Роль метрологии в развитии конструирования, производства, естественных и технических наук

 

 

	УТВЕРЖДАЮ
	Начальник кафедры ОРЭ, к.т.н., доцент, подполковник внутренней службы ________________ Р.Н. Андреев «____» _____________ 2012 г.

 

 

ПЛАН-КОНСПЕКТ ЛЕКЦИОННОГО ЗАНЯТИЯ

по дисциплине «Технические средства измерений»

 

3. Классификация измерений

4. Основные характеристики измерений

5. Классификация средств измерения

Основные понятия:

изучить базовые понятия, роль метрологии в науке, средства измерения и их классификацию.

 

Межпредметные связи:

основные сведения из математики, физики, основ теории цепей.

Литература:

1. Метрология, стандартизация и сертификация: учебник для вузов [Текст] /В.М. Клевлеев, И.А. Кузнецова, Ю.П. Попов. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003. – 256 с.

2. Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах: учебник для вузов [Текст] / А.С. Сигов, Ю.Д. Белик, В.С. Верба и др. Под ред. В.И. Нефедова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. Шк., 2005. – 536 с.

3. Основы стандартизации, допуски, посадки и технические измерения: учебник [Текст] / В.Л. Соломахо, Б.В. Цитович.- Минск: Дизайн ПРО,2004.-296 с.

Ход занятия:	Время, мин.
1. Вводная часть: рапорт командира, проверка наличия личного состава, проверка готовности обучающихся к занятию; мотивационное обеспечение учебно-познавательной деятельности (установка на участие в работе; актуализация проблемы (знаний) и др.). Определение порядка работы на занятии и др.	5 мин.
2. Основная часть: Сообщение новых знаний преподавателем и усвоение их обучаемыми.	70 мин.
3. Подведение итогов проведенного занятия, ответ на вопросы обучаемых. Оценка работы обучающихся.	5-7 мин.
4. Формирование домашнего задания: постановка вопросов для самопроверки и перечня заданий из учебника. Цели домашнего задания: чтение учебной литературы (основной, дополнительной, справочной), конспектирование, решение задач, подготовка к экзамену, зачету.	2-3 мин.
5. Организационное завершение занятия (сбор раздаточного дидактического материала, рапорт командира группы).	2-3 мин.

 

Тема № 1. Основные понятия и определения, применяемые в метрологии. Классификация измерений и средств измерений

Вопрос 1. Основные понятия и определения метрологии.

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

В зависимости от решаемых задач различают три раздела метрологии: теоретический, законодательный и прикладной.

Под измерением понимают познавательный процесс, заключающийся в сравнении путем физического эксперимента данной физической величины с известной физической величиной, принятой за единицу измерения.

РМГ 29-99 трактует физическую величину как одно из свойств физического объекта, в качественном отношении общее для многих физических объектов, а в количественном - индивидуальное для каждого из них.

Физические величины - это измеренные свойства физических объектов и процессов, с помощью которых они могут быть изучены.

По условиям, определяющим точность результата, измерения делят на три класса:

- измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники;

- контрольно-поверочные измерения, выполняемые с заданной точностью;

- технические измерения, погрешность которых определяется метрологическими характеристиками средств измерений.

Технические измерения определяют класс измерений, выполняемых в производственных и эксплуатационных условиях, когда точность измерения определяется непосредственно средствами измерения.

Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности известны с заданной вероятностью. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разное время, с использованием различны методов и средств измерении, а также в различных по территориальному расположению местах.

Единство измерений обеспечивается их свойствами: сходимостью результатов измерений; воспроизводимостью результатов измерений; правильностью результатов измерений.

Сходимость - это близость результатов измерений, полученных одним и тем же методом, идентичными средствами измерений, и близость к нулю случайной погрешности измерений.

Воспроизводимость результатов измерений характеризуется близостью результатов измерений, полученных различными средствами измерений (естественно одной и той же точности) различными методами.

Правильность результатов измерений определяется правильностью как самих методик измерений, так и правильностью их использования в процессе измерений, а также близостью к нулю систематической погрешности измерений.

Точность измерений характеризует качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины, т.е. близость к нулю погрешности измерений.

Процесс решения любой задачи измерения включает в себя, как правило, три этапа: подготовку, проведение измерения (эксперимента) и обработку результатов. В процессе проведения самого измерения объект измерения и средство измерения приводятся во взаимодействие.

Средство измерения – техническое устройство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики.

Результат измерения – значение физической величины, найденное путем ее измерения. В процессе измерения на средство измерения, оператора и объект измерения воздействуют различные внешние факторы, именуемые влияющими физическими величинами.

Эти физические величины не измеряются средствами измерения, но оказывают влияние на результаты измерения. Несовершенство изготовления средств измерений, неточность их градуировки, внешние факторы (температура окружающей среды, влажность воздуха, вибрации и др.), субъективные ошибки оператора и многие другие факторы, относящиеся к влияющим физическим величинам, являются неизбежными причинами появления погрешности измерения.

Мерой точности измерения является погрешность измерения.

Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Под истинным значением физической величины понимается значение, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующие свойства измеряемого объекта.

Основные постулаты метрологии: истинное значение определенной величины существует и оно постоянно; истинное значение измеряемой величины отыскать невозможно. Отсюда следует, что результат измерения математически связан с измеряемой величиной вероятностной зависимостью.

Поскольку истинное значение есть идеальное значение, то в качестве наиболее близкого к нему используют действительное значение. Действительное значение физической величины - это значение физической величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что может быть использовано вместо него. На практике в качестве действительного значения принимается среднее арифметическое значение измеряемой величины.

Рассмотрев понятие об измерениях, следует различать и родственные термины: контроль, испытание и диагностирование.

Контроль – частный случай измерения, проводимый с целью установления соответствия измеряемой величины заданным пределам.

Испытание - воспроизведение в заданной последовательности определенных воздействий, измерение параметров испытуемого объекта и их регистрация.

Диагностирование – процесс распознавания состояния элементов объекта в данный момент времени. По результатам измерений, выполняемых для параметров, изменяющихся в процессе эксплуатации, можно прогнозировать состояние объекта для дальнейшей эксплуатации.

Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерения.