Презентация "Метрология" по физике – проект, доклад

Метрология стандартизация и сертификация Пикула Н.П.

Метрология – наука об измерениях

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ:

физическая величина (ФВ); единица ФВ; измерение ФВ; средство измерений; метод измерений; погрешность измерений; условия измерений.

Основные термины и определения понятий в области метрологии приведены в документе Рекомендации РМГ 29-99 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения». РМГ 29-99 введен в действие с 01.01.2001

Средства измерений, основные понятия и классификация. Метрологические характеристики средств измерений

Средство измерений (СИ)

- техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

тип средства измерений

- совокупность средств измерений одного и того же назначения, основанных на одном и том же принципе действия, имеющих одинаковую конструкцию и изготовленных по одной и той же технической документации. Примечание - Средства измерений одного типа могут иметь различные модификации (например, отличаться по диапазону измерений)

вид средства измерений

- совокупность средств измерений, предназначенных для измерений данной физической величины. Примечание - Вид средств измерений может включать несколько их типов. Пример - Амперметры и вольтметры (вообще) являются видами средств измерений, соответственно, силы электрического тока и напряжения

По метрологическому назначению («метрологической соподчинённости»), по роли в системе обеспечения единства измерений СИ подразделяются на 2 группы: - рабочие и - метрологические - эталоны (государственные и рабочие)

рабочее СИ

- средство измерений, предназначенное для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений По условиям применения могут быть: - лабораторными; - производственными; - полевыми.

эталон единицы ФВ

- Средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.

По уровню автоматизации

СИ подразделяются на 3 группы: - неавтоматические; - автоматизированные; - автоматические

автоматическое СИ

- Средство измерений, производящее без непосредственного участия человека измерения и все операции, связанные с обработкой результатов измерений, их регистрацией, передачей данных или выработкой управляющего сигнала.

автоматизированное СИ

- Средство измерений, производящее в автоматическом режиме одну или часть измерительных операций. Примеры: 1 Барограф (измерение и регистрация результатов). 2 Электрический счетчик электроэнергии (измерение и регистрация данных нарастающим итогом)

По уровню стандартизации

СИ подразделяются на : - стандартизованные - нестандартизованные (уникальные)

стандартизованное СИ

- средство измерений, изготовленное и применяемое в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта. Серийно выпускаются промышленными предприятиями, в обязательном порядке подвергаются государственным испытаниям и заносятся в Госреестр.

нестандартизованное СИ (НСИ)

- средство измерений, стандартизация требований к которому признана нецелесообразной. Разрабатываются специализированными научно-исследовательскими организациями. Предназначены для решения специальной измерительной задачи. Выпускаются единичными экземплярами. Не проходят государственных испытаний, их характеристики определяются при метрологической аттестации

По отношению к измеряемой ФВ

СИ делятся на : - основные - вспомогательные

основное СИ

- средство измерений той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей Примеры: 1 Амперметр (измерение и регистрация значения силы тока). 2 Манометр (измерение и регистрация значения давления)

вспомогательное СИ

- средство измерений той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений требуемой точности. Пример - Термометр для измерения температуры газа в процессе измерений объемного расхода этого газа

По роли в процессе измерения и выполняемым функциям (основная классификация)

мера ФВ (элементарное СИ)

- средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью Примеры: - гири, концевые меры длины, нормальные элементы (меры ЭДС) и др.

стандартный образец (СО)

- Образец вещества (материала) с установленными в результате метрологической аттестации значениями одной или более величин, характеризующими свойство или состав этого вещества (материала). Примечания 1 Различают стандартные образцы свойства и стандартные образцы состава. 2 Стандартные образцы свойств веществ и материалов по метрологическому назначению выполняют роль однозначных мер. Они могут применяться в качестве рабочих эталонов (с присвоением разряда по государственной поверочной схеме).

номинальное значение меры

- значение величины, приписанное мере или партии мер при изготовлении. Пример - Резисторы с номинальным значением 1 Ом, гиря с номинальным значением 1 кг. Нередко номинальное значение указывают на мере.

