Основы построения средств измерений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основы построения средств измерений

Содержание

метрологический измерение нормирование

1. Классификация средств измерений

2. Нормирование погрешностей средств измерений. Классы точности

3. Стандартная форма записи результата однократных и многократных измерений

Литература

1. Классификация средств измерений

Средства измерений - технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики. По назначению средства измерения подразделяют на меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы и вспомогательные средства. Совокупность различных средств измерений может образовывать измерительные установки и измерительные системы.

Мера средство измерения, предназначенное для воспроизведения и хранения единиц физической величины.

Измерительный преобразователь средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для преобразования, передачи, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.

Измерительный прибор средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного считывания.

Вспомогательные средства измерений средства измерения величин, влияющих на метрологические свойства других средств измерений.

Измерительная установка совокупность функционально объединенных средств измерений и вспомогательных устройств, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для восприятия наблюдателем и расположенной в одном месте.

Измерительные системы совокупность средств измерений, соединенных между собой каналами связи, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки и использования в АСУ. В зависимости от точности средства измерения делят на эталоны, образцовые средства измерения и рабочие средства измерения. Эталоном называется средство измерения, обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерения и официально утвержденное в установленном порядке в качестве эталона.

Образцовые средства измерения средства измерения, служащие для поверки по ним других средств измерения, и утвержденные в качестве образцовых.

Рабочие средства измерения средства измерения, применяемые для измерений, не связанных с передачей размера единиц.

2. Нормирование погрешностей средств измерений. Классы точности

Основные погрешности средств измерения нормируются путем задания пределов допускаемой основной погрешности, при которой средство измерения (СИ) по техническим требованиям может быть допущено к применению. Для того чтобы оценить погрешность, которую внесет данное СИ в конечный результат, пользуются предельными значениями погрешности для данного типа СИ.

Предел допускаемой основной абсолютной погрешности может быть представлен одним из трех способов:

- постоянным для любых значений X числом, характеризующим аддитивную погрешность,

= а; (1)

- в виде двухчленной формулы, включающей аддитивную и мультипликативную погрешности,

= (а + bх); (2)

- в виде уравнения,

=f(х), (3)

При сложной зависимости (3) допускается представлять погрешность в виде графика и таблицы. Пределы допускаемой относительной погрешности для случая в процентах выражают формулой:

(4)

для случая (2) - формулой:

где Х_к - предел измерений;

- имеет смысл приведенной погрешности в конце диапазона измерений (при Х=Х_к);

- имеет смысл приведенной погрешности в начале диапазона измерений (при Х = 0), причем c > d.

Предел допускаемой приведенной погрешности в процентах выражается формулой:

(5)

где р - отвлеченное положительное число.

Согласно ГОСТ 8.401-80 для указания нормированных пределов допускаемых погрешностей значения р, q, с, d выражаются в процентах и выбираются из ряда чисел: (1;1,5;2;2,5;3;4;5 и 6) 10ⁿ , где n=+1;0;-1;-2;-3 и т.д. В настоящее время в эксплуатации большое число средств измерений, метрологические характеристики которых нормируются на основе классов точности. Класс точности - обобщенная характеристика средства измерения, определяемая пределами допустимых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющими на точность, значение которых устанавливают в соответствующих стандартах.

Класс точности позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность средств измерений одного типа, но не характеризует точности измерений, выполняемых такими средствами, так как погрешность зависит и от метода измерений, и от условий измерений и т.д. С использованием чисел указанного выше ряда чисел разработаны следующие условные обозначения классов точности СИ, наносимые на них. Класс точности указывают просто одним из чисел приведенного выше предпочтительного ряда р. Это используют для СИ, у которых предел допускаемой приведенной погрешности постоянен (присутствует только аддитивная погрешность), как в (1), X_n в (5) выражена в единицах измеряемой величины. Таким способом обозначают классы точности вольтметров, амперметров, ваттметров и большинства других однопредельных и многопредельных приборов с равномерной шкалой или степенной (с показателем степени не более двух) шкалой.

