Технические измерения

ЛЕКЦІЯ №1-№2 Тема1. Метрологія: суть, предмет, об’єкт та правові основи. Тема 2. Фізичні величини. Їх класифікація.

Аннотация: В лекции дается определение основных понятий, сведения из этого раздела позволят квалифицированно выполнять технические измерения.

Ключевые слова: деятельность, сертификация, ПО, точность, достоверность, класс, значение, Относительной погрешностью, Абсолютной погрешностью, запись, погрешность, адекватность, определение, предсказуемость, ресурс, интервал, доступ, работ, Си, длина, единица, площадь, дек, децили, килобайт, байт, binary multiplication, comparison, диаграмма, вероятность, очередь

1.1. Определение понятий метрология, стандартизация, сертификация

1.2. Технические измерения

1.3. Класс точности

1.4. Корректная запись результатов

1.5. Поверка

1.6. Государственный реестр средств измерений

1.7. Система СИ

Определение понятий метрология, стандартизация, сертификация

Метрология - наука об измерениях, о способах достижения требуемой точности и достоверности, корректной записи результатов, об обеспечении единства измерений.

Стандартизация - системная деятельность в любой области и на любом уровне, основанная на системе стандартов.

Сертификация - подтверждение соответствия требованиям, изложенным в нормативных документах, как правило, в стандартах.

В разделах "Стандартизация" и "Сертификация" приведены более полные определения, в соответствии с федеральным законом "О техническом регулировании".

Технические измерения

Измерения могут быть классифицированы по метрологическому назначению на три категории:

ненормированные,

технические,

метрологические.

Ненормированные - измерения при ненормированных метрологических характеристиках.

Технические - измерения при помощи рабочих средств измерений.

Метрологические - измерения при помощи эталонов и образцовых средств измерений.

Ненормированные измерения наиболее простые. В них не нормируются точность и достоверность результата. Поэтому область их применения ограничена. Они не могут быть применены в области, на которую распространяется требование единства измерений. Каждый из нас выполнял ненормированные измерения длины, массы, времени, температуры не задумываясь о точности и достоверности результата. Как правило, результаты ненормированных измерений применяются индивидуально, т.е. используются субъектом в собственных целях.

Технические измерения удовлетворяют требованиям единства измерений, т.е. результат бывает получен с известной погрешностью и вероятностью, записывается в установленных единицах физических величин, с определенным количеством значащих цифр. Выполняются при помощи средств измерений с назначенным классом точности, прошедших поверку или калибровку в метрологической службе. В зависимости от того, предназначены измерения для внутрипроизводственных целей или их результаты будут доступны для всеобщего применения, необходимо выполнение калибровки или поверки средств измерений. Средство измерений, прошедшее калибровку или поверку, называют рабочим средством измерений. Примером технических измерений является большинство производственных измерений, измерение квартирными счетчиками потребленной электроэнергии, измерения при взвешивании в торговых центрах, финансовые измерения в банковских терминалах. Средство измерений, применяемое для калибровки других средств измерений, называют образцовым средством измерений. Образцовое средство измерений имеет повышенный класс точности и хранится отдельно, для технических измерений не применяется.

Метрологические измерения не просто удовлетворяют требованиям единства измерений, а являются одним из средств обеспечения единства измерений. Выполняются с целью воспроизведения единиц физических величин для передачи их размера образцовым и рабочим средствам измерений. Метрологические измерения выполняет метрологическая служба в стандартных условиях, сертифицированным персоналом.

В дисциплине "Метрология, стандартизация и сертификация" рассматриваются технические измерения.

Класс точности

Класс точности - обобщенная метрологическая характеристика средства измерения.

Класс точности определяется и обозначается по-разному. Наибольшее распространение получили три варианта, каждый представляет собой выраженное в процентах значение относительной погрешности:

относительно измеренного значения (относительная погрешность),

относительно максимального значения шкалы (приведенная погрешность),

относительно участка шкалы (приведенная к участку шкалы погрешность).

Рассмотрим эти три варианта.

Вариант 1. Относительная погрешность

Чтобы по классу точности определить значение абсолютной погрешности, результат измерения умножают на класс точности и делят на сто, чтобы избавиться от процентов. Например, вольтметром класса точности 0,1 получено значение 10,000 В.

Абсолютная погрешность составит: (10,000В\cdot 0,1 \%)/100\% = 0,010В. Запись результата: (10,000\pm 0,010)В, с вероятностью 95\% (эта вероятность по умолчанию назначается для технических измерений, исходя из этой вероятности определяется и класс точности). При нормировании по относительной погрешности, значение класса точности заключают в кружок. Как правило, обозначение класса точности размещают в правом нижнем углу на шкале средства измерений.

Вариант 2. Приведенная погрешность

Чтобы по классу точности определить значение абсолютной погрешности, максимальное значение шкалы умножают на класс точности и делят на сто, чтобы избавиться от процентов. Например, вольтметром класса точности 0,1 получено значение 10,000 В. Максимальное значение шкалы составляет 20,000 В.

Абсолютная погрешность составит: (20,000В\cdot 0,1\%)/100\% = 0,020В. Запись результата: (10,000\pm 0,020)В, с вероятностью 95\%. При нормировании по приведенной погрешности, значение класса точности не сопровождают никакими знаками.

Вариант 3. Приведенная к участку шкалы погрешность

Чтобы по классу точности определить значение абсолютной погрешности, размер участка шкалы умножают на класс точности и делят на сто, чтобы избавиться от процентов. Рассмотрим два примера, для случая, когда вся шкала поделена на два участка.

Пример 1. Участок шкалы от 0,000 В до 12,000 В, отмечен галочкой. Вольтметром класса точности 0,1 получено значение 10,000 В.

Абсолютная погрешность составит: (12,000В\cdot 0,1 \%)/100\% = 0,012В. Запись результата: (10,000\pm 0,012)В, с вероятностью 95\%.

Пример 2. Участок шкалы от 12,000 В до 20,000 В, также отмечен галочкой. Вольтметром класса точности 0,1 получено значение 15,000 В.

Абсолютная погрешность составит: (8,000В\cdot 0,1 \%)/100\% = 0,008В. Запись результата: (15,000\pm 0,008)В, с вероятностью 95\%. При нормировании по приведенной к участку шкалы погрешности, значение класса точности помещают над галочкой. Участки шкалы, относительно которых нормируется погрешность, обозначают галочками.

Варианты классов точности обусловлены отличием конструктивных, системных и схемотехнических решений средств измерений.