Лекции по метрология

(за задочни студенти)

Частаз. Основи на метрологията

Метрология– наука за измерванията, методите и средствата за осигуряване на тяхното единство и необходимата точност.

Единство на измерванията– резултатите са изразени в законови единици и са установени допустимите грешки.

Метрологията определя как правилно да се извършват измерванията, следователно тя е основна наука.

В Руската федерация има около 1,5 милиарда измервателни уреди (MI).

Официално началото на държавното участие в метрологията в Русия се счита за 1893 г., когато е създадена Главната камара на мерките и теглилките. Той беше ръководен от D.I. Менделеев. Смятан е за първия метролог в Русия.

През 1930 г. е създаден Държавният стандарт на СССР. Сега работата в Руската федерация се ръководи от Росстандарт. Подразделения на Държавната метрологична служба (SMS) на Росстандарт:

Научни метрологични центрове и изследователски институти;

Пилотни инсталации;

Издателства, образователни институции;

Териториални органи (регионални);

Метрологични служби на органи на управление и юридически лица (всяко предприятие има метрологична служба).

Има три области в метрологията:

1. Законодателна(разработване на нормативни документи, изпитване на средства за измерване, одобрение на типа на средства за измерване, тяхната проверка, калибриране, сертифициране, метрологичен контрол и надзор).

2. Фундаментален или научен(разработване на нови методи за измерване, средства за измерване, методи за обработка на резултатите от измерванията, определяне на грешки).

3. Практически или приложни.

Основни закони на метрологията:

„За осигуряване на еднаквост на измерванията“

„Относно техническото регулиране“.

Основни метрологични термини и определения

Физическо количество (PV)- едно от свойствата на физически обект, което е общо в количествено отношение за много физически обекти, различни по количествена стойност.

Разлика: PV има мерна единица.

Пример за PV: ток, напрежение, ...

PV размер– количествено съдържание на ФВ в даден обект.

PV стойност– количествена оценка на ФВ под формата на определен брой единици от дадена ФВ.

PV модул– PV, на който по дефиниция се дава стойност равна на единица.

Измерване– намиране на PV стойности експериментално с помощта на специални технически средства.

Точност на измерванията– степента на приближаване на резултатите от измерването до истинската стойност на измерваната величина. Числено оценено с помощта на грешки.

Грешка в измерването– отклонение на резултата от измерването от действителната (истинската) стойност на измерваната величина.

Реална стойност– стойност, определена експериментално (чрез стандартни измервателни уреди) и толкова близка до истинската стойност, че може да се приеме за нея.

Истинският смисъл– стойност, която идеално отразява, качествено и количествено, съответното свойство на даден физически обект.

Измервателни уреди (MI)– технически средства, използвани при измерванията и имащи стандартизирани грешки (клас на точност).

Мерни единици. Единични системи

Всички първи мерни единици са били свързани с човешкото тяло или някои широко разпространени предмети.

Така че в Русия за измерване на дължина:

- педя– разстоянието между палеца и средния пръст;

- аршин– 4 педя;

- лакът;

В Англия:

- инч(от 1324 г.!) – три кръгли сухи ечемични зърна, положени по дължина;

- крак- 12 инча;

- Двор– 3 фута.

През 1496 г. е създаден стандартът на двора - месингова осмоъгълна пръчка.

С развитието на измерванията бяха изобретени нови мерни единици и проблемът със сравнимостта на резултатите стана остър.

Така в електротехниката до 1870 г. в света са използвани 15 мерни единици за съпротивление, осем за напрежение, пет за ток и т.н. През 1881 г. се провежда Първият международен електротехнически конгрес, на който се обръща голямо внимание на въпроса за общите мерни единици.

Историята познава няколко международни системи от мерни единици.

От 1963 г. повечето страни, включително Русия, са използвали система SI. Той включва седем основни величини (метър, килограм, секунда, ампер, келвин, кандела, мол), две допълнителни (радиан и стерадиан) и много производни (ом, ват, херц, волт и др.).

Някои видове дейности на Росстандарт

1. SI типово одобрение.

Необходимо е за производството и пускането на нови видове измервателни уреди или за вноса им от чужбина.

Процедурата за одобрение включва:

Задължителни SI тестове;

Вземане на решение за одобрение на типа SI;

Регистрацията му;

Издаване на сертификат (бивш сертификат) за одобрение на тип SI.

Одобреният тип измервателни уреди подлежи на включване в Държавния регистър на измервателните уреди, поддържан от Росстандарт. Знакът за одобрение на типа SI се прилага към SI на одобрения тип и експлоатационните документи.

