Метрология. Основные понятия

Министерство образования и  науки РФ

 

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

 

Кафедра СЭиТД

 

 

 

 

 

 

 

Контрольно - курсовая работа

по дисциплине «Стандартизация, сертификация и метрология»

 

Тема: «Метрология. Основные понятия.»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил      студент  гр. 760481

Гуськова А.А.

 

 

 

Проверил                                Светличный А.А. 

 

 

 

 

 

 

 

Тула 2013

Содержание

Введение                                                                                                        3

1. Метрология в современном понимании                                         4

1. Физические величины                                                        5

2. Международная система единиц                                      6

3. Виды измерений                                                                      7

4. Методы измерений                                                                 9

5. Характеристики средств измерения                               10

6. Классы точности средств измерения                              11

7. Проверка средств измерений                                          12

8. Государственный контроль за средствами измерений 13

9. Испытания и утверждение средств измерений             16

10. Систематические, прогрессирующие и случайные погрешности                                                                       18

Заключение                                                                                            22

Список использованных источников                                                23

 

Введение

В физике и технике единицы измерения (единицы  физических величин), используются для  стандартизованного представления  результатов измерений. Численное  значение физической величины представляется как отношение измеренного значения к некоторому стандартному значению, которое и является единицей измерения. Число с указанием единицы  измерения называется именованным.

Различают базовые единицы измерения, которые  определяются с помощью эталонов, и производные единицы, определяемые с помощью базовых. Выбор величины и количества базовых единиц измерения  может быть произвольным и определяется только традициями или соглашениями. Существует большое количество различных  систем единиц измерения, которые различаются  выбором базовых единиц измерения.

Государство, как правило, законодательно устанавливает  какую-либо систему единиц. Метрология непрерывно работает над улучшением единиц измерения и базовых единиц и эталонов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Метрология в современном понимании

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

Единство  измерений предполагает, что результаты измерений выражены в указанных единицах и погрешности известны с заданной вероятностью.

Для качественного  выполнения процесса измерений и  обеспечения требуемой точности показаний измерительных приборов необходимо так организовать измерительное  дело, чтобы обеспечить единообразие измерений, т.е. совпадение результатов  измерений, производимых в разных местах разными приборами.

Под единообразием средств измерений понимают градуировку их в указанных единицах и соответствие нормам их метрологических свойств.

В метрологии рассматривают:

- единицы  физических величин и их системы,  методы и средства измерений;

- общую  теорию измерений;

- основы  обеспечения единства и единообразия  средств измерений;

- эталоны  и образцовые средства измерений;

- методы  передачи размеров единиц от  эталонов или образцовых средств  измерений рабочим средствам  измерений.

Основной  целью метрологического обеспечения  в строительстве является повышение  качества возводимых зданий и сооружений и эффективности организации  и управления строительно-монтажным  производством. В частности отметим, что количественная оценка качества монтажа и стабильности технологических  процессов предполагают наличие  достоверной информации, получаемой посредствам измерений показателей  качества продукции.

Поэтому оснащение монтажных участков средствами измерений, содержание их в исправном  состоянии - необходимая предпосылка, достоверности результатов контроля качества строительной продукции.

1. Физические величины

Физическая  величина является понятием как минимум  двух наук: физики и метрологии. По определению  физическая величина представляет собой  некое свойство объекта, процесса, общее  для целого ряда объектов по качественным параметрам, отличающееся, однако, в  количественном отношении (индивидуальная для каждого объекта). Есть целый  ряд классификаций, созданных по различным признакам. Основными  из них является деления на:

1) активные  и пассивные физические величины - при делении по отношению  к сигналам измерительной информации. Причем первые (активные) в данном  случае представляют собой величины, которые без использования вспомогательных  источников энергии имеют вероятность  быть преобразованными в сигнал  измерительной информации. А вторые (пассивные) представляют собой  такие величины, для измерения  которых нужно использовать вспомогательные  источники энергии, создающие  сигнал измерительной информации;

2) аддитивные (или экстенсивные) и неаддитивные (или интенсивные) физические  величины - при делении по признаку  аддитивности. Считается, что первые (аддитивные) величины измеряются  по частям, кроме того, их можно  точно воспроизводить с помощью  многозначной меры, основанной на  суммировании размеров отдельных  мер. А вторые (неаддитивные) величины  прямо не измеряются, так как  они преобразуются в непосредственное  измерение величины или измерение  путем косвенных измерений. В  1791 г. Национальным собранием  Франции была принята первая  в истории система единиц физических  величин. Она представляла собой  метрическую систему мер. В  нее входили: единицы длин, площадей, объемов, вместимостей и веса. А в их основу были положены две общеизвестные ныне единицы: метр и килограмм.

