Метрология

Единство измерений - характеристика качества измерений, заключающаяся в том, что их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности результатов измерений известны с заданной вероятностью и не выходят за установленные пределы.

Дольная ФВ. Единица ФВ в целое число раз меньшая системной или внесистемной единицы.

Например, 1мкс = 0,000 001с.

3. Измерение физических величин

Равноточные измерения. Ряд измерений какой либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений и в одних и тех же условиях.

Неравноточные измерения. Ряд измерений какой-либо величины, выполненных несколькими различными по точности средствами измерений и(или) в различных условиях.

Однократное измерение. Измерение, выполненное один раз.

Многократное измерение. Измерение одного и того же размера ФВ, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, т.е. состоящее из ряда однократных измерений.

При числе отдельных измерений п>4 ряд измерений может быть обработан в соответствии с требованиями математической статистики. Это означает, что при четырех измерениях и более, входящих в ряд, измерение можно считать многократным, за результат многократного измерения обычно принимают среднее арифметическое значение из отдельных измерений.

Статическое измерение. Измерение ФВ, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения.

Динамическое измерение. Измерение изменяющейся по размеру ФВ и, если необходимо, ее изменения во времени.

Технические измерения. Измерения с помощью рабочих средств измерений. Метрологические измерения. Измерения при помощи эталонов и образцовых средств измерений с целью воспроизведения единиц ФВ для передачи их размере рабочим средствам измерений.

Относительное измерение. Измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.

Ряд измерений. Серия следующих друг за другом измерений физической величины.

Измерительный сигнал. Сигнал, содержащий количественную информацию об измеряемой величине.

Объект измерений. Тело (физическая система, процесс, явление и т.д.), которое характеризуется одной или несколькими измеряемыми или подлежащими измерению физическими величинами.

Область измерения Совокупность измерений физических величин, свойственных какой либо области науки или техники и выделяющаяся своей спецификой.

Вид измерения. Часть области измерений, имеющая свои особенности и отличающаяся однородностью измеряемых величин.

В области электромагнитных измерений могут быть выделены как виды измерения электрического сопротивления, электродвижущей силы, электрического напряжения, магнитной индукции и др.

По общим приемам нахождения числового значения измеряемой ФВ различают:

Прямое измерение. Измерение проводимое прямым методом, при котором искомое значение ФВ получают непосредственно из опытных данных.

Косвенное измерение. Измерение, проводимое косвенным методом, при котором искомое значение ФВ определяют на основании результатов прямых измерений других ФВ (аргументы), функционально связанных с искомой величиной (известная функциональная зависимость).

Во многих случаях вместо термина "косвенное измерение " применяют термин "косвенный метод измерения".

Совокупные измерения. Проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях различных сочетаний этих величин.

Совместные измерения. Проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для определения зависимости между ними.

4. Средства измерительной техники

Средства измерительной техники. Обобщающее понятие, охватывающее технические средства, специально предназначенные для измерений.

Средство измерений. Техническое средство (или их комплекс), предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и(или) хранящее единицу ФВ, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Мера ФВ. Средство измерений, предназначенное для воспроизведения и(или) хранения ФВ одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.

Различают:

однозначная мера -мера, воспроизводящая ФВ одного размера;

многозначная мера -мера, воспроизводящая ФВ разных размеров;

набор мер;

магазин мер - набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях.

Измерительный преобразователь

Техническое средство, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации, удобный для обработки, индикации или передачи на расстояние и имеющее нормированные метрологические характеристики.

Первичный измерительный преобразователь. Измерительный преобразователь на который непосредственно воздействует измеряемая ФВ.

В одном средстве измерения может использоваться последовательное включение нескольких измерительных преобразователей.

Датчик. Конструктивно обособленный первичный измерительный преобразователь, вынесенный на значительное расстояние от средства измерения, принимающего его сигналы.

Средство сравнения. Средство измерений, техническое средство, или специально создаваемая среда, дающие возможность выполнять сличение друг с другом мер однородных величин или же показаний измерительных приборов.

Измерительный прибор. Средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой ФВ в установленном диапазоне.

Измерительная установка. Совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенных для измерения одной или нескольких ФВ и расположенных в одном месте.

Измерительная система. Совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого пространства (среды, объекта и т. п.) с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому пространству (объекту, среде и т. п.).

