы изме­рений, а они в свою очередь были заимствованы в Древнем Греции и Риме. Естественно, что каждая система мер отличилась своими особенностями, связанными не только с эпохой, но и с национальным менталитетом. Наименования единиц и их размеры соответствовали возможности осуществления измерений "подручными" способами, не прибегая к специальным устройствам. Так, на Руси основными единицами длины были пядь и локоть, причем пядь служила основной древнерусской мерой длины и означала paсстояние между концами большого и указательного пальца взрослого человека. Позднее, когда появилась другая единица — аршин — пядь (1/4 аршина) постепенно вышла из употреб­ления.

Мера "локоть" пришла к нам из Вавилона и означала рас­стояние от сгиба локтя до конца среднего пальца руки (иногда—сжатого кулака или большого пальца).

С XVIII в. в России стали применяться дюйм, заимствован­ный из Англии (назывался он "палец"), а также английский фут. Особой русской мерой была сажень, равная трем локтям (около 152 см), и косая сажень (около 248 см).

Указом Петра I русские меры длины были согласованы с английскими, и это по существу — первая ступень гармониза­ции российской метрологии с европейской.

Метрическая система мер была введена во Франции в 1840 г. Значимость ее принятия в России подчеркнул Д.И. Менделеев, предсказав большую роль всеобщего распростране­ния метрической системы как средства содействия "будущему желанному сближению народов".

С развитием науки и техники требовались новые измерения и новые единицы измерения, что в свою очередь стимулирова­ло совершенствование фундаментальной и прикладной метро­логии.

Первоначально прототип единиц измерения искали в при­роде, исследуя макрообъекты и их движение. Так, секундой стали считать часть периода обращения Земли вокруг оси. По­степенно поиски переместились на атомный и внутриатомный уровень. В результате уточнялись "старые" единицы (меры) и появились новые. Так, в 1983 г. было принято новое определе­ние метра: это длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды. Это стало возможным после того, как скорость света в вакууме (299792458 м/с) метрологи приня­ли в качестве физической константы. Интересно отметить, что теперь с точки зрения метрологических правил метр зависит от секунды.

В 1988 г. на международном уровне были приняты новые константы в области измерений электрических единиц и вели­чин, а в 1989 г. принята новая Международная практическая температурная шкала МТШ-90.

2. Материальный носитель информации – сигнал. Сигнал, функционально связанный с измеряемой величиной, называют сигналом измерительной информации. Сигнал измерительной информации имеет информативный параметр, т. е. параметр, функционально связанный с измеряемой величиной. Остальные его параметры – неинформативные. Как и физическая величина, сигнал измерительной информации может быть случайным постоянным детерминированным. Технические средства, применяемые в измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики, называют средствами измерений.В средствах измерений передача, хранение и отображение информации о значениях измеряемых величин осуществляется посредством сигналов. Их принято называть сигналами измерительной информации. Любой сигнал определяется рядом параметров. Один из параметров сигнала измерительной информации функционально связан с измеряемой величиной. Такой параметр называют информативным. 1. Непрерывные (аналоговые) по информативному параметру и во времени сигналы, например постоянные или гармонические токи и напряжения. Для постоянных токов I и напряжений U информативными параметрами являются их мгновенные значения I(t), U(t). В гармонических сигналах информативными параметрами могут быть максимальная амплитуда Um (амплитудное значение), угловая частота ω или начальная фаза φ. Измерение информативного параметра в соответствии с измеряемой величиной называют модуляцией сигнала. Соответственно информативным параметрам, различают амплитудную, частотную или фазовую модуляции. 2. Непрерывные по информативному параметру и дискретные по времени сигналы. Такой сигнал представляет последовательность значений информативного параметра, определимых в моменты ti. В реальных средствах это периодическая последовательность импульсов, у которых информативным параметром может быть амплитуда, частота, или длительность импульсов. Соответственно различают амплитудно-импульсную (АИМ), частотно-импульсную (ЧИМ) и широтно-импульсную (ШИМ) модуляцию. 3. Сигналы непрерывные по времени и квантованные (дискретные) по информативному параметру (уровню). Такие сигналы формируются на выходе ЦАП. Информативный параметр этих сигналов может принимать только разрешенные уровни (кванты) Δy. 4. Сигналы дискретные по времени и по информативному параметру. Если каждому уровню такого сигнала поставить в соответствие кодовую комбинацию, то получим кодово-импульсную модуляцию (КИМ). Такие сигналы формируются на выходе АЦП.

3. из конспект ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ДАТЧИК - измерительный преобразователь в виде трансформатора, вторичное напряжение которого изменяется в результате изменения воздушного зазора в сердечнике (или взаимного перемещения обмоток) пропорционально измеряемой величине (перемещению, усилию).

Билет № 2

1. Основные исторические этапы развития стандартизации.

Исторические основы развития стандартизации.

Ещё в древнем Египте при строительстве пользовались кирпичами постоянного, "стандартного" размера; при этом специальные чиновники занимались контролем размеров кирпичей. Древние римляне применяли принципы стандартизации при строительстве. В средние века с развитием ремесел методы стандартизации стали применяться все чаще и чаще. Так, были установлены единые размеры ширины тканей, единое количество нитей в ее основе, даже единые требования к сырью, используемому в ткацком производстве.

XVIIIв. – стали возникать первые вопросы о необходимости стандартизации. Была связана с огромным многообразием единиц измерения.

20 мая 1875г. – подписана международная конвенция об единицах измерения (18 стран). Стала разрабатываться метрология. Описание конвенции была создана международным бюром мер и весов (МБМВ).

1925г. – СССР принял признание о принятии метрической конвенции.

В 1946 году в Лондоне была основана Международная организация по стандартизации (ИСО), в состав которой вошли 33 страны. В настоящее время ИСО является одной из самых крупных международных технических организаций (её члены - 91 страна). Помимо ИСО работы по стандартизации широко ведутся и во многих других международных и региональных организациях по стандартизации.

1953г. – был создан комитет стандартов, мери измерительных приборов. Была создана крупная эталонная база. В СССР одна из самых точных в мире.

1997г. – была утверждена государственная стандартом Россия концепция национальной системы стандартизации.

Региональный международный уровень. Между народами существуют межгосударственные стандарты, создающие единое нормативное поле в рамках торговли и производственной продукции. Общее число стандартов const22.000.

Основные определения в области стандартизации.

Стандартизация – деятельность, направленная на разработку и установления требований, норм, правил, характеристик, как обязательных для выполнения, так и рекомендуемых, обеспечивающие право потребления на приобретение товара, прилежащего качества за приемлемую цену, а также право на безопасность и комфортность труда

2. Классификации погрешностей.

I. Методологические и инструментальные погрешности.

Пример: измерение уровня -топлива

Инструментальные погрешности – возникновение из-за низкого качества элементов или деталей прибора. Вызыв-ся тренинги в осях; происходит не только от положения движка топлива, но и от температуры. Но даже если элементы прибора будут идеальными, то погрешность все равно остается, поскольку существует и методическая погрешность зависит от уровня бака (частоты, массы, топлива), изменение в зависимости от формы бака, изменение от температуры. Измеряем сознательно.

II. Основная и дополнительная погрешности.

Зависят не только от величин, положения (х), но и от других величин (механических).

(освещенность, м.п., радиация , по угловому положению, действию температуры).

температурная погрешность (если не датчик)

предельные изменения влияющих факторов – нормальные действия. Они оговарив-ся в технических документах.

Суммарная погрешность – основная погрешность, если вызвана изменением влияющих факторов, которые изменяются в пределах нормальных условиях, диапазона. Если влияющие факторы изменяются в больших диапазонах, т.е. превышение нормального, то возникающая погрешность называется дополнительной и запис-ся с помощью коэффициентов влияний – нормированная погрешность.

;

Если эксплуатация предполагает заранее изменение влияющих факторов сразу в большом диапазоне, то диапазонная погрешность записывается как основная погрешность и называется эксплуатационной погрешностью. Борются с коэффициентами влияния величин.