действительное значение меры

- значение величины, приписанное мере на основании ее калибровки или поверки. Пример - В состав государственного эталона единицы массы входит платиноиридиевая гиря с номинальным значением массы 1 кг, тогда как действительное значение ее массы составляет 1,000000087 кг, полученное в результате международных сличений с международным эталоном килограмма, хранящимся в Международном Бюро Мер и Весов (МБМВ) (в данном случае это калибровка)

средство сравнения (элементарное СИ)

- Техническое средство или специально создаваемая среда, посредством которых возможно выполнять сравнения друг с другом мер однородных величин или показания измерительных приборов. Примечание - Иногда техническое средство снабжается средством измерений, обеспечивающим функцию сравнения, которое носит название устройство сравнения (компаратор)

средство сравнения (продолжение)

Примеры 1 Рычажные весы, на одну чашку которых устанавливается эталонная гиря, а на другую поверяемая, - есть средство для их сравнения. 2 Градуировочная жидкость для сравнения показаний эталонного и рабочего ареометров служит необходимой средой для градуирования рабочих ареометров. 3 Температурное поле, создаваемое термостатом для сравнения показаний термометров, является необходимой средой. 4 Давление среды, создаваемое компрессором, может быть измерено поверяемым и эталонным манометрами одновременно. На основании показаний эталонного прибора градуируется поверяемый прибор

компаратор

- Средство сравнения, предназначенное для сличения мер однородных величин. Примеры: 1 Рыжачные весы. 2 Компаратор для сличения нормальных элементов

измерительный преобразователь (элементарное СИ)

- Техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи - По виду входных и выходных величин различают: аналоговые, цифро-аналоговые, аналого-цифровые преобразователи. - По характеру преобразования входной величины делятся на: линейные и нелинейные - По месту в измерительной цепи различают: первичные и промежуточные (вторичные) преобразователи. - Выделяют также масштабные и передающие преобразователи.

первичный измерительный преобразователь (ПИП)

- Измерительный преобразователь, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина, т.е. первый преобразователь в измерительной цепи измерительного прибора (установки, системы). Примечание - В одном средстве измерений может быть несколько первичных преобразователей. Примеры: 1 Термопара в цепи термоэлектрического термометра. 2 Ряд первичных преобразователей измерительной контролирующей системы, расположенных в разных точках контролируемой среды

датчик

- Конструктивно обособленный первичный преобразователь, от которого поступают измерительные сигналы (он "дает" информацию). Примечания: 1 Датчик может быть вынесен на значительное расстояние от средства измерений, принимающего его сигналы. 2 В области измерений ионизирующих излучений применяют термин детектор. Пример - Датчики запущенного метеорологического радиозонда передают измерительную информацию о температуре, давлении, влажности и других параметрах атмосферы

измерительный прибор (комплексное СИ)

- Средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Примечания - По способу индикации значений измеряемой величины разделяют на показывающие и регистрирующие. - По действию разделяют на интегрирующие и суммирующие. - Различают также приборы прямого действия и приборы сравнения, аналоговые и цифровые приборы, самопишущие и печатающие приборы

измерительный прибор (продолжение)

Обобщенная структурная схема измерительного прибора

отсчетное устройство СИ

- элемент средства измерений, преобразующий измерительный сигнал в форму, доступную для восприятия органами чувств человека.

- совокупность элементов средства измерений, которые обеспечивают визуальное восприятие значений измеряемой величины или связанных с ней величин

показывающее устройство СИ

регистрирующее устройство СИ

- совокупность элементов средства измерений, которые регистрируют значение измеряемой или связанной с ней величины

- Показывающее устройство цифрового измерительного прибора

табло цифрового измерительного прибора

шкала СИ

- часть показывающего устройства средства измерений, представляющая собой упорядоченный ряд отметок вместе со связанной с ними нумерацией. Примечание - Отметки на шкалах могут быть нанесены равномерно или неравномерно. В связи с этим шкалы называют равномерными или неравномерными.

отметка шкалы

- знак на шкале средства измерений (черточка, зубец, точка и др.), соответствующий некоторому значению физической величины

числовая отметка шкалы

- отметка шкалы средства измерений, у которой проставлено число

деление шкалы

- промежуток между двумя соседними отметками шкалы средства измерений

длина деления шкалы

- расстояние между осями (или центрами) двух соседних отметок шкалы, измеренное вдоль воображаемой линии, проходящей через середины самых коротких отметок шкалы

цена деления шкалы

- разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерений

длина шкалы

- длина линии, проходящей через центры всех самых коротких отметок шкалы средства измерений и ограниченной начальной и конечной отметками. Примечания: 1 Линия может быть реальной или воображаемой, кривой или прямой. 2 Длина шкалы выражается в единицах длины независимо от единиц, указанных на шкале

начальное значение шкалы

- наименьшее значение измеряемой величины, которое может быть отсчитано по шкале средства измерений.

конечное значение шкалы

- наибольшее значение измеряемой величины, которое может быть отсчитано по шкале средства измерений. Пример - Для медицинского термометра начальным значением шкалы является 34,3 °С, конечным - 42 °С

указатель средства измерений

- часть показывающего устройства, положение которой относительно отметок шкалы определяет показания средства измерений (измерительного прибора). Примеры: 1 У барометра-анероида указателем является подвижная стрелка. 2 У ртутного термометра - поверхность столбика жидкости

показание средства измерений

- значение величины или число на показывающем устройстве средства измерений

вариация показаний измерительного прибора

- разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к этой точке со стороны меньших и больших значений измеряемой величины. Примечание - В высокочувствительных (особенно в электронных) измерительных приборах вариация приобретает иной смысл и может быть раскрыта как колебание его показаний около среднего значения (показание "дышит")

диапазон показаний СИ

- область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы

диапазон измерений СИ

- область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений. Примечание - Значения величины, ограничивающие диапазон измерений снизу и сверху (слева и справа), называют соответственно нижним пределом измерений или верхним пределом измерений

смещение нуля

- показание средства измерений, отличное от нуля, при входном сигнале, равном нулю. Примечание - Различают смещение механического нуля, наблюдаемое как отклонение указателя от нуля шкалы приборов с механическими указателями, и смещение электрического нуля, наблюдаемое как существование выходного сигнала при нулевом входном сигнале приборов

дрейф показаний средства измерений

- изменение показаний средства измерений во времени, обусловленное изменением влияющих величин или других факторов. Пример - Ход хронометра, определяемый как разность поправок к его показаниям, вычисленных в разное время. Обычно ход хронометра определяют за сутки (суточный ход) Примечание - Если происходит дрейф показаний нуля, то применяют термин дрейф нуля

измерительная установка (комплексное СИ)

- Совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте. Примечания - Измерительную установку, применяемую для поверки, называют поверочной установкой. Измерительную установку, входящую в состав эталона, называют эталонной установкой. Примеры: 1 Установка для измерений удельного сопротивления электротехнических материалов. 2 Установка для испытаний магнитных материалов

измерительная машина (ИМ)

- Измерительная установка крупных размеров, предназначенная для точных измерений физических величин, характеризующих изделие. Примеры 1 Силоизмерительная машина. 2 Машина для измерения больших длин в промышленном производстве. 3 Делительная машина. 4 Координатно-измерительная машина

измерительная система (ИС) (комплексное СИ)

Совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях.

измерительная система (ИС) (продолжение)

Примечания: 1 В зависимости от назначения измерительные системы разделяют на измерительные информационные, измерительные контролирующие, измерительные управляющие системы и др. 2 Измерительную систему, перестраиваемую в зависимости от изменения измерительной задачи, называют гибкой измерительной системой (ГИС). 3 В зависимости от числа измерительных каналов системы подразделяются на одно-, двух-, трёх- и многоканальные Примеры: 1 Измерительная система теплоэлектростанции, позволяющая получать измерительную информацию о ряде физических величин в разных энергоблоках. Она может содержать сотни измерительных каналов. 2 Радионавигационная система для определения местоположения различных объектов, состоящая из ряда измерительно-вычислительных комплексов, разнесенных в пространстве на значительное расстояние друг от друга

