Элементы общей метрологии москва 2007 содержание




Скачать 345.45 Kb.
НазваниеЭлементы общей метрологии москва 2007 содержание
страница1/3
Дата публикации31.07.2013
Размер345.45 Kb.
ТипМетодическое пособие
pochit.ru > Химия > Методическое пособие
  1   2   3



МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ


ЭЛЕМЕНТЫ ОБЩЕЙ МЕТРОЛОГИИ

МОСКВА 2007


СОДЕРЖАНИЕ


Введение………………………………………………………………………

  1. Предмет и задачи метрологии. Основные принципы подхода к измерениям……………………………………………………………

  2. Физические величины………………………………………………..

    1. Размер физической величины……………………………..

    2. Измерительное преобразование……………………………

    3. Основные и производные величины. Размерность……….

  3. Общие вопросы теории измерений…………………………………

    1. Классификация измерений…………………………………

    2. Принципы, методы и методики измерений………………

    3. Средства измерений………………………………………

    4. Условия измерений………………………………………….

    5. Погрешности измерений……………………………………

  4. Передача размеров единиц физических величин……………………

    1. Эталоны физических величин……………………………..

    2. Передача размеров единиц физических величин ……….

  5. Погрешности средств измерений……………………………………

    1. Метрологические характеристики средств измерений…..

    2. Нормирование метрологических характеристик средств измерений……………………………………………………

    3. Классы точности средств измерений………………………

    4. Способы поверки средств измерений……………………..

Библиография…………………………………………………………………

3

4

7

7

8

8

10

10

11

13

16

17

19

19

19

21

21
22

23

23

25


Настоящее учебное пособие предназначено для студентов вечернего отделения, изучающих курс «Метрология. Стандартизация. Сертификация». Пособие содержит основные изучаемые вопросы по курсу «Метрология».

Пособие включает в себя 5 разделов: «1. Предмет и задачи метрологии. Основные принципы подхода к измерениям», «2. Физические величины», «3. Общие вопросы теории измерений», «4. Передача размеров единиц физических величин» и «5. Погрешности средств измерений». В конце каждого раздела приведен список вопросов для усвоения пройденного материала, которые войдут в экзаменационные вопросы по курсу.

Пособие содержит 25 страниц, 1 рисунок.

^ 1. Предмет и задачи метрологии. Основные принципы подхода к измерениям

Измерения постоянно сопровождают практическую дея­тельность человека. Чаще всего измеряют физические вели­чины: длину, массу, время и пр. Измерения необходимы при изучении природы, поскольку только посредством измерений можно узнать количественные характеристики исследуемых объектов. Можно сказать, что та или иная наука становится точной только тогда, когда благодаря измерениям она получа­ет возможность находить точные количественные соотноше­ния, выражающие законы природы.

Измерение это нахождение значения физической вели­чины опытным путем с помощью специальных технических устройств. При выполнении измерений всегда осуществ­ляется сравнение измеряемой величины с другой, подобной ей и принятой за единицу. При этом измеряемую величину всегда оценивают в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Это число называется значением физической ве­личины.

В соответствии с определением измерения в практическом плане процесс измерения физической величины представляет собой совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической вели­чины, и заключается в сравнении (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей. Цель этих операций — получение значения физической величины (или информации о ней) в форме, наиболее удобной для использования.

Так, в простейшем случае, прикладывая линейку с деле­ниями к какой-либо детали, сравнивают ее размер с едини­цей, хранимой линейкой, и, произведя отсчет, получают зна­чение величины (длины, высоты, толщины и других парамет­ров детали). С помощью измерительного прибора, например, микрометра, сравнивают размер величины, преобразованной в перемещение указателя, с единицей, хранимой шкалой этого прибора. В измерительном канале измерительной сис­темы также выполняется сравнение с хранимой единицей, при этом нередко оно происходит в закодированном виде.

Указанную совокупность операций можно назвать изме­рением, если при этом создан и реализуется ряд условий, а именно:

- возможность выделения измеряемой величины среди дру­гих величин;

- установление единицы, необходимой для измерения вы­деленной величины;

- материализация (воспроизведение или хранение) установ­ленной единицы техническим средством;

- сохранение неизменным размера единицы (в пределах ус­тановленной точности) как минимум на срок, необходи­мый для измерений.