Различают:

измерительная информационная система (ИИС) - измерительная система, предназначенная для целей представления измерительной информации в виде, необходимом потребителю;

измерительная контролирующая система (ИКС) - измерительная система, предназначенная для целей контроля параметров технологического процесса, явления, движущегося объекта и т.п.;

измерительная управляющая система (ИУС) - измерительная система предназначенная для целей автоматического управления технологическим процессом, движущимся объектом и т.п.;

измерительно-вычислительный комплекс (ИВК) - функционально объединенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе ИИС конкретной измерительной задачи.

Измерительные принадлежности. Устройства, служащие для обеспечения необходимых внешних условий для выполнения измерений с требуемой точностью.

Например:

термостат;

барокамера;

специальные противовибрационные фундаменты;

устройства, экранирующие влияние электромагнитных полей.

Измерительная цепь. Совокупность элементов измерительного прибора, образующих непрерывный путь прохождения измерительного сигнала одной физической величины от входа до выхода.

Измерительное устройство. Часть измерительного прибора (установки или системы), имеющая обособленную конструкцию и назначение.

Индикатор. Техническое средство или вещество, предназначенное для установления наличия какой-либо ФВ или определения ее порогового значения.

Метрологическая характеристика средства измерения. Характеристика одного из свойств средств измерений, влияющих на результат измерений или его погрешность. Вариация показаний измерительного прибора Разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе "справа" и подходе "слева" к этой точке. Диапазон показаний измерительного прибора Область значений шкалы прибора, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы.

Диапазон измерений средства измерений. Область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средств измерений.

Чувствительность средства измерений. Свойство средства измерений, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины.

Порог чувствительности средства измерений. Свойство средства измерений, характеризуемое наименьшим изменением измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение выходного сигнала средства измерений.

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 и технологии.

Вид средств измерений. Совокупность средств измерений, предназначенных для измерений данного вида физической величины.

Средства поверки Обобщенное понятие, охватывающее эталоны, образцовые средства измерений, поверочные установки.

4. Принципы и методы измерений

Принцип измерения. Физическое явление или эффект, положенные в основу измерений тем или иным типом средств измерений.

Метод измерений. Прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

Метод сравнения с мерой. Метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

Нулевой метод измерений. Метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры доводят до нуля.

Метод измерений замещением. Метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой.

Метод измерений дополнением. Метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению.

Дифференциальный метод измерений. Метод измерений при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины при котором измеряется разность между этими двумя значениями.

Методика выполнения измерений. Установленная совокупность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение необходимых результатов измерений в соответствии с данным методом.

5. Результаты измерений ФВ

Результат измерения ФВ Значение величины, полученное путем ее измерения.

Неисправленный результат измерения. Значение величины, полученное с помощью средства измерений, до внесения в него поправок, учитывающих систематические погрешности.

Исправленный результат измерения

Полученное с помощью средства измерений значение величины и уточненное путем введения в него необходимых поправок на действие предполагаемых систематических погрешностей.

Сходимость результатов измерений

Характеристика качества измерений, отражающая близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом, в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью.

Воспроизводимость результатов измерений Повторяемость (в пределах установленной погрешности) результатов измерений одной и той же ФВ, полученных в разных местах, различными методами, различными средствами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерений (температуре, давлению, влажности и др.).

6. Погрешности измерений

Погрешность результата измерения

Отклонение результата измерения (х_изм) от действительного (истинного) значения измеряемой величины (х_дст), определяемое по формуле

,

где - погрешность измерения.

Абсолютная погрешность

Погрешность измерений, выраженная в единицах измеряемой величины.

Абсолютное значение погрешности

Значение погрешности без учета ее знака.

Относительная погрешность измерения

Погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному значению измеряемой величины.

Систематическая погрешность

Составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или же закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же ФВ.

Различают

1. В зависимости от характера изменения:

- постоянные погрешности - погрешности, которые длительное время сохраняют свое значение, например, в течение времени выполнения всего ряда измерений. Они встречаются наиболее часто;

- прогрессивные погрешности - непрерывно возрастающие или убывающие погрешности;

- периодические погрешности - погрешности, значение которых является периодической функцией времени или функцией измеряемой величин;

погрешности, изменяющиеся по сложному закону - происходят вследствие совместного действия нескольких систематических погрешностей.

