Лекция 1. Введение. Приложение. Основные понятия и их определения (расположены в логическом порядке и представлены лишь для предварительного ознакомления при изучении общей

ПРИЛОЖЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ (расположены в логическом порядке и представлены лишь для предварительного ознакомления при изучении общей теории измерений - ОТИ) 31

ЛЕКЦИЯ 9. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМ 29

ЛЕКЦИЯ 8. ЛИНЕЙНЫЙ РЕГРЕССИОНЫЙ АНАЛИЗ. МНОГОМЕРНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТРАНСТВА 27

СОЗДАНИЕ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ 26

НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ОБРАБОТКЕ ДАННЫХ 25

ЛЕКЦИЯ 7. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ИЗМЕРЯЕМЫХ ВЕЛИЧИН И СРЕДСТВ ИЗИЕРЕНИЙ 24

ЛЕКЦИЯ 6. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ 18

ЛЕКЦИЯ 4. ЭТАЛОНЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН И ПОВЕРОЧНЫЕ СИСТЕМЫ. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ 14

СЛУЧАЙНАЯ ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ. ГРУБАЯ ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ. СИСТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ 11

ВОСПРОИЗВОДИМОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ. ПРЕЦИЗИОНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ. ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ. ПРАВИЛЬНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ. СХОДИМОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ 10

ЛЕКЦИЯ 3. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ 9

ПРИНЦИП ГАУССА. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ 5

ФУНКЦИИ МЕТРОЛОГИИ. СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН. 4

ЛЕКЦИЯ 1. ВВЕДЕНИЕ. ФОРМАЛЬНО-ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВАНИЯ ИЗМЕРЕНИЯ КАК ПРОЦЕССА ПОЗНАНИЯ. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ МЕТРОЛОГИИ. 3

Казань 2011

Конспект лекций

Общая теория измерений

На правах рукописи

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Составители: профессор Р.А. Юсупов,

Студенты Абдельманова (418171), Гнатюк Ю.В. (412132), Гатиятуллин И.Р. (417171), Динь Тхе Зунг (417171)

Изложены основные понятия, термины и определения, которыми оперируют метрология. Рассмотрены методы и способы измерения величин с целью получения надежной и достоверной информации, способы обработки полученных данных с привлечением математических методов и ЭВМ.

Конспект лекций предназначен для студентов дневной формы обучения по специальности 072000 «Стандартизация и сертификация в химической промышленности» дневной формы обучения.

Код дисциплины по – ОПД. Ф. 08. 15171 ОТИ. Направление ГОС ВПО653800 «Стандартизация, сертификация и метрология» (200503.65).

Лекции – 18 час

Семинары – 18 час

Практические занятия – 18 час

Самостоятельная работа – 40 час

Итого – 94 час.

СОДЕРЖАНИЕ

ЛЕКЦИЯ 2. ИЗМЕРЕНИЕ. ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ. СРЕДСТВО ИЗМЕРЕНИЯ. ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 6

МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ. ШКАЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ 7

КРИТЕРИИ ОТБРОСА ПРОМАХОВ. ЗНАЧАЩИЕ ЦИФРЫ И ПРАВИЛА ОКРУГЛЕНИЯ 12

ЛЕКЦИЯ 5.* КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СОСТАВА ОБЪЕКТОВ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭВМ В МЕТРОЛОГИИ. *СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ВЕЩЕСТВА 16

Познавательная и практическая деятельность человека требует количественной информации о состоянии (качестве) объектов окружающих человека. Основной способ получения такой информации – измерение и его оценка. Получение информации о качестве объектов является необходимым условием выпуска конкурентоспособной продукции, определяющим фактором успешной работы любого предприятия [1].

Для измерения состояния объекта необходимо:

1. выбор существенных параметров объекта;

2. выбор методов измерений и обеспечение условий проведения измерений;

3. установление интервалов колебаний значений этих параметров (допусков) и вероятностей попадания их в эти интервалы;

4. установление законов распределения случайных процессов;

5. обеспечение оценки результатов измерений и состояния объекта, причем состояние объекта включает n существенных параметров, которые измеряются и при измерениях не оказывается значимое влияние на состояние объекта.

Перечисленные положения представляют собой своеобразную логическую цепь, изъятие из которой какого-нибудь звена может привести к получению недостоверной информации, и как следствие, к значительным потерям и принятию ошибочных решений.

Возможность применения результатов измерений для правильного и эффективного решения задачи определяется следующим тремя условиями:

1. результаты измерений должны выражаться в узаконенных единицах;

2. значения критериев оценки результатов измерений должны быть известны;

3. результаты измерений должны быть получены с заданной точностью.

Точные и объективные измерения являются обязательным условием проведения научных исследований на необходимом уровне, обеспечения эффективности производства и выпуска качественной продукции. Основной задачей метрологии является обеспечение требуемой точности измерений. Например, в химической технологии это измерения параметров технологического процесса, измерения состава и структуры продукции, промежуточных продуктов, сырья и отходов. При этом к измерениям предъявляются следующие требования:

1. Затраты на измерения должны быть эффективны во времени (экспрессны). Экспрессность измерений приемлема, если отсутствует их значимое влияние на технологический процесс. Например, при выплавке стали не должно быть ожидания результатов анализа состава по концентрации серы, углерода, фосфора и других элементов более 10 минут. Иначе ухудшаются экономические и другие показатели процесса.

2. Затраты на измерения должны быть экономичны.

3. Затраты на измерения должны обеспечить оптимальное управление и безопасность технологического процесса.

Основой выполнения этих требований является возможность квалиметрической оценки многоканальной измерительной информации за незначительное время. Например, при управлении технологическим процессом за одну секунду поступает более 500 каналов измерительной информации. Следует отметить, что эффективные достоверные заключения о результатах измерений и о состоянии технологического процесса или оборудования возможны при наличии математических моделей процессов и систем.

Все вышеупомянутое можно осуществить в случае автоматизации переработки измерительной информации, что предъявляет жесткие требования к понятиям, определениям, алгоритмам (процедурам) расчетов в метрологии и алгоритмам квалиметрических оценок. Например, определение основного понятия метрологии точности как близость к нулю разницы измеренного и достоверного (истинного) значения параметра представляет собой весьма мягкое определение, с которым нельзя провести математические операции, а тем более внедрить автоматику в управление технологическим процессом.

Все разделы книги имеют аналоги в виде программных продуктов, позволяющих решать автоматически метрологические и квалиметрические задачи указанные в содержании.