Знак за типово одобрение SI

2. SI проверка. Проверката на средствата за измерване се състои в установяване от Държавната миграционна служба на годността на средствата за измерване за използване въз основа на експериментално определени метрологични характеристики и потвърждаване на тяхното съответствие с установените изисквания (предимно класа на точност, посочен върху средствата за измерване).

Проверката на средствата за измерване се извършва в акредитиран изпитвателен център (лаборатория), сертифициран като верификаториндивидуален.

Има проверки:

Първичен, след изработка;

Периодични (в експлоатация, например веднъж годишно);

както и извънредни, ревизионни, експертни.

Знак за проверка (холографски)

За осигуряване на еднаквост на измерванията в страната има Държавна схема за проверка. Той е инсталиран, за да осигури правилното прехвърляне на размерите на единиците от стандарти към работещи SI. Схемата е одобрена от Росстандарт.

Стрелките на диаграмата показват кои по-малко точни измервателни уреди трябва да бъдат проверени за измервателни уреди на дадено ниво. Така че, според стандарта SI от 1-ва категория, трябва да се провери например стандарт SI от 2-ра категория, както и работещ SI с най-висока точност.

Стандартните измервателни уреди могат да се използват само за проверка, докато работещите могат да се използват за всякакви измервания. Класът на точност на еталонното устройство трябва да бъде 5 пъти по-висок от този на проверени(понякога е позволено 3 пъти). На всеки етап от прехвърлянето на размерите на единиците се регулира методът на прехвърляне.

Схема за държавна проверка

Задължителната проверка на средствата за измерване се определя от обхвата на тяхното приложение. Законът на Руската федерация „За осигуряване на единството на измерванията“ съдържа списък от тях. Това са военни и космически технологии, медицина, търговия, записване на рекордни резултати в спорта и др.

Ако обхватът на приложение на този SI не е включен в горния списък, тогава по време на работа той се проверява доброволно или се калибрира.

Процедурата за калибриране е подобна на процедурата за проверка, но може да се извършва не само от държавни метрологични служби, но и от служби на юридически лица, ако имат право на това (акредитация).

3. Лицензиранедейности по производство, ремонт и продажба на средства за измерване.

Лицензът е документирано разрешение, издадено от органа на държавната метрологична служба на определената му територия на юридическо или физическо лице за извършване на дейности по производство, ремонт и продажба на средства за измерване.

Лицата, които кандидатстват за лиценз за производство на средства за измерване, трябва да притежават сертификат за одобрение на типа средство за измерване. Едновременно с това се проверява наличието на помещения, подходящо оборудване и измервателни уреди, нивото на подготовка на персонала и др.

4. SI сертифициране– е доброволно.

Сертификационни знаци

а) – доброволно

б) – задължително.

Методи за измерване

Методът на измерване (MI) е техника или набор от техники за сравняване на измерена величина с нейната единица.

МИ се делят на методи за директна оценка, когато измерената стойност се определя от четящото устройство на измервателния уред (например ток от амперметър) и методи за сравнение с мярка, когато в процеса на измерване се установи равенство или определена връзка с мярката. защото Тъй като в процеса на измерване участва мярка, точността на измерванията с помощта на методите от втората група е възможно да бъде много по-висока от тази на първата, въпреки че процесът на измерване може да бъде по-сложен.

Има методи за едновременно и многовременно сравнение с мярка.

Най-известният метод за едновременно сравнение е нула. При измерване с този метод ефектът от измереното количество А хна индикатора се намалява до нула чрез противодействие на известно количество А 0 . При което А х = А 0 .

Сред методите за многовременно сравнение, помислете за метода заместване. Според него премерено А хзаменен с познат А 0 , и промяна А 0 веригата се възстановява до предишното си състояние (например вместо резистор Р хвъв веригата се поставя хранилище за съпротивление и чрез промяна на съпротивлението му Р 0 възстановете предишния ток във веригата. При което Р х = Р 0 ).

Техники за измерване

Като се има предвид фактът, че грешката на измерване зависи не само от класа на точност, но и от други причини, които се определят от избрания метод и процедура на измерване (условия на измерване; грешка, въведена от оператора и т.н.), техники за измерване (MVI ) се създават.

MVI е набор от конкретно описани операции, чието изпълнение осигурява получаване на резултати от измерване с установени показатели за точност.

Всъщност MVI предписва технологичния процес на измерване (установява метода и процедурата за измервания, условията за тяхното извършване, изискванията към помещенията, оборудването и оператора, правилата за обработка на резултатите от измерванията, определяне на грешките).

Видове измервания

1. Според метода за получаване на резултатите от измерването:

- прав– измервания, при които желаната стойност на дадена величина се получава директно от измервателния уред (например намиране на напрежение от показанията на волтметър).