2. В зависимости от причины появления:

- инструментальная погрешность измерения - составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью применяемого средства измерения;

- погрешность метода измерения (теоретическая погрешность) - составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная несовершенством принятого метода измерений;

- погрешность (измерения) из-за изменений условий измерения - составляющая систематической погрешности измерения, являющаяся следствием неучтенного влияния отклонения в одну сторону какого-либо из параметров, характеризующих условия измерения, от установленного, значения;

- субъективная погрешность (личная погрешность, погрешность отсчитывания) - составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная индивидуальными особенностями оператора.

Поправка

Значение величины, вводимое в неисправленный результат измерения с целью исключения одной из систематических составляющих погрешностей.

Правильность результатов измерений

Характеристика качества измерений, отражающая близость к нулю систематических погрешностей результата.

Неисключенная систематическая погрешность или неисключенный остаток систематической погрешности (НСП)

Составляющая погрешности результата измерений, обусловленная погрешностью вычисления и погрешностью введения поправок на влияние систематических погрешностей или же систематическая погрешность, поправка на действие которой не введена в следствие малости.

Границы неисключенной систематической погрешности измерения

Значение суммы всех отдельных составляющих неисключенной систематической погрешности измерения.

Случайная погрешность измерения

Составляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) в серии повторных измерений, проведенных с одинаковой тщательностью одного и того же размера ФВ.

Среднеквадратическая погрешность единичного измерения (в ряду равноточных измерений), S_x

Обобщенная характеристика рассеяния результатов, полученных в ряду независимых равноточных измерений одной и той же ФВ, вследствие влияния случайных погрешностей, вычисляемая по формуле

где S_х - средняя квадратическая погрешность единичного результата измерений, входящего в ряд n измерений, x_i - результат отдельного измерения в ряду измерений; - среднее арифметическое из n - измерений.

Средняя квадратичная погрешность результата измерений (среднего арифметического) СКП. Характеристика случайной погрешности среднего арифметического значения результата измерения одной и той же величины в данном ряду измерений, вычисляемая по формуле

где S_x - средняя квадратическая погрешность единичного результата измерений, полученного из ряда равноточных измерений; n - число отдельных измерений в ряду.

Доверительный интервал погрешности результата измерений

Интервал значений случайной погрешности, внутри которого с заданной вероятностью находится искомое (истинное) значение погрешности результата измерений.

Доверительные границы погрешности результата измерений

Верхняя и нижняя границы доверительного интервала погрешности результата измерений.

Доверительные границы в случае нормального закона распределения вычисляются как ± tS, где S - средняя квадратическая погрешность измерения; t - коэффициент, зависящий от доверительной вероятности Р и числа измерений п.

Предельная погрешность измерения в ряду измерений. Максимальная погрешность измерения (плюс и минус), допускаемая для данной измерительной задачи.

Во многих случаях погрешность ±3S_x принимают за предельную, т.е. .

7. Погрешности средств измерений

Погрешность средства измерений. Разность между показанием средства измерений и истинным (действительным) значением измеряемой ФВ.

По аналогии с погрешностями измерений различают: систематическую, случайную, абсолютную, относительную и приведенную погрешности средств измерений.

Основная погрешность средства измерений. Погрешность средства измерений, определяемая в нормальных условиях его применения.

Дополнительная погрешность средства измерений. Составляющая погрешности средства измерений, дополнительно возникающая вследствие отклонения какой либо из влияющих величин от нормального ее значения или вследствие ее выхода за пределы нормальной области значений.

Статическая погрешность средства измерений. Погрешность средства измерений, применяемого при измерении ФВ, принимаемой за неизменную.

Динамическая погрешность средства измерений. Погрешность средства измерений, возникающая дополнительно при измерении переменной ФВ и обусловленная несоответствием его реакции на скорость (частоту) изменения входного сигнала.

Класс точности средства измерений. Обобщенная характеристика средства измерений, выражаемая пределами его допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.

Класс точности обычно обозначают числом.

Класс точности дает возможность судить о том, в каких пределах находится погрешность средств измерений этого класса, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих средств.

Нормальные условия измерений. Условия измерения, характеризуемые совокупностью значений или областей значений влияющих величин, принимаемые за номинальные.

Нормальная область значений влияющей величины. Область значений влияющей величины, в пределах которой изменением результата измерений под ее воздействием можно пренебречь в соответствии с установленными нормами точности.

Рабочая область значений влияющей величины. Область значений влияющей величины, в пределах которой нормируют дополнительную погрешность или изменение показаний средства измерений.

8. Эталоны единиц ФВ

Эталон единицы ФВ Средство измерений или комплекс средств измерений, предназначенные для воспроизведения и хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденные в качестве эталона в установленном порядке.

Первичный эталон. Эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью.

Первичные эталоны - это уникальные средства измерений, часто представляющие собой сложнейшие измерительные комплексы, созданные с учетом новейших достижений науки и техники на данный период развития измерительной техники. Они составляют основу государственной системы обеспечения единства измерений в стране, к которым, в конечном счете, приводятся измерения всех ФВ.

Многие первичные эталоны утверждаются в качестве государственных эталонов.

Специальный эталон. Эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы в особых условиях и служащий для этих условий первичным эталоном.

Государственный эталон. Первичный или специальный эталон, официально утвержденный в качестве исходного для страны.

Вторичный эталон. Эталон, получающий размер единицы путем сличений с первичным эталоном рассматриваемой единицы.

Рабочий эталон. Вторичный эталон, применяемый для передачи размера единицы образцовым средствам измерений высшей точности, и в отдельных случаях - наиболее точным рабочим средствам измерений.

Хранение эталона. Совокупность операций, необходимых для поддержания метрологических характеристик эталона в установленных пределах.

Эталонная база страны. Совокупность первичных эталонов, являющаяся основой обеспечения единства измерений.

Образцовое средство измерений. Средство измерений, предназначенное для поверки подчиненных образцовых средств измерений.

Поверка средств измерений. Установление пригодности средства измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и контроля их соответствия установленным требованиям.

Различают: государственную ведомственную, первичную, периодическую и др. поверки средств измерений.

Передача размера единицы. Приведение размера единицы ФВ, хранимой поверяемым средством измерений, к размеру единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном (или ОСИ), осуществляемое при их сличении (поверке).

Поверочная схема средств измерений. Нормативно-технический документ или технический документ, устанавливающий соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона (или исходного образцового средства измерений) рабочим средствам измерений с указанием методов и погрешности при передаче, утвержденный в установленном порядке.

Государственная поверочная схема. Поверочная схема, распространяющаяся на все средства измерений данной ФВ, имеющиеся в стране.

9. Метрологическая служба и метрологическое обеспечение средств измерений

Метрологическая служба. Сеть организаций, отдельная организация или отдельное подразделение на которое возложена ответственность за метрологическое обеспечение измерений.

Различают понятия "государственная метрологическая служба", "ведомственная метрологическая служба страны", "метрологическая служба предприятия (организации) ".

Поверочная лаборатория. Орган метрологической службы, выполняющий поверку средств измерений в соответствии с предоставленным ему правом.

Обеспечение единства измерений. Деятельность метрологических служб, направленная на достижение и поддержание единства измерений в соответствии с правилами, требованиями и нормами, установленными государственными стандартами и другими нормативно-техническими документами в области метрологии.

Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Комплекс нормативных, нормативно-технических и методических документов межотраслевого уровня, устанавливающих правила, нормы, требования, направленные на достижение и поддержание единства системы измерений в стране при требуемой точности.

Метрологическое обеспечение измерений. Деятельность метрологических и других служб, направленная на создание в стране необходимых эталонов, образцовых и рабочих средств измерений; правильный их выбор и применение; разработку и применение метрологических правил и норм; выполнение других метрологических работ, необходимых для обеспечения требуемого качества измерений на рабочем месте, предприятии (организации), в министерстве (ведомстве), народном хозяйстве. физический величина измерение метрологический

Метрологическая аттестация средств измерений. Признание средства измерений узаконенным для применения (с указанием его метрологического назначения и метрологических характеристик) на основе тщательных исследований метрологических свойств этого средства.

Свидетельство о поверке. Документ, выдаваемый поверочным органом в удостоверение того, что средство измерения прошло поверку и соответствует установленным требованиям.

Свидетельство о метрологической аттестации. Документ, выдаваемый органом метрологической службы в удостоверение того, что средство измерений на основании исследований признается законным для применения в соответствии с его метрологическим предназначением (в качестве образцового или уникального рабочего средства измерений).

Государственная служба стандартных образцов (ГССО). Сеть организаций различных министерств и ведомств, несущая ответственность за создание и внедрение в народное хозяйство стандартных образцов составов и свойств веществ и материалов с целью обеспечения единства измерений.

Государственная служба стандартных справочных данных (ГСССД). Сеть организаций различных министерств и ведомств, несущая ответственность за получение и информационное обеспечение народного хозяйства данными о физических константах и свойствах веществ и материалов, основанных на исследованиях и высокоточных измерениях.

Размещено на Allbest.ru