- •3. Основы метрологии
- •3.1. Краткая история развития метрологии
- •3.2. Правовые основы метрологической деятельности в Российской Федерации
- •3.2.1. Законодательная база метрологии
- •3.2.2. Юридическая ответственность за нарушение нормативных требований по метрологии
- •3.3. Объекты и методы измерений, виды контроля
- •3.3.1. Измеряемые величины
- •3.3.3. Методы измерений
- •3.3.4. Виды контроля
- •3.4. Средства измерений
- •3.4.1. Виды средств измерений
- •3.4.2. Измерительные сигналы [5]
- •3.4.3. Метрологические показатели средств измерений
- •3.4.4. Метрологические характеристики средств измерений
- •3.4.5. Классы точности средств измерений
- •3.4.6. Метрологическая надёжность средств измерения
- •В процессе эксплуатации может производиться корректировка межповерочного интервала.
- •3.4.7. Метрологическая аттестация средств измерений
- •3.5. Погрешность измерений
- •3.5.1. Систематические и случайные погрешности
- •3.5.2. Причины возникновения погрешностей измерения
- •3.5.3. Критерии качества измерений
- •3.5.4. Планирование измерений
- •3.6. Выбор измерительного средства
- •3.6.1. Подготовка и выполнение измерительного эксперимента [4]
- •Номинальные значения влияющих физических величин
- •3.6.2. Обработка результатов наблюдений и оценивание
- •Если (p)/s(X) 0,8, (3.7)
- •3.6.3. Выбор измерительных средств по допустимой погрешности измерения
- •3.6.3.1. Выбор измерительных средств для контроля размеров
- •Погрешностей измерения
- •По отношению к полю допуска
- •3.6.3.2. Выбор изметительных средств для других параметров [27]
- •Пmin - наименьшее значение измеряемой величины. Верхний предел рабочей части величины
- •Примеры выбора средств изменений
- •3.7. Обеспечение единства измерений
- •3.7.1. Единство измерений
- •3.7.2. Поверка средств измерений
- •3.7.3. Калибровка средств измерений
- •3.7.4. Методы поверки (калибровки) и поверочные схемы [18]
- •3.7.5. Сертификация средств измерений
- •3.8. Государственная метрологическая служба рф
- •3.8.1. Метрологические службы
- •3.8.2. Государственный метрологический контроль и надзор
- •3.8.3. Права и обязанности государственных инспекторов по обеспечению единства измерений
- •3.9. Основы квалиметрии [47]
- •3.10. Общие характеристики измерительных приборов
- •3.10.1. Аналоговые измерительные приборы
- •Оптические (внизу) первичные преобразователи [46]
- •(Внизу) первичные измерительные преобразователи [46]
- •Первичные измерительные преобразователи [46]
- •3.10.2. Цифровые измерительные приборы
- •Цифровых измерительных систем [46]
- •3.11. Расчет точности кинематических цепей
Первичные измерительные преобразователи [46]
Длина |
Сила |
Давление |
Сила тока |
|
| ||
Ползунковый реостат |
Поршневая система |
Струйный усилитель |
Усилитель на транзисторах |
Напряжение |
Мощность |
Световой поток |
Освещенность |
Xa
|
| ||
Магнитный усилитель |
Электромашинный усилитель |
Фоторезистор |
Собирающая линза |
Рис. 3.16. Усилительные звенья [46]
Согласующие устройства аналоговых измерительных сигналов могут вкючать в себя: измерительную мостовую схему; измерительный усилитель (механические, гидравлические, пневматические, электрические магнитные и оптические) (рис. 3.16); демпфирующие звенья (резинометаллические, поршневые, воздушные, на вихревых токах, электические демпфирующие резисторы, тепловые экраны, поглощаюшие фильтры, поляризационные фильтры); вычислительные элементы (звенья).
Устройства вывода измерительного сигнала. Представление измеренного значения в аналоговой форме характеризуется непрерывным изменением относительного положения указателя (индекса, метки) и шкалы. В зависимости от вида представляемых входных сигналов существуют системы с механическими, пневматическими или электрическими измерительными свойствами (рис. 3.17).
Длина |
Длина |
Уровень |
Частота вращения |
Сила |
| ||||
Штангенциркуль |
Индикатор часового типа |
Поплавок |
Центробежный регулятор |
Поршневой манометр |
Давление |
Расход |
Напряжение |
Сила тока |
Температура |
| ||||
Мембранная коробка |
Напорный диск |
Измерит. мех. магнитоэлектрич. прибора |
Измерит. мех. прибора тепловой системы |
Биметаллически термометр |
Рис. 3.17. Аналоговые показывающие приборы [46]
С целью снижения субъективных влияний, особенно при измерении быстро изменяющихся во времени величин, осуществляется регистрация выходных величин. Аналоговыми регистрирующими приборами являются приборы: с непрерывной записью, точечной записью, с непрерывной световой записью, светолучевые осциллографы, электронно-лучевые осциллографы, регистрирующие устройства на магнитной ленте.
3.10.2. Цифровые измерительные приборы
Интенсификация производственных процессов и научных исследований тесно связана с проведением измерений и обработкой результатов измерений при помощи автоматических измерительных систем. Переход к цифровой технике способствует использованию автоматических измерительных систем и методов активного контроля в процессе производства. В исторически короткое время цифровые измерительные приборы получили поэтому очень широкое применение.
Измеряемые величины разделяют на аналоговые, обладающие несчетным множеством значений по размеру, и квантованные, обладающие счетным множеством значений по размеру.
Применение цифровой измерительной техники связано с квантованием измеряемых величин и их кодированием.
Квантование величины – это операция создания при помощи меры или масштабного преобразователя сигнала, абсолютные или относительные размеры параметров которого имеют ограниченное число значение.
Кодирование – это операция перевода по определенным правилам формального объекта, выраженного совокупностью кодовых символов одного алфавита, в формальный объект, выраженный символами другого алфавита. При кодировании в качестве символов используют буквы алфавита, цифры в определенной системе счисления и различные условные знаки. Наиболее широко применяется числовое кодирование.
Цифровая измерительная техника имеет следующие преимущества по сравнению с аналоговой:
незначительные погрешности отсчета благодаря устранению субъективных влияний (параллакса, усталости, психофизиологических особенностей операторов);
быстрая и простая регистрация измеренных значений (запись, печать, запоминание);
удобство контроля за технологическим процессом путем подключения к центральному контрольно-измерительному пункту и использования управляющей вычислительной машины;
обеспечение автоматизации технологического процесса (измерение, управление, регулирование) путем подключения к управляющей вычислительной машине, работающей в реальном масштабе времени;
простота коррекции погрешностей измерений с использованием соответствующих подпрограмм в электронных вычислительных устройствах.
На рис. 3.18 приведены принципиальные структуры аналоговых и цифровых измерительных систем.
Погрешность измерений при использовании цифровых измеритель-
ных приборов (не связанная с погрешностями, вызываемыми отдельными измерительными звеньями) зависит от наименьшего шага квантования.
Рис. 3.18. Принципиальные структуры аналоговых и