Лабораторная работа по "Метрологии"

Отчет по лабораторной работе №1.

Цель работы: Ознакомится с основными положениями международной системы единиц физических величин, овладение практическими приемами воспроизведения линейных размеров высокой точности, видами и методами измерений, приобретение навыков использования технических средств для измерения линейных размеров.

 Методика проведения лабораторной работы: Используя учебно-методический материал изучим основные положения международной системы единиц физических величин, виды и методы измерений, технические средства для измерения линейных размеров.

 

      Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

      Мера физической величины - это средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.

     Физическая величина - характеристика одного из свойств физического объекта, общая в качественном отношении многим объектам, но в количественном отношении индивидуальная для каждого объекта.

       Значение физической величины - это оценка физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц (основное уравнение измерений):

       Действительное значение физической величины - это значение физической величины, найденное экспериментальным путем настолько близкое к истинному значению, что может его заменить.

Единство измерений заключается в том, что результаты измерений выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений не выходят за установленные пределы с заданной вероятностью. Обеспечение единства измерений в стране входит в обязанности метрологических служб.

 

1.1 Возникновение  и развитие единиц физических величин. Возникновение метрической системы мер.

В разное время  в различных странах применяли  в качестве исходных мер части  тела человека или окружающие человека предметы: ячменное зерно, волос верблюда и др. Древнерусская система мер длины (XI - XII в.в.) состояла из следующих мер: верста, сажень, локоть, пядь.

С развитием  международной торговли возникла необходимость  договориться о единых системах измерения.

В 1790 году во Франции  была создана комиссия для выработки  единых мер для всех стран и народов. Эта комиссия приняла в качестве единицы длины, величину, связанную непосредственно с нашей планетой. В качестве такой единицы длины было предложено считать длину одной десятимиллионной части четверти меридиана Земли.

Одновременно  с созданием единицы длины была принята единица массы. Масса 0,001 м (1 дм³) чистой воды при температуре наибольшей плотности воды (+4° С) была названа килограммом. В 1872 году была изготовлена гиря из сплава (платина 90% и иридий 10%) диаметром 39 мм и такой же высоты, соответствующая массе в 1 кг.

                            Последние достижения в области  науки и техники позволили  воспроизводить величину в 1 метр на специальных уникальных установках, выражая ее через длину световой волны атома криптона-86 с 1960 по 1982 годы, а с 1983 года через скорость света в вакууме. Это позволило воспроизводить величину в 1 метр с предельно достижимой в настоящее время точностью.

1.2 Международная  система единиц (SI)

Таблица 2. Множители  и приставки, используемые для образования наименований и обозначений десятичных кратных и дольных единиц СИ

Десятичный  множитель	Приставка	Между-народное	В России	Десятичный  множитель	Приставка	Между-народное	В России
1024	иотта	Y	И	10-1	деци	d	с
1021	зета	Z	З	10-2	санти	c	д
1018	экса	E	Э	10-3	милли	m	М
1015	пета	P	П	10-6	микро	µ	мк
1012	тера	T	Т	10-9	нано	n	н
109	гига	G	Г	10-12	пико	p	п
106	мега	M	М	10-15	фемто	f	ф
103	кило	k	к	10-18	атто	a	а
102	гекто	h	г	10-21	зепто	z	з
101	дека	da	да	10-24	иокто	y	и

 

Определение основных единиц международной системы (SI) дано ниже.

Единица длины (метр) - длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды.

Единица массы (килограмм) - масса, равная массе международного прототипа килограмма.

Единица времени (секунда) - продолжительность 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Единица силы электрического тока (ампер) - сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум нормальным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади круглого поперечного сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызывает между проводниками силу взаимодействия, равную 2-10⁷ Н на каждый метр длины.

Единица термодинамической температуры (Кельвин) — 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды. Допускается использовать также шкалу Цельсия.

Единица силы света (кандела) - сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540-10¹² Гц, энергетическая сила свота которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Единица количества вещества (моль) - количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в углероде - 12 массой 0,012 кг.

1.3 Меры  для измерения линейных размеров

По конструктивному  признаку меры можно разделить на концевые и штриховые. Концевые меры длины — это однозначные меры, а штриховые меры – многозначные:

Меры длины  рабочие

Однозначные:-концевые

*цилиндрические

*брусковые

Многозначные:-штриховые

*штангенинструменты

*линейки

*рулетки

*брусковые меры

 

1.3.1. Меры длины концевые плоскопараллельные.

 

       Наиболее точным  средством измерения, а также основой поддержания единства измерений в машиностроении являются меры длины концевые плоскопараллельные (ГОСТ 9038-90). Они серийно выпускаются инструментальной промышленностью России и представляют собой прямоугольные параллелепипеды с двумя плоскими и взаимно параллельными измерительными поверхностями, обработанными с высокой точностью.

 

 

Поверка - это определение погрешностей средств измерений и установление их пригодности к применению.

Проверять можно  выполнение каких-либо требований, приказов, постановлений и т. д.

От первичного эталона единица длины передается на рабочие эталоны, которые представляют собой концевые меры длины, выполненные из кварца. Далее от рабочих эталонов единица длины передается на образцовые концевые меры длины с 1-го до 5-го разрядов, выполненные из хромистой стали.

Вывод: В ходе лабораторной работы мы ознакомились с основными положениями международной системы единиц физических величин, овладели практическими приемами воспроизведения линейных размеров высокой точности, видами и методами измерений, приобрели навыки использования технических средств для измерения линейных размеров.

 

Лабораторная  работа №2.

Оценка  результатов измерения  скорости чтения.

Цель: Оценить скорость чтения.

Методика проведения эксперимента: Открываем методичку, определяем репрезентативность, выбираем страницы для чтения, используя секундомер проводим измерения скорости чтения. Каждую страницу читаем 3 раза, фиксируем результаты секундомера в таблицу 1.

Таблица 1. Результаты наблюдения

№ наблюдения	Х i, с	Х̅ - X i	(X̅– X i)2	примечание
1 2             3 3	117   115   119	-1 +1 -3	1      1    9	-
1 2            5 3	105   104   103	+11  +12  +13	121   144     169	8, 5
1 2             7 3	128 126 125	-12  -10  -9	144      100      81	-
Итого:			770

Расчеты:

Среднеквадратическое  время чтения: X̅ =115, 8≈116 

Среднеквадратическое  отклонение:

;

д=3,27

_{Относительная погрешность:} = 3,27•3,56= 11,64

                                                   = 3,56 с;

Время чтения: Х=

Максимальное время чтения: X_max=127,44

Минимальное время чтения: X_min= 104,16

Вывод: С вероятностью 0,99 %, скорость чтение страницы составляет 115,8±9,8 с. Анализ показывает, что наибольшее отклонение при чтении листа №2. Это связано с сильной загруженность текста таблицами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Звездаков В. П. «Физические величины, методы и средства их измерений: Методические указания к лабораторной работе №1 курса «Метрология, стандартизация и сертификация», АлтГТУ  им. И.И.Ползунова, Барнаул, 2009.
2. Колчков В. И. «Метрология, стандартизация и сертификация» Учебное пособие-М, 2011,-С. 393-394