Основы метрологии: практикум по метрологии и измерениям - Пронкин Н.С.
ISBN 978-5-98704-267-4
Скачать (прямая ссылка):
При составлении сборника, кроме примеров и задач, разработанных самим автором, использованы отечественные и иностранные источники. В списке литературы помимо этих источников приведена литература, которая может быть полезной при изучении метрологии и измерительной техники. Содержание сборника направлено на освоение материала с помощью разбора примеров,
6
поэтому в сборнике приведено сравнительно мало задач. Для удобства изучения примеров и задач в приложении приведены справочные таблицы.
Автор выражает благодарность рецензентам: доктору технических наук, Главному метрологу ГП «Московский завод полиметаллов» с 1995 по 2004 г. Евгению Дмитриевичу Кохову, вице-президенту Ассоциации медицинских физиков России, доктору технических наук, профессору Николаю Николаевичу Блинову, доценту кафедры «Электротехника» МИФИ, кандидату физико-математических наук Олегу Владимировичу Гаркуше, взявшим на себя нелегкий труд прочтения книги и высказывания ряда полезных замечаний.
Автор также будет благодарен всем, приславшим свои замечания и предложения по ошибкам и опечаткам, а также за предложения по улучшению содержания настоящего сборника.
Глава 1 -?-
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ МЕТРОЛОГИИ
1.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ПОНЯТИЯ МЕТРОЛОГИИ
Метрология определяется как учение об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Измерениям подвергается физическая величина (ФВ) — одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Например, плотностью характеризуют многие твердые и жидкие вещества и материалы, хотя каждый из образцов материалов и веществ имеет свое конкретное значение плотности. Следует различать истинное и действительное значения ФВ. Истинное значение ФВ — значение, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую ФВ. Действительное значение ФВ — значение, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него. Из приведенных определений видно, что истинное значение ФВ является неким теоретическим пределом значения ФВ, к которому можно приближаться сколь угодно близко по мере совершенствования методов измерения, но которое на сегодняшний момент времени заменяется действительным значением.
Любое измерение характеризуется погрешностью — отклонением результата измерения от действительного значения измеряемой величины или точностью измерения как одной из характеристик качества измерения, отражающей близость к нулю погрешности результата измерения. (Отметим, что понятие точности измерения часто используется на практике для качественных сравнительных оценок, хотя количественные показатели точности обычно не применяются.)
8
Одной из основных задач метрологии является обеспечение единства измерений — такого состояния измерений, которое характеризуется тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимых первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы. Технические средства, предназначенные для измерений, имеющие нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и (или) хранящие единицы ФВ, размер которых принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени, называются средствами измерений (СИ).
Следует отметить, что в основе любого измерительного процесса лежит одна и та же процедура — сравнение измеряемой ФВ с известной, принятой за единицу.
1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
Измерение — совокупность опера дий по применению технического средства, хранящего единицу ФВ, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины. Например, сравнение показания линейки с размерами какой-либо детали. В данном случае линейка является «хранителем» единицы ФВ.
По характеру влияния длительности переходных процессов СИ на результат измерения измерения делятся на статические и динамические. Статические измерения — это измерения ФВ, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения.
Динамические измерения — это измерения изменяющейся по размеру ФВ. Особенно это касается тех ФВ, которые изменяются в процессе измерения (непрерывное, дискретное, скачкообразное изменения). Однако даже измерение постоянной во времени ФВ, если время переходного процесса в СИ оказывается сравнимым со временем измерения, может быть отнесено к динамическим. Например, измерение массы на рычажных весах в момент времени, когда положение стрелки весов еще не успокоилось, или измерение амплитуды сигнала в течение времени переходного процесса СИ. Таким образом, к динамическим измерениям относят такие, при которых необходим учет динамической погрешности.
