Метрологія та метрологічне забезпечення - Промисловість, виробництво

ФЕДЕРАЛЬНЕ АГЕНТСТВО З ОСВІТИ

Пензенська державна технологічна академія

Система дистанційного навчання

МЕТРОЛОГІЯ, СТАНДАРТИЗАЦІЯ ТА СЕРТИФІКАЦІЯ

Метрологія та метрологічне забезпечення

Рекомендовано навчально-методичною радою академії як підручник для студентів спеціальності 230101 «Обчислювальні машини, комплекси, системи та мережі»

Каршаков В.П. Метрологія, стандартизація та сертифікація: Конспект лекцій. У 3 частинах. Частина 3. Метрологія та метрологічне забезпечення. - Пенза: Вид-во Пенз. держ. технол. академії, 2008. – с. 62;

Іл. 30, табл.29, бібліогр. 11 назв.

Видання підготовлене на кафедрі «Технічне управління якістю» Пензенської державної технологічної академії та призначене для студентів спеціальності 230101 «Обчислювальні машини, комплекси, системи та мережі».

У частині 3 розглядаються теоретичні основи та основні поняття метрології, методи нормування метрологічних характеристик засобів вимірювання та оцінки похибок засобів та результатів вимірювань, основи забезпечення єдності вимірювань. Лабораторні роботи складені за навчально-практичним посібником: Рижаков В.В., Ларкін С.Є. Метрологія, стандартизація, сертифікація. Посібник із виконання лабораторних робіт «Дослідження метрологічних характеристик вимірювальних ланцюгів за допомогою Electronics Workbench». - Пенза: Вид-во ПГТА, 2008

Рекомендовано науково-методичною радою академії як підручник під час навчання студентів з використанням елементів дистанційних освітніх технологій.

Кафедра метрології та систем якості Пензенського державного університету.

В.А.Чулков, канд. техн. наук, доцент, деканфакультету вечірнього та заочного навчання ПГТА

Видавництво Пензенської державної технологічної академії

В.П. Каршаков, 2008

1. Теоретичні засади метрології. Визначальні ознаки, елементи та етапи вимірювань. Основні поняття, пов'язані з об'єктами та засобами вимірів.

2. Класифікація вимірів. Методи та засоби вимірювань.

3. Метрологічні характеристики засобів вимірів.

4. Похибки та класи точності засобів вимірювань. Похибки технічних вимірів.

5. Методики виконання вимірів. Вибір засобів вимірів.

6. Обробка результатів багаторазових та непрямих вимірів.

7. Метрологічне забезпечення. Закон "Про забезпечення єдності вимірів". Структура та функції метрологічних служб.

Додаток. Моделююча програма Electronics Workbench

1. Теоретичні засади метрології. Визначальні ознаки, елементи та етапи процесу вимірювань. Основні поняття, пов'язані з об'єктами та засобами вимірювань

Метрологія – наука про вимірювання, методи та засоби забезпечення їх єдності та способи досягнення необхідної точності (РМГ 29-99).

У практиці прийнято розрізняти три розділи метрології: теоретична метрологія, прикладна метрологія, законодавча метрологія. З найменувань цих розділів ясно, що теоретичну основу метрології становить теоретична метрологія, що має у свою чергу складну структуру, що включає низку взаємопов'язаних напрямків та областей досліджень.

Вчення про фізичні величини

Загальна теорія вимірювальних процедур

Теорія методів вимірів

Теорія планування вимірів

метрологічне

До найважливіших принципів метрології слід віднести:

- принцип вимірності – неіснує таких матеріальних процесів та об'єктів, які не могли б стати об'єктом вимірів;

- принцип відносності результатів вимірів – проявляється у двох аспектах: 1) необхідно враховувати обурюючу дію кошти вимірів на об'єкт, 2) чільну роль апріорної інформації у процесі вимірів;

- принцип єдності об'єктивного і суб'єктивного у вимірі – проявляється у структурі виміру, що включає ланки системи «об'єкт – засіб вимірів – умови – експериментатор»;

- принцип невизначеності вимірювальної інформації – історія вимірів не знає результатів, які можна було б прийняти за абсолютну істину і які не могли б у подальшому бути уточнені.

На базі наведених принципів сформульовано два постулати метрології:

α – дійсне значення вимірюваної величини існує.

β - справжнє значення вимірюваної величини знайти неможливо.

У філософському аспекті виміру – один із способів пізнання навколишнього світу. Процес пізнання може здійснюватися на теоретичному та експериментальному рівнях. Вимірювання обов'язково пов'язані з експериментом, забезпечують зв'язок теоретичного та експериментального знання, теоретичних розрахунків із практикою.

Для відмінності вимірів від інших способів отримання інформації виділимо характерні ознаки та особливості вимірів, які дозволяють об'єднати цим терміном технічні операції різного ступеня складності – від простого докладання лінійки до визначення швидкості руху елементарної частки або параметрів орбіти небесного тіла.

1. Єдність функціонального призначення та цілі – отримання кількісної інформації (числового значення) про властивості об'єкта вимірювань.

Об'єкт вимірювань - тіло (фізична система, процес,явище і т.д.), яке характеризується однією або декількома вимірюваними фізичними величинами.

Вимірювана величина – фізична величина, що підлягає виміру.

Вимірювальна інформація - інформація про значення вимірюваних величин.

1.Для вимірювання має бути виділена фізична величина (ФВ) – характерна ознака (властивість) явища, тіла чи речовини, яка може виділятися якісно та визначатися кількісно. 2.Встановлення одиниць виміру фізичних величин для кількісної градації вимірюваної величини.

3. Основне рівняння вимірів:

/розмір ФВ/=/число/*/одиниця ФВ/

Основні етапи вимірів:

1) постановка задачі та побудова моделі об'єкта (встановлення вимірюваних величин)

2) планування вимірювань, вибір методів та засобів вимірювань

3) виконання експериментальних операцій отримання вимірювальної інформації

4) математична обробка даних, оцінка похибок вимірів.

У переліку етапів лише етап 3) є експериментальним, решта етапів – теоретичні, але дуже важливі для правильної організації та проведення вимірювального експерименту, що визначають якість процесу вимірювань.

Зміст етапів 1) і 2), що передують вимірювальний експеримент, - це пошук відповідей на низку послідовно поставлених питань.

1. Що виміряти? Відповідаючи це питання, ми створюємо у своїй свідомості модель об'єкта, тобто спрощене і наближене відображення реального об'єкта. На основі апріорної інформації ми конкретизуємо об'єкт до певної фізичної величини, що підлягає виміру, обмежуємо можливий діапазон реальних значень ФВ, тобто ставимо вихідним ступенем невизначеності інформації про об'єкт. За повної відсутності апріорної інформаціївимір у принципі неможливий.

2. Як виміряти? Вибирається метод вимірів – прийом чи сукупність прийомів порівняння вимірюваної величини з її одиницею, принцип вимірів – фізичне явище чи ефект, покладене основою вимірів, інші параметри вимірювального експерименту – число вимірювань, моменти часу та просторові точки виконання вимірів.

3. Чим виміряти? Вибирається засіб вимірювань (СІ) – технічний засіб, призначений для вимірювань, що має нормовані метрологічні характеристики, що відтворює та (або) зберігає одиницю фізичної величини, розмір якої приймають незмінним у межах встановленої похибки протягом відомого інтервалу часу.

4. Хто виміряє? Визначається суб'єкт вимірів, його відповідальність та кваліфікація.

5. Як обробити дані вимірів? На етапі планування вимірів закладається метод обробки отриманих даних та оцінки ступеня досягнення мети вимірів.

Результат виміру - значення фізичної величини, отримане шляхом її виміру.

Похибка результату вимірів – відхилення результату вимірів від справжнього (дійсного) значення вимірюваної величини.

У багатьох масових вимірах етапи планування та оцінки похибок вимірів виконуються заздалегідь та оформляються у вигляді спеціального документа. Методика виконання вимірювань (МВІ) – встановлена ​​сукупність операцій та правил під час вимірювання, виконання яких забезпечує отримання результатів вимірювань із гарантованою точністю. Але навіть за відсутності будь-якого регламентуючого документа ці етапи незримо присутні за будь-якого виміру.

У вимірах слід розрізняти дві гілки процесу – гілка реальних вимірів та гілка їх модельних відбитків. Суб'єкт вимірюваньпоєднує ці гілки та забезпечує завершеність процесу, тобто подання результату вимірювань з оцінкою його невизначеності.

До основних понять метрології, що використовуються при вимірах і поданні результатів вимірювань, відносяться також поняття «шкала» і «система одиниць».

Шкала фізичної величини – упорядкована сукупність значень фізичної величини, яка є вихідною основою для вимірювань цієї величини.