измерительно-вычислительный комплекс (ИВК) (комплексное СИ)

Функционально объединенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи

измерительные принадлежности

- вспомогательные средства, служащие для обеспечения необходимых условий для выполнения измерений с требуемой точностью. Примеры: 1 Термостат. 2 Барокамера. 3 Специальные противовибрационные фундаменты. 4 Устройства, экранирующие влияние электромагнитных полей. 5 Тренога для установки прибора по уровню

узаконенное СИ

- средство измерений, признанное годным и допущенное для применения уполномоченным на то органом. Примеры: 1 Государственные эталоны страны становятся таковыми в результате утверждения первичных эталонов национальным органом по стандартизации и метрологии. 2 Рабочие средства измерений, предназначенные для серийного выпуска, узакониваются путем утверждения типа

средства поверки

- эталоны, поверочные установки и другие средства измерений, применяемые при поверке в соответствии с установленными правилами. Примечание - Применительно к одному средству термин может применяться в единственном числе - средство поверки

метрологическая характеристика СИ (МХ СИ)

- характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и на его погрешность. Примечания 1 Для каждого типа средств измерений устанавливают свои метрологические характеристики. 2 МХ, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называют нормируемыми МХ, а определяемые экспериментально – действительными МХ

чувствительность СИ

- свойство средства измерений, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины. Примечание - Различают абсолютную и относительную чувствительность (см. формулы вычисления)

порог чувствительности СИ

- характеристика средства измерений в виде наименьшего значения изменения физической величины, начиная с которого может осуществляться ее измерение данным средством. Примечания 1 Если самое незначительное изменение массы, которое вызывает перемещение стрелки весов, составляет 10 мг, то порог чувствительности весов равен 10 мг. 2 На практике применяются также термины: реагирование и порог реагирования, подвижность средства измерений и порог подвижности, срабатывание и порог срабатывания. Иногда применяют термин пороговая чувствительность. Это свидетельствует о том, что терминология для выражения понятий, связанных со свойствами средства измерений реагировать на малые изменения измеряемых величин, еще не устоялась. В целях упорядочения терминологии эти термины следует рассматривать как синонимы и не применять их

разрешение СИ

- характеристика средства измерений, выражаемая наименьшим интервалом времени между отдельными импульсами или наименьшим расстоянием между объектами, которые фиксируются прибором раздельно. Примечание - Исходя из указанного определения различают временное разрешение и пространственное разрешение

градуировочная характеристика СИ

- зависимость между значениями величин на входе и выходе средства измерений, полученная экспериментально. Примечание - Градуированная характеристика может быть выражена в виде формулы, графика или таблицы

зона нечувствительности СИ

- диапазон значений измеряемой величины, в пределах которого ее изменения не вызывают выходного сигнала средства измерений. Примечание - Иногда зону называют мертвой. Она наблюдается вблизи некоторых радионавигационных систем или измерительных установок. Например, зона нечувствительности у судовой радиолокационной установки, зависящая от размеров судна и высоты антенны радиолокационной установки над судовыми надстройками

метрологическая исправность СИ

- состояние средства измерений, при котором все нормируемые метрологические характеристики соответствуют установленным требованиям

метрологическая надежность СИ

- надежность средства измерений в части сохранения его метрологической исправности

метрологический отказ СИ

- выход метрологической характеристики средства измерений за установленные пределы. Пример - Если погрешность средства измерений класса точности 0,01 стала превышать 0,01%, то это значит, что произошел метрологический отказ и средство измерений уже не соответствует установленному ранее классу точности. Если не установлены технические неполадки, то средству измерений может быть присвоен другой, более низкий класс точности.

Нормативная база

МИ 2439-97 ГСИ. Метрологические характеристики измерительных систем. Номенклатура. Принципы регламентации, определения и контроля; ГОСТ 8.009-84 ГСИ. Нормирование и использование метрологических характеристик средств измерений; ГОСТ 8.401-80 ГСИ. Классы точности средств измерений