Класс точности указывает числом из приведенного выше ряда, под которым ставится треугольная скобка. Такое обозначение применяют для приборов с резко неравномерной шкалой, для которых Х_n выражают в единицах длины шкалы (мм, см, условных делениях). В этом случае при измерении, кроме значения измеряемой величины, обязательно должен быть записан отсчет X в единицах длины шкалы и предел Х_n в этих же единицах, иначе нельзя будет вычислить погрешность результата. Таким способом обозначают класс точности омметров. Число, обозначающее класс точности, обводят кружком. Такое обозначение применяют для СИ, у которых предел допускаемой относительной погрешности постоянен во всем диапазоне измерений (имеется только мультипликативная погрешность). Таким способом нормируют погрешности измерительных мостов, магазинов, масштабных преобразователей. При этом обычно указывают границы рабочего диапазона, для которых справедлив данный класс точности. Класс точности обозначается двумя числами, записываемыми через косую черту, т. е. в виде условной дроби c/d, например, 0,02 / 0,01. Такое обозначение применяют для СИ, у которых погрешность нормирована по двухчленной формуле. Таким способом указывают классы точности цифровых вольтметров, высокоточных потенциометров постоянного тока и других высокоточных приборов.

3. Стандартная форма записи результата однократных и многократных измерений

Запись результата однократного измерения производится следующим образом:

А=Х±,

Где Х - показание измерительного прибора,

- предел допустимой абсолютной погрешности, определяемой по паспортным данным измерительного прибора.

При оценивании результата измерений вычисляются:

а) абсолютная погрешность, которая используется для округления результата и его правильной записи;

б) относительная и приведенная погрешности, применяемые для сравнения точности результата и прибора.

Запись результата прямых многократных измерений производится следующим образом:

А=±;

где - среднее арифметическое значение измеряемой величины, вычисляемое по формуле (2.22);

и - доверительный интервал, определяемый соотношением, и доверительная вероятность, задаваемая условиями проведения эксперимента, соответственно.

При записи результата измерения необходимо пользоваться правилами округления. Правила округления рассчитанного значения погрешности и полученного экспериментального результата:

погрешность результата измерения указывают двумя значащими цифрами, если первая из них равна 1 или 2, и одной, если первая равна 3 и более;

результат измерения округляют до того же десятичного разряда, которым заканчивается значение абсолютной погрешности;

округление производится лишь в окончательном ответе, а все предварительные вычисления выполняются с одним - двумя лишними разрядами.

Значащими цифрами называют все цифры, включая 0, если он стоит в середине или конце числа.

Литература

1. Анисимов В.П. Метрология, стандартизация и сертификация (в сфере туризма): Учебное пособие / В.П. Анисимов, А.В. Яцук. - М.: Альфа-М, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 253 c.

2. Аристов А.И. Метрология, стандартизация и сертификация: Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования / А.И. Аристов, Л.И. Карпов, В.М. Приходько. - М.: ИЦ Академия, 2013. - 416 c.

3. Аристов А.И. Метрология, стандартизация, сертификация: Учебное пособие / А.И. Аристов, В.М. Приходько, И.Д. Сергеев, Д.С. Фатюхин. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 256 c.

4. Архипов А.В. Метрология. Стандартизация. Сертификация: Учебник для студентов вузов / А.В. Архипов, А.Г. Зекунов, П.Г. Курилов; Под ред. В.М. Мишин. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2013. - 495 c.

5. Басаков М.И. Основы стандартизации, метрологии, сертификации: 100 экзаменационных ответов / М.И. Басаков. - Рн/Д: Феникс, ИКЦ МарТ, 2010. - 224 c.

6. Берновский Ю.Н. Стандартизация: Учебное пособие / Ю.Н. Берновский. - М.: Форум, 2012. - 368 c.

7. Боларев Б.П. Стандартизация, метрология, подтверждение соответствия: Учебное пособие / Б.П. Боларев. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 254 c.

8. Герасимов Б.И. English for quality management and standardization = Английский язык для специалистов в области управления качеством и стандартизации: Учебное пособие / Б.И. Герасимов, О.А. Гливенкова, Н.А. Гунина, Н.Л. Никульшина. - М.: Форум, 2011. - 160 c.

9. Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация: Учебник для вузов. Стандарт третьего поколения / Ю.В. Димов. - СПб.: Питер, 2013. - 496 c.

10. Дубовой Н.Д. Основы метрологии, стандартизации и сертификации: Учебное пособие / Н.Д. Дубовой, Е.М. Портнов. - М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 256 c.

11. Зайцев С.А. Метрология, стандартизация и сертификация в машиностроении: Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / С.А. Зайцев, А.Н. Толстов, Д.Д. Грибанов. - М.: ИЦ Академия, 2011. - 288 c.

12. Зайцев С.А. Метрология, стандартизация и сертификация в машиностроении: Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / С.А. Зайцев, А.Н. Толстов, Д.Д. Грибанов. - М.: ИЦ Академия, 2012. - 288 c.

Размещено на Allbest.ru