Классификация методов измерений. Метод непосредственной оценки и методы сравнения с мерой.

Классификация методов измерений. Метод непосредственной оценки и методы сравнения с мерой.

1. Метод непосредственной оценки - значение измеряемой величины находят непосредственно по индикатору прибора.

2. Метод сравнения с мерой

а) дифференциальный - на измерительное устройство действует разность между измеряемой величиной и мерой.

б) нулевой - действие образцовой ФВ доводят до разности = 0.

в) метод замещения - измеряемую величину заменяют образцовой величиной, добиваясь такого же показания прибора (самый точный метод, т.к. результат берется с меры и погрешность прибора не сказывается).

г) метод совпадения - разность, между измеряемой величиной и воспроизводимой мерой, измеряют используя совпадения отметок шкал и периодических сигналов (штангенциркуль).

д) метод противопоставления – измеряемая величина и образцовая одновременно воздействуют на прибор сравнения, который устанавливает соотношение между ними (весы).

 

Классификация средств измерений. Их характеристики.

1. Мера - СИ предназначенное для воспроизведения физич. величин заданного размера а) однозначные (гиря) б) многозначные (линейка)

2. Измерительные преобразователи – средства измерений, предназначенные для выработки сигнала, изменяющего информацию в форме удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающегося непосредственному восприятию наблюдателя.

Бывают первичные, промежуточные, передающие, масштабные, также преобразователи электрич. величин в эл. и неэл. в эл., также аналоговые, ЦП, АЦП, ЦАП.

3. Устройство сравнения с мерой – предназначено для сравнения измерения с мерой.

4. Комплектующие средства измерений

а) измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для выработки сигнала, измеряемой информации в форме удобной для восприятия человеком.

б) измерительная установка - совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, расположенных в одном месте и предназначенных для выработки сигналов в форме удобной для человека. (для массовых технологических измерений)

в) измерительная система - совокупность средств измерений, соединенных каналами связи, предназначенных для выработки сигналов изменяющих информацию в форме удобной для автоматической обработки, передачи и использовании АСУ.

 

Классификация погрешностей.

По форме выражения

1.абсалютные (∆х= х-х_ист ≈ х-х_д.)- не может в полной мере служить показателем точности измерения.

2. относительные (чаще в %) - есть отношение абсолютной погрешности к действительному или измеренному значению измеряемой величины - δх=∆х/х_ист ≈ ∆х/х_д

3. относительная приведенная - δх=∆х/х_норм

( max значение шкалы).

По причине возникновения

1. инструментальная (погрешность СИ)

2. методическая – за счет несовершенства метода измерений.

3. личностная.

4. установки.

5. внешняя (внеш. условия: Т, влажность).

От поведения измеряемой величины

1. статическая (Хвход=постоянно).

2. динамическая (Хвх=переменная).

По условиям измерений

1. основная (при н.у.).

2. дополнительная (за границами н.у.).

3. эксплуатационная (рабочая=сумме 1. И 2.)

По характеру зависимости (∆x=±(a+b*x))

1. а – аддитивная погрешность.

2. b – мультипликативная.

По характеру проявления

1. Систематические (∆_с) -составляющая погрешности, которая остается постоянной или закономерно изменяется при измерении одной и той же величины в одних и тех же условиях.

2. Случайные (∆_сл) - составляющая погрешности, которая при повторных измерениях в одних и тех же условиях изменяется случайным образом.

3. грубые (промахи) – результат явно не соответствует ожидаемому.

 

Электромеханические приборы: магнитоэлектрической системы, электромагнитной, электродинамической систем, электростатической системы. Принципы действия, уравнения шкалы, области применения, условные обозначения на шкале.

(также называются аналоговыми) – показания которого являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины.

Состоят из:

1. измерительная цепь – набор элементов, кот. управляет функциями преобразователя (R,L,C и т.д.)

2. измерительный механизм – преобразователь э/м энергии в угол поворота вращающейся части (стрелки)

3. отсчетное устройство

4. успокоитель – уменьшает колебания стрелки (бывает воздушным, водяным, токовым)

5. корректор – устройство, кот. позволяет установить стрелку на нужное положение (например, на ноль)

6. ориентир – позволяет плавно передвигать стрелку (по сути закороток)

Существует много разновидностей систем.