Вопросами теории и практики измерений занимается мет­рология (это название происходит от греч. метрон — мера и логос — учение и может быть переведено как "учение о ме­рах"). В настоящее время в России принято следующее опре­деление метрологии:

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

Как видим, в определении метрологии используются поня­тия "единство измерений" и «точность измерений».

^ Единство измерений — состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погреш­ности измерений не выходят за установленные границы с за­данной вероятностью.

^ Точность измерений — качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины.

Отметим, что на практике единство измерений обеспечи­вается не всегда, в частности, оно не соблюдается в случае количественного химического анализа.

Выделяют теоретическую и прикладную метрологию.

Теоретическая метрология занимается созданием теорети­ческих основ метрологии. Она решает следующие задачи:

- создание и развитие теории измерений и теоретических основ измерительной техники;

- создание и совершенствование теоретических основ по­строения систем единиц и эталонов;

- разработка теории погрешностей, основанной на мате­матической статистике и теории вероятности;

- разработка общих принципов постановки и проведения измерительного эксперимента;

- разработка теоретических основ вновь возникающих и нестандартно развивающихся видов и областей измере­ний, таких, как измерение ионизирующих излучений, неравновесных процессов, измерения на субмикроуровне;

- создание научных основ количественной оценки пара­метров объектов и технологических процессов, разра­ботка научно обоснованных критериев оценки степени надежности, долговечности и безопасности изделий.

Прикладная метрология занимается вопросами практиче­ского применения в различных сферах деятельности резуль­татов исследований в рамках теоретической метрологии и положений законодательной метрологии. Ее задачами явля­ются:

- создание и совершенствование методов измерений;

- повышение точности измерений;

- пересмотр принципиальных основ создания эталонов;

- разработка методов и средств передачи размера единицы от эталона рабочим средствам измерений с минималь­ной потерей точности;

- обеспечение полной автоматизации всех поверочных ра­бот;

- развитие и совершенствование Национальных служб стандартных справочных данных и стандартных образ­цов свойств и состава веществ и материалов.

В большинстве стран, в том числе в России, мероприятия по обеспечению единства измерений и требуемой их точности устанавливаются законодательно. Законодательным обеспече­нием метрологической деятельности занимается законода­тельная метрология.

Итогом деятельности законодательной метрологии являют­ся различные документы, имеющие как обязательный харак­тер (законы, государственные стандарты (ГОСТы)), так и ре­комендательный. Заметим здесь, что термин "стандарт" в мет­рологии применяется только по отношению к документам, а не к веществам или изделиям.

Часто тот или иной раздел метрологии называют по отрас­ли, которую он обслуживает, хотя подобная классификация не вполне строга. Например, (практическую) метрологию в медицине называют "медицинской метрологией", в химии — "химической метрологией" и т.д. Настоящая книга в основ­ном посвящена измерениям в химии. Необходимость выделе­ния химической метрологии в отдельную область обусловлена тем, что измерения в химии (химический анализ) имеют су­щественные особенности.

Химическая метрология — раздел метрологии, занимаю­щийся измерениями в химии, главным образом в количест­венном химическом анализе.

Как любая точная наука, метрология имеет свои осново­полагающие принципы. В качестве таких принципов обычно постулируют следующие аксиомы.

^ Аксиома 1. Без априорной информации измерение невоз­можно.

Эта аксиома относится к ситуации до измерения и гово­рит о том, что мы не можем получить оценку интересующего нас свойства, ничего не зная о нем заранее. Отсюда вытекает, что необходимость в измерении вызвана дефицитом количе­ственной информации об изучаемом свойстве объекта и измерение направлено на уменьшение этого дефицита (ясно, что если об этом свойстве известно все, измерять ничего не нужно).

^ Аксиома 2. Измерение есть не что иное, как сравне­ние.

Это констатация того, что единственным способом полу­чения информации о каких-либо размерах является сравне­ние их между собой. Следствием этой аксиомы является не­обходимость введения эталонов физических величин и систе­мы передачи их размера к образцовым и рабочим средствам измерений.

^ Аксиома 3. Результат измерения без округления явля­ется случайным.

Данная аксиома относится к ситуации после измерения и отражает тот факт, что результат измерения всегда зависит от множества факторов, в том числе и случайных, точный учет которых невозможен в принципе. Отсюда вытекает, что для описания результатов измерений в полной мере необходимо использовать аппарат математической статистики.
Контрольные вопросы к разделу 1:

1. Дайте определение понятия «измерение» и перечислите условия измерения физической величины?

2. Перечислите цели и задачи теоретической и прикладной метрологии?

3. Назовите основополагающие принципы метрологии?
^ 2. Физические величины
2.1 Размер физической величины
Одним из фундаментальных понятий в физике, химии и метрологии является понятие "физическая величина".

^ Физическая величина — свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам (физическим сис­темам, их состояниям и происходящим в них процессам), но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Типичные физические величины - масса, время, температура и т.д. Из определения физической величины по­нятно, что любая физическая величина может проявляться в большей или меньшей степени, т.е. имеет количественную характеристику.

Одно и то же свойство физического объекта может быть выражено посредством разных величин. Например, степень нагретости тела можно охарактеризовать как температурой, так и средней скоростью движения молекул. Для удобства и обеспечения единства измерений для каждого свойства выби­рают одну характеристику, которую узаконивают соглаше­ниями и в дальнейшем только ее и используют.

Для того чтобы можно было установить различия в количе­ственном содержании в каждом конкретном объекте свойст­ва, отображаемого физической величиной, вводится понятие размера физической величины. В реальной жизни вместо «размер (массы, длины, количества вещества)» говорят обычно просто "масса, длина, количество вещества".

2.2 Измерительное преобразование
^ Измерительное преобразование — такое преобразование, при котором устанавливается взаимно-одно­значное соответствие между размерами двух величин, сохра­няющее для некоторого множества размеров преобразуемой величины (называемого диапазоном преобразования) все оп­ределенные для нее отношения и функции. Так, при измере­нии температуры в некотором интервале (диапазон преобра­зования) с помощью термопары (преобразователь) она преоб­разуется в эдс.

Преобразование осуществляется с помощью преобразова­теля.

Линейное преобразование - такое измери­тельное преобразование, при котором результат преобразова­ния ^ R увеличивается на ∆R, если преобразуемая величина Q увеличивается на Q; если же величина Q увеличивается на n∆Q,, то результат преобразования R увеличивается на n∆R (при условии, что все величины лежат в диапазоне преобра­зования).

Каждому размеру величины Q можно приписать положи­тельное действительное число q, которое показывает, во сколько раз данная величина больше размера физической ве­личины |Q|, принятого за единицу. Величину q называют чи­словым значением величины Q, а ее количественное выраже­ние в виде некоторого числа принятых для нее единиц

Q = q│Q│

значением физической величины. Предположим, размер длины (или просто длина) стола составляет 1,2 м (значение), тогда 1,2 — числовое значение. Отметим, что как размер, так и зна­чение физической величины в отличие от числового значения не зависят от выбора единиц.

^ Шкала физической величины— опреде­ленным образом построенная последовательность одноимен­ных физических величин различного размера.
2.3 Основные и производные величины. Размерность
Физические величины объективно взаимосвязаны. Связи между физическими величинами в общем виде выражают уравнениями физических величин. Выделяют группу величин (число которых в каждой области науки определяется разно­стью между числом независимых уравнений и числом входя­щих в них физических величин). Эти величины называются основными величинами, а соответствующие им единицы — ос­новными единицами. Вопрос о том, какие именно физические величины и единицы выбрать в качестве основных, не может быть решен теоретически. Их выбирают из соображений эф­фективности и целесообразности. В частности, в качестве ос­новных выбирают величины и единицы, которые могут быть воспроизведены с высокой точностью. Все остальные величи­ны и их единицы называются производными; они образуются с помощью основных величин и единиц с использованием уравнений физических величин.

Совокупность выбранных основных физических величин называется системой величин, совокупность единиц основных величин — системой единиц физических величин.

Описанный принцип построения систем физических вели­чин и их единиц был предложен Гауссом в 1832 г.

В ходе развития науки и техники появилось несколько систем физических величин, отличающихся между собой ос­новными единицами. В настоящее время общепринятой яв­ляется Международная система единиц (сокращенное обозна­чение СИ), хотя до сих пор из практических соображений широко используются и внесистемные единицы, а в теорети­ческой физике — так называемые естественные системы фи­зических величин. Основными преимуществами использова­ния единой системы СИ являются:

- универсальность;

- унификация единиц измерения;

- удобство практического использования единиц, в боль­шинстве случаев лежащих вблизи середины диапазона реально измеряемых величин;

- 0000-=-090—0щш (в большинстве основных уравнений при использовании единиц системы СИ коэффициенты рав­ны 1);

- простота изучения системы СИ (в частности, в ней раз­граничены сила и масса).

Формализованным отражением качественного различия физических величин является их размерность (dimension). Стандартное обозначение размерности — dim. Размерность основных физических величин записывают заглавными ла­тинскими буквами, соответствующими обозначениям вели­чин: dim l = L (длина); dim m = М (масса); dim t = Т (время) и т.д. Размерность остальных величин определяют через раз­мерности основных величин по формуле

dim Q = Lα · Mβ · Tγ·…,

где L, M, N, ... — размерности основных величин, α, β, γ, ... — показатели размерности, представляющие собой числа (0, це­лые или дробные), определяемые из уравнений физических величин.

Если все показатели размерности равны нулю, то величину называют безразмерной. Безразмерные величины бывают от­носительными (отношение двух величин с одинаковыми раз­мерностями) и логарифмическими (логарифм относительной величины). Так, относительная влажность воздуха — безраз­мерная относительная величина, а оптическая плотность рас­творов — безразмерная логарифмическая величина.
Контрольные вопросы к разделу 2:

  1. Дайте определение понятию «физическая величина»?

  2. Основные и производные физические величины: основные преимущества системы СИ?

  3. Определение размерности основных и производных физических величин.


  1   2   3

Похожие:

Элементы общей метрологии москва 2007 содержание icon1. основные термины,применяемые в метрологии
Законода­тельный характер метрологии обусловливает стандартизацию терминов и определений
Элементы общей метрологии москва 2007 содержание iconУрока обществознания по теме «Экономическое содержание собственности»
Данный урок можно отнести к типу комбинированного,т к в нём есть элементы урока предъявлений и изучения нового учебного материала,...
Элементы общей метрологии москва 2007 содержание iconМетодические указания по определению содержания фурановых производных...
Разработано: Научно-Исследовательский Институт Электроэнергетики (оао внииэ), г. Москва
Элементы общей метрологии москва 2007 содержание iconФедеральный закон «о некоммерческих организациях»
Федеральный фонд содействия развитию жилищного строительства Федеральные законы от 17. 05. 2007 n 82-фз, от 19. 07. 2007 n 139-фз,...
Элементы общей метрологии москва 2007 содержание iconМетодические указания ппо определению содержания ионола в трансформаторных...
Разработано: ОАО «Научно-исследовательский институт Электроэнергетики» (оао «внииэ»), г. Москва
Элементы общей метрологии москва 2007 содержание iconМетрология, стандартизация и сертификация ч. 1 «Основы метрологии»
Учебное пособие предназначено для студентов 2 курса всех специальностей митхт и содержит общеобразовательный материал по метрологии,...
Элементы общей метрологии москва 2007 содержание iconПояснительная записка   Статус документа рабочая программа по риторике...
Москва, «Просвещение», 2009 год; авторской программы «Детская риторика» под редакцией Т. А. Ладыженской; Москва, «Просвещение», 2007...
Элементы общей метрологии москва 2007 содержание iconКонтрольная работа по метрологии, стандартизации и сертификации Москва 2006г
Правила и нормы по метрологическому обеспечению единства измерений установлены в Законе РФ «Об обеспечении единства измерений» и...
Элементы общей метрологии москва 2007 содержание icon«Налоговые информационные системы» Москва 2007
Спирина М. А. Практикум по курсу «Налоговые информационные системы». / Московский государственный университет экономики, статистики...
Элементы общей метрологии москва 2007 содержание iconПринято Педагогическим Советом школы Протокол № от года
Данное положение разработано на основании Национального стандарта Российской Федерации «Услуги детям в учреждениях отдыха и оздоровления»,...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
pochit.ru
Главная страница