Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
Количественной характеристикой измеряемой величины служит ее размер. Получение информации о размере физической величины является содержанием любого измерения. Формализованным отражением качественного различия измеряемых величин является их размерность.
Физическая величина (ФВ) - характеристика одного из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общая в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальная для каждого объекта.
Значение физической величины - оценка ее размера в виде некоторого числа принятых для нее единиц или числа по принятой для нее шкале.
Примеры: 12 кг - значение массы тела; 90НВ - число твердости по шкале Бринелля.
Различают истинное значение ФВ, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта и действительное - найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.
Система физических величин – это совокупность физических величин, связанных между собой зависимостями. [3]
Единица ФВ – это ФВ, которой по определению присвоено числовое значение, равное 1.
Основная единица ФВ – единица, выбранная произвольно при построении системы единиц.
Производная единица ФВ – единица, образуемая по определяющему эту единицу уравнению из других единиц данной системы единиц.
Система единиц ФВ – совокупность основных и производных единиц, относящихся к некоторой системе величин и образованная в соответствии с принятыми принципами.
Внесистемная единица ФВ – единица, не входящая ни в одну из систем единиц.
Примеры: единица мощности – лошадиная сила; единица давления – миллиметр ртутного столба.
Кратная единица ФВ – единица, в целое число раз большая системной или внесистемной единицы.
Примеры: километр – 1000 метров; минута – 60 секунд.
Дольная единица ФВ – единица, в целое число раз меньшая системной или внесистемной единицы.
Примеры: миллиметр – 10-3 метра; микросекунда – 10-6 секунды.
Основными единицами Международной системы являются:
метр (международное обозначение m; русское - м) - единица длины, равная пути, проходимому в вакууме светом за 1/299792458 долю секунды;
килограмм (международное обозначение kg; русское - кг) - единица массы, равная массе международного прототипа килограмма;
секунда (международное обозначение s; русское - с) - единица времени, равная 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия - 133;
ампер, кельвин, кандела, моль.
Предусмотрены также две дополнительные единицы:
радиан (международное обозначение rad; русское - рад) - единица плоского угла, равная внутреннему углу между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу;
стерадиан (международное обозначение sr; русское - ср) - единица телесного угла. Стерадиан равен телесному углу с вершиной в центре сферы, вырезающему на поверхности этой сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.
Основные понятия, связанные со средствами измерения
Метрологическая классификация видов
И методов измерений
Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. [1]
Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.
Нормативные документы по обеспечению единства измерений – государственные стандарты, применяемые в установленном порядке международные (региональные) стандарты, правила, положения, инструкции и рекомендации.
Виды измерений
Виды измерений определяются физическим характером измеряемой величины, необходимой скоростью измерения, условиями измерений. В литературе встречается классификация видов измерений в зависимости от их цели: контрольные, диагностические, лабораторные, технические, эталонные, поверочные и т.д. [13,17].
Приведенная ниже классификация средств измерения соответствует рекомендациям по межгосударственной стандартизации [1,13].
Виды измерения делятся:
1. По условиям измерений:
- равноточные;
- неравноточные.
2. По числу измерений величины:
- многократные;
- однократные.
3. По способу получения результатов измерения:
- прямые;
- косвенные;
- совокупные;
- совместные.
4. По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения:
- статические;
- динамические.
5. По условиям, определяющим точность результата:
- измерения первого класса - метрологические измерения;
- измерения второго класса - контрольно-поверочные;
- измерения третьего класса - рабочие (технические, механические).
Равноточные измерения - ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях с одинаковой тщательностью.
Примечание: прежде чем обрабатывать ряд измерений, необходимо убедиться в том, что все измерения этого ряда являются равноточными.
Неравноточные измерения – это ряд измерений какой-либо величины, выполненных различающимися по точности средствами измерений и (или) в разных условиях.
Многократное измерение - это измерение физической величины одного и того же размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, т.е. состоящее из ряда однократных измерений.
Многократные измерения характеризуются превышением числа измерений количества измеряемых величин. Обычно минимальное число измерений в данном случае больше трех. Преимущество многократных измерений в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерений. Следует дополнить, что с целью уменьшения погрешности измерения обычно проводят многократные равноточные измерения, т.е. измеряют N – количество раз одну и ту же величину одним и тем же средством измерения. При этом учитываемую погрешность измерения можно уменьшить на величину равную √N. Количество измерений, как правило, регламентируется методикой измерения. [6,10]
Однократное измерение - измерение, выполненное один раз, т.е. число измерений равно числу измеряемых величин.
Примечание: Во многих случаях на практике выполняются именно однократные измерения. Например, измерение конкретного момента времени по часам обычно производится один раз.
Практическое применение такого вида измерений всегда сопряжено с большими погрешностями, поэтому следует проводить не менее трех однократных измерений и находить конечный результат как среднее арифметическое значение.
Прямое измерение - измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Примеры - измерение массы на весах; температуры термометром; длины или диаметра детали микрометром; силы тока амперметром. [1,11,13]
Косвенное измерение - измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. [1] Самый простой пример – это измерение толщины стенки втулки путем измерения наружного и внутреннего диаметров и определение разности между ними, деленной на два.