1. Магнито-электрическая система. Вращающий момент за счет постоянного магнита и маг. поля катушки с током в зазоре этого магнита. Уравнение шкалы:

В – маг. индукция магнита, S*w - маг. индукция катушки (площадь на число витков). Измеряет среднее значение тока.

Достоинства - высокая чувствительность, высокая точность, слабое влияние внешних полей.

Недостатки – не работает на НЧ, малая перегрузочная способность.

Применяют в электронных приборах.

2. Электромагнитная система. Вращающий момент за счет взаимодействия одного или нескольких ферромагнитных сердечников подвижной части и магнитного поля неподвижной катушки.

Измеряет действительное значение тока.

.

Достоинства – возможны большие перегрузки, простота конструкции, измерение постоянного тока.

Недостатки – малая точность, низкая чувствительность

Применяется в большинстве считовых радиоприборах.

3. Электродинамическая система. Вращающий момент за счет взаимодействия магнитных полей неподвижной и подвижной катушек с током. Можно измерять фазу, ток, напряжение (измеряет действительное знечение).

где коэффициент взаимной индуктивности между неподвижной и подвижной катушками

Достоинства – применение в НЧ, простота. Недостатки – малая перегрузочная способность, влияние внешних полей.

Применяется в области силовой промышленности.

4. Ферродинамическая система:

Вращающий момент возникает в результате взаимодействия подвижной катушки с током и магнитного поля, создаваемого неподвижной катушкой.

Ферродинамические измерительные механизмы отличаются от электродинамических тем, что у них неподвижная катушка расположена в сердечнике из ферромагнитного материала.

Достоинства:

1. предназначены для работы в условиях вибрации, тряски и ударов.

2.независимость от внешних магнитных полей (т.к. сильное собственное поле).

3.большой вращающий момент (позволяет использовать их в качестве самопишущих приборов).

Недостатки:

1.низкая точность

2.большое самопотребление мощности

3. чувствительны к влиянию колебаний частоты

Применяются для измерения токов, напряжений, мощности в цепях постоянного и

переменного тока (амперметры, вольтметры, ваттметры).

5. Электростатическая система. Вращающий момент за счет взаимодействия двух систем заряженных полупроводников, одна из которых неподвижна.

 

Измеряет действительное значение напряжения.

Достоинства – малое потребление энергии, слабая чувствительность к частоте и форме напряжения, возможность измерения больших напряжений.

Недостатки – слабая чувствительность, сильное влияние внешних полей.

Применяется для измерения больших напряжений, на частотах до 100 МГц.

11. Обработка результатов прямых многократных равноточных измерений. Идентификация закона распределения случайной величины. Критерий Пирсона. Измерения – Х1,Х2...Хn – вариационный ряд. Делается несколько измерений, чтобы уменьшить случ. погр. (сист. погр. при этом не уменьшается).

Алгоритм обработки:

1. Исключение сист. П.

2. Упорядочивание вариационного ряда.

3. Оценка П.:

Для норм.распр. –

среднее значение

для равномерного – центр вар.ряда (Xmax+Xmin)/2). Теперь надо идентифицировать закон рапр. Для реальных измерений заранее считают, что распр.норм.

4. Определение з-на распр-я:

а) построение гистограмм (Обозначим через ki число тех результатов, которые отклонились от среднего < x> на величину Δx= ih. Отложив по оси абсцисс величину абсолютных погрешностей Δx, а по оси ординат значения k, получим ступенчатый график, называемый гистограммой)

б) выдвижение гипотезы

в) принятие решения

5. устранение промахов (если они есть) – назначается цензорский интервал Рд (обычно Рд=0.95) если (Xi-Xсред)/S>t_н, то это промах, t_н – нормированное выборочное отклонение нормального закона распр. (функция от Рд и n), если n<100, удаление промахов производится итеративно (по одному).

6. Определение результата:

а) среднеквадратическое отклонений погрешности (СКО)

б) СКП результата

т.е.

В результате СКП нашего результата (ср.ариф.) в корень из n раз меньше, чем погрешность каждого измерения.