В основу своей методики ученый заложил три  основные независимые друг от друга  величины: массу, длину, время. А в  качестве основных единиц измерения  данных величин математик взял миллиграмм, миллиметр и секунду, поскольку  все остальные единицы измерения  можно с легкостью вычислить  с помощью минимальных. Так, на современном  этапе развития выделяют следующие  основные системы единиц физических величин:

1) система СГС (1881 г.);

2) система МКГСС (конец XIX в.);

3) система МКСА (1901 г.)

2. Международная система единиц

СИ (SI, фр. Systиme International d'Unitйs) (Система Интернациональная) -- международная система единиц, современный вариант метрической  системы. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире, как в повседневной жизни, так  и в науке и технике. Тем  не менее, в большинстве научных  работ по электродинамике используется Гауссова система единиц, из-за ряда недостатков системы СИ. В частности, в системе СИ напряжённость и  индукция имеют разную размерность: возникает т. н. диэлектрическая  проницаемость вакуума, что лишено физического смысла.

В настоящее  время СИ принята в качестве основной системы единиц большинством стран  мира и почти всегда используется в области техники, даже в тех  странах, в которых в повседневной жизни используются традиционные единицы. В этих немногих странах (например, в США) определения традиционных единиц были изменены -- они стали  определяться через единицы СИ.

Названия  единиц СИ пишутся со строчной буквы, после обозначений единиц СИ точка  не ставится, в отличие от обычных  сокращений.

3. Виды измерений

Измерения как экспериментальные процессы весьма разнообразны. Это объясняется множеством экспериментальных величин, различным характером измерения величин, различными требованиями точности измерения и другие.

Наиболее распространена классификация видов измерений  в зависимости от способа обработки  экспериментальных данных. В соответствии с этой классификацией измерения  делятся на прямые, косвенные, совместные и совокупные.

Косвенное измерение - измерение, при котором искомое значение величины находится на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

· сопротивление резистора  находим на основании закона Ома  подстановкой значений силы тока и  напряжения, получаемых в результате прямых измерений. (Проводим прямое измерение  напряжения, проводим прямое измерение  тока, потом на основании полученных ДВУХ чисел получаем косвенное "измерение" сопротивления)

Замечания (касается РФ)

Проблема данного определения  в том, что под такую трактовку  понятия "Косвенного измерения" попадают любые программные расчеты на ЭВМ. Это не гипотетическая ситуация - ВНИИМС выпустил соответствующие  МИ 2955-2010,МИ3290-2010,МИ3286. МИ 2955-2010 это "Типовая  методика аттестации программного обеспечения  средств измерений". Теперь, все  программное обеспечение АИИС (автоматизированные информационно-измерительные системы), обрабатывающее результаты измерений  считается выполняющим "косвенные (или совокупные) измерения" и  требует фиксации, аттестации, поверки. Под "фиксацией" в данных методиках  испытаний (МИ) понимают расчет контрольных  сумм файлов, и при любых изменениях контрольных сумм необходимо перепроверять  и переаттестовывать систему. Под  подобную трактовку попадают любые программы, связанные с расчетами за электроэнергию, газ, воду, тепло и т.д. Естественно, поверку и аттестацию предполагается выполнять не бесплатно.

Совместное измерение -- одновременное измерение нескольких не одноимённых величин, для нахождения зависимости между ними. При этом решается система уравнений.

· определение зависимости  сопротивления от температуры. При  этом измеряются не одноимённые величины, по результатам измерений определяется зависимость.

· определение зависимости  тока от напряжения: меняем напряжение, и смотрим, как при этом меняется ток, проводим соответствующие измерения  меняющихся напряжения и тока, получаем зависимость тока от напряжения, а  потом определяем, что это за зависимость, и все ее параметры.

Совокупное измерение - это проведение ряда измерений (чаще всего прямых, но, вообще-то, измерения из ряда могут быть любыми - вспомните, как получаются сложные функции в математике) нескольких величин одинаковой размерности в различных сочетаниях, после чего искомые значения величин находятся решением системы уравнений. Число уравнений при этом должно быть равно числу измерений.

· измерение сопротивления  резисторов, соединённых треугольником. При этом измеряется значение сопротивления  между вершинами. По результатам  определяются сопротивления резисторов.

· определение масс гирь набора гирь (1, 2, 2, 5) кг с использованием одной эталонной гири 1 кг и компаратора  масс ("весов", предназначенных  для определения разности масс двух грузов). Компилируют, например:

- эталон с гирей 1 кг  из набора; - эталон + гирю 1 кг из  набора с гирей 2 кг из набора; - эталон + гирю 1 кг из набора с  другой гирей 2 кг из набора; - гири 1 + 2 + 2 кг из набора с оставшейся  гирей 5 кг из набора.