Совокупные измерения - измерения нескольких одноименных величин, производимые одновременно при которых искомые значения величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях. Пример, нахождение масс отдельных гирь набора по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь, измерение калибра пробки гладкой на оптиметре, измеряется размер, погрешности формы; дополнительно определяется шероховатость рабочей поверхности на профилографе-профилометре. Все эти единицы измеряются в мм, мкм.
Совместные измерения - измерения двух или более не одноименных (разноименных) величин, проводимые одновременно для нахождения зависимости между ними. Пример - измерение резьбовой пробки на микроскопе; наружный, внутренний диаметры и шаг измеряются в мм, мкм, а угол профиля в град, мин. Часто применяют в области электротехники совокупные и совместные измерения.
Статические измерения - измерение величины, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения. Пример - измерение длины детали при нормальной температуре, измерение размеров земельного участка. При статических измерениях изменением величины во времени можно пренебречь.
Динамические измерения представляют собой зависимость измеряемой величины от времени. Пример – измерение износа деталей в период эксплуатации; выявление зависимости износа от времени.
Метрологические измерения проводят заводы-изготовители с целью определения метрологических характеристик вновь разработанного прибора, выдают системную погрешность прибора.
Контрольно-поверочные измерения проводятся с целью аттестации прибора или средства измерения и определения погрешности измерения. Пример: поверка гладкого калибра, поверка прибора.
Рабочие измерения - измерения на рабочих местах в процессе изготовления или готовой детали.
Методы измерений
Метод измерений – это прием или совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений.
Метод – это сочетание принципа измерения с его технической реализацией.
Методы измерений делятся:
1. По характеру определения результатов измерений:
- абсолютные;
- относительные.
- допусковые (пороговые) – термин электрических измерений;
2. По связи с объектом измерения:
- контактные,
- бесконтактные;
3. По использованию результатов измерения:
- комплексные;
- дифференцированные.
Абсолютные измерения основаны на прямых измерениях основных величин и (или) использовании значений физических констант. Пример: измерение длины штангенциркулем. При абсолютных измерениях настройка прибора на нуль заключена в самом приборе (настройка на нуль микрометров, штангенинструментов, микроскопов).
При относительных измерениях величину сравнивают с одноименной, играющей роль единицы или принятой за исходную. Пример: прибор устанавливается по плиткам, по эталону. В результате получают отклонение размера измеряемой детали от установленного (установочного) размера (рычажная скоба, индикаторный нутромер, оптиметр).
Контактный метод - метод, при котором деталь входит в контакт с измерительным наконечником прибора (штангенциркуль, оптиметр, индикаторные приборы).
Бесконтактный метод измерения - основан на том, что чувствительный элемент средства измерения не приводится в контакт с объектом измерения. Пример: измерение температуры в доменной печи пирометром.
При бесконтактном методе измерения на микроскопах измеряют теневое или световое сечение. Примеры: измерение элементов резьбового калибра на микроскопах БМИ, ММИ; измерение параметра шероховатости поверхности RZ на микроскопах МИС-11, ПСС-2. При измерении размеров и погрешностей макрогеометрии применяют методику теневого сечения, при измерении погрешностей микрогеометрии применяют методики светового свечения. При измерении на проекторе (например модели БП) применяют методику сравнения с эталоном или чертежом эталона - так называемый метод совпадений. Пример: измерение износа зуба зубчатого колеса.
При комплексном методе измерения по одному измеряемому параметру делается заключение о годности всей детали. Примеры: измерение среднего диаметра резьбы методом трех проволочек, измерение радиального биения венца зубчатого колеса на биениемере с целью заключения о кинематической точности и плавности колеса.
Дифференцированный метод - метод поэлементный, когда измеряют каждый параметр в отдельности и делают заключение о годности по каждому параметру отдельно. Пример – измерение элементов резьбового калибра пробки на микроскопе.
Данная классификация относится к геометрическим измерениям (линейные и угловые параметры). В других областях используется своя классификация измерений, например: в теплотехнических и электрических измерениях применяются следующие виды и методы измерений. Виды: прямые, косвенные, совокупные, совместные. Методы: абсолютный, относительный (сравнение с мерой: дифференциальный, нулевой, совпадений).
Метод сравнения с мерой – это метод измерений, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Пример – измерение напряжения постоянного тока на компенсаторе сравнением с известной ЭДС нормального элемента.
Дифференциальный метод – метод сравнения с мерой, в котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой. Пример – измерения, выполняемые при поверке мер длины (плиток) сравнением с эталонной мерой на компараторе или оптиметре.
Нулевой метод – метод сравнения с мерой, при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля. Пример – измерение электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием.
Метод совпадений – метод сравнения с мерой, при котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов.
В нормативных документах [1] даются определения и других методов измерений: метод непосредственной оценки; метод измерений замещением; метод измерений дополнением.
Метод замещения – метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. Пример: взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов.
Дата: 2019-02-19, просмотров: 296.