5. ищем границу доверительного интервала

6. Запись результата:

Критерий Пирсона (для n > 50):

распределение Пирсона (величина отклонения теоретического и практического)

 

Основные понятия и положения «Закона об обеспечении единства измерений»

Принят Государственной Думой 11 июня 2008 года. Одобрен Советом Федерации 18 июня 2008 года

1. Целями закона являются:

1) установление правовых основ обеспечения единства измерений в РФ;

2) защита прав и интересов граждан от отрицательных последствий недостоверных измерений;

3) обеспечение потребности граждан в получении достоверных и сопоставимых результатов измерений, используемых в целях защиты жизни и здоровья граждан, охраны окружающей среды, животного и растительного мира, обеспечения обороны и безопасности государства;

4) содействие развитию экономики РФ и научно-техническому прогрессу.

2. закон регулирует отношения, возникающие при выполнении измерений, установлении и соблюдении требований к измерениям, единицам величин, эталонам единиц величин, стандартным образцам, СИ, применении стандартных образцов, методик измерений, а также при осуществлении деятельности по обеспечению единства измерений, предусмотренной законодательством РФ об обеспечении СИ.

3. Сфера гос. регулирования обеспечения единства измерений распространяется на измерения, к которым установлены обязательные требования и которые выполняются при осуществлении:

1) деятельности в области здравоохранения;

2) ветеринарной деятельности;

3) деятельности в области охраны окружающей среды;

4) деятельности по обеспечению безопасности при чрезвычайных ситуациях;

5) работ по обеспечению безопасных условий и охраны труда;

6) производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта;

7) торговли и товарообменных операций, выполнении работ по расфасовке товаров;

8) государственных учетных операций;

9) услуг почтовой связи и учете объема оказанных услуг электросвязи операторами связи;

10) деятельности в области обороны и безопасности государства;

11) геодезической и картографической деятельности;

12) деятельности в области гидрометеорологии;

13) банковских, налоговых и таможенных операций;

Эталоны.

Для обеспечения единства измерений следует иметь средства измерений, воспроизводящие и хранящие размеры единиц физических величин, а также передавать эти единицы рабочим средствам измерений. Воспроизведение физических величин с высшей точностью осуществляют с помощью эталонов единиц физических величин, обеспечивающих единообразие мер и единство измерений.

В зависимости от назначения различают несколько видов эталонов. Первичным называют эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы физической величины с наивысшей в стране точностью. Специальные эталоны воспроизводят единицу в особых условиях, в которых первичный эталон неработоспособен. Например, первичный эталон ЭДС воспроизводит единицу напряжения на постоянном токе. Эталоны ЭДС для диапазонов частот 20 Гц...30 МГц и 30МГц...3 ГГц являются специальными. Эталоны, воспроизводящие единицу одной и той же физической величины в различных диапазонах частот, значительно отличаются по своей структуре и могут строиться на различных принципах измерений.

Первичные или специальные эталоны, официально утверждённые в качестве исходных для страны, называют государственным. Прикладная метрологическая деятельность осуществляется обычно с помощью вторичных эталонов, эталонов-свидетелей, эталонов сравнения и рабочих эталонов.

Эталон-свидетель служит для проверки сохранности государственного эталона или его замены в случае порчи или утраты. Эталон сравнения предназначен для передачи воспроизводимого первичным эталоном размера при сличении (сравнении) эталонов, которые не могут быть сличены друг с другом из-за невозможности их перевозки.

Поверка и калибровка СИ

Поверка СИ – совокупность действий, выполняемых для определения погрешностей СИ и их соответствия регламентированным значениям метрологических характеристик.

Система государственных испытаний СИ в настоящее время осуществляется как система мероприятий, осуществляемых с целью управления качеством СИ, выпускаемых в обращение, включающая:

1) метрологическую экспертизу технических заданий на разработку СИ,

2) государственные приемочные испытания СИ, намеченных к серийному выпуску или ввозу из-за границы партиями

3) государственные контрольные испытания образцов выпускаемых и периодически ввозимых из-за границы партиями СИ

метрологическую аттестацию СИ единичного производства, проводимую аттестацию стандартных образцов состава и свойств веществ

4) Организацию и проведение государственных испытаний обеспечивают Госстандарт и его территориальные органы. При положительных результатах государственных испытаний дается разрешение на серийный выпуск СИ. Тип средств измерений, утвержденных к выпуску, вносится в государственный реестр. Таким образом, государственные испытания являются формой утверждения стандартизованных средств измерений

1. Средства измерений, предназначенные для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, до ввода в эксплуатацию, а также после ремонта подлежат первичной поверке, а в процессе эксплуатации - периодической поверке. Применяющие средства измерений в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений юридические лица и индивидуальные предприниматели обязаны своевременно представлять эти средства измерений на поверку.

2. Поверку средств измерений осуществляют аккредитованные в установленном порядке в области обеспечения единства измерений юридические лица и индивидуальные предприниматели.

3. Правительством Российской Федерации устанавливается перечень средств измерений, поверка которых осуществляется только аккредитованными в установленном порядке в области обеспечения единства измерений государственными региональными центрами метрологии.

4. Результаты поверки средств измерений удостоверяются знаком поверки и (или) свидетельством о поверке. Конструкция средства измерений должна обеспечивать возможность нанесения знака поверки в месте, доступном для просмотра. Если особенности конструкции или условия эксплуатации средства измерений не позволяют нанести знак поверки непосредственно на средство измерений, он наносится на свидетельство о поверке.

5. Порядок проведения поверки средств измерений, требования к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке устанавливаются федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в области обеспечения единства измерений.

6. Сведения о результатах поверки средств измерений, предназначенных для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, передаются в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений проводящими поверку средств измерений юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями.

7. Средства измерений, не предназначенные для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, могут подвергаться поверке в добровольном порядке.

49. Технические регламенты (TP). Их содержание и применение, порядок разработки и принятия ТР.

Под техническим регламентом понимается документ, устанавливающий обязательные для применения и исполнения требования к объектам технического регулирования.

Технический регламент может быть принят:

международным договором Российской Федерации, ратифицированным в порядке, установленным законодательством;

межправительственным соглашением;

федеральным законом;

указом Президента Российской Федерации;

постановлением Правительства Российской Федерации.

Технические регламенты принимаются в целях:

обеспечения безопасности жизни, здоровья и имущества граждан, имущества физических и юридических лиц, государственного или муниципального имущества;

обеспечения охраны окружающей среды, жизни или здоровья животных и растений;

предупреждения действий, вводящих в заблуждение приобретателей.

Принятие технических регламентов в иных целях не допускается.

Объектами технических регламентов являются:

продукция;

связанные с требованиями безопасности к продукции процессы ее проектирования, (включая изыскания), производства, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации.

Технический регламент должен содержать необходимые требования к указанным объектам, обеспечивающие выполнение целей технического регламента. Состав этих требований является исчерпывающим, и они имеют прямое действие на всей территории Российской Федерации. Требования, не включенные в технические регламенты, не являются обязательными для исполнения и применения. Иными словами, в технических регламентах концентрируются все требования, обеспечивающие безопасность и направленные на защиту прав приобретателей.

Предписывающие технические регламенты содержат конкретные требования к продукции. При установлении требований в предписывающих технических регламентах непосредственно в виде конкретных характеристик могут возникнуть ряд проблем: перегруженность деталями, уязвимость при пересмотре международных требований,сложность и длительность внесения изменений.

Основное преимущество основополагающих технических регламентов заключается в возможности принятия разных технических решений при условии, что результаты оценки соответствия будут эквивалентными, обеспечивая тем самым гибкость для изготовителей, которые могут демонстрировать соответствие достигнутых результатов и внедрять новые технологии.

Классификация методов измерений. Метод непосредственной оценки и методы сравнения с мерой.

1. Метод непосредственной оценки - значение измеряемой величины находят непосредственно по индикатору прибора.

2. Метод сравнения с мерой

а) дифференциальный - на измерительное устройство действует разность между измеряемой величиной и мерой.

б) нулевой - действие образцовой ФВ доводят до разности = 0.

в) метод замещения - измеряемую величину заменяют образцовой величиной, добиваясь такого же показания прибора (самый точный метод, т.к. результат берется с меры и погрешность прибора не сказывается).

г) метод совпадения - разность, между измеряемой величиной и воспроизводимой мерой, измеряют используя совпадения отметок шкал и периодических сигналов (штангенциркуль).

д) метод противопоставления – измеряемая величина и образцовая одновременно воздействуют на прибор сравнения, который устанавливает соотношение между ними (весы).