- непряк– измервания, при които желаната стойност на дадено количество се намира въз основа на известна връзка между това количество и количествата, подложени на директни измервания (например намиране на съпротивление с помощта на закона на Ом от измерено напрежение и ток).

Съвместни - измервания на две или повече различни величини, взети едновременно, за да се намери връзката между тях (например измервания на съпротивление и температура).

2. Въз основа на естеството на зависимостта на измереното количество от времето се разграничават измерванията статиченИ динамичен.

3. Въз основа на броя на еквивалентните (еднаква точност) измервания се разграничават измерванията един пътИ многократни. Предимството на множеството е значително намаляване на влиянието на случайни фактори върху грешката на измерване.

Измервателни инструменти

Измерващ инструмент(SI) - техническо средство, предназначено за измервания и имащо стандартизирани метрологични характеристики.

Основни групи SI:

1. Мерки (стандарти).Стандартите са мерки с висока точност.

Мерки - SI, предназначени да съхраняват и възпроизвеждат физическа величина с определен размер с определена точност.

Първичните стандарти възпроизвеждат фотоволтаични модули с най-висока точност. Например основният стандарт за време в Руската федерация осигурява грешка от не повече от една секунда на 500 хиляди години. От първичния стандарт размерът се прехвърля към стандарти за копиране, а от тях към битови стандарти (виж диаграмата за проверка).

2. Измервателни инструменти(IP) - измервателни уреди, предназначени да генерират сигнал за измервателна информация във форма, удобна за възприемане от наблюдател.

Въз основа на формата на измервателната информация се прави разлика между аналогови (включително стрелка) и цифрови инструменти.

Има IP индикация (резултатът се чете) и запис (резултатът се записва от устройството).

По характер на приложение: стационарни (панели) и преносими (лабораторни).

3. Измервателни инсталации– стационарни инсталации, съдържащи няколко измервателни устройства (например инсталация за тестване на амперметри и DC волтметри съдържа захранващи устройства, еталонни инструменти, резистори в термостат и друго оборудване).

4. Преобразуватели– измервателни уреди, проектирани да генерират измервателни информационни сигнали във форма, удобна за предаване, по-нататъшно преобразуване, обработка или съхранение, но неподлежаща на пряко възприемане от наблюдател.

Основни групи:

Едромащабни, затихващи или усилващи измервателния сигнал (измервателни трансформатори, делители на напрежение, усилватели и др.);

Филтри, които разделят сигнала от шума;

Аналогово-цифрови преобразуватели;

Преобразуватели на неелектрически величини в пропорционални на тях електрически величини (сензори).

5. Измервателни системи- набор от функционално комбинирани мерки, измервателни уреди, преобразуватели, компютри и други технически средства, разположени в различни точки на контролирания обект с цел измерване на няколко физически величини, характерни за този обект и генериране на измервателни сигнали за различни цели.

6. Аксесоари за измерване– устройства, които гарантират безопасност и лекота на измерване.

7. Виртуални инструменти– състоят се от персонален компютър със софтуер и вградена аналогово-цифрова платка за събиране на данни.

Грешки

SI грешките са разделени:

В зависимост от условията на възникване, основни и допълнителни;

В зависимост от промяната във времето на измерваната величина на статична и динамична;

В зависимост от стойността на измерваната величина, адитивни и мултипликативни;

Според модела на проявите - систематични и случайни.

SI грешките могат да бъдат изразени числено като абсолютни, относителни и намалени.

Основен– SI грешка при използване при нормални условия;

Допълнителен– възникващи в допълнение към основната при използване на SI в условия, когато въздействащите величини (температура, влажност и др.) излизат извън установените граници.

Статично– при измерване на величина, която не се променя във времето.

Динамичен– при измерване на променяща се във времето величина.

Добавка– независимо от размера на измерената стойност.

Мултипликативен– нарастваща с увеличаване на измерената стойност.

Систематичен– постоянно или редовно променящо се.

Случаен– променя се на случаен принцип.

Абсолютно– SI грешка, изразена в единици на измерваната величина.

Това е разликата между показанията на инструмента хи реална стойност х д измерено количество:

.

Изменение– абсолютна грешка, взета с обратен знак. При добавяне на корекцията с хОказва се х д .

Относително:

.

Относителната грешка е по-информативна от абсолютната грешка, т.к има връзка към четенето на устройството.

дадени:

,

Където х нравен на границата на измерване.

Клас на точност SI

Класът на точност (K) е обобщена характеристика на точността на SI, изразена чрез границите на допустимите грешки.

За аналоговите ПИ класът на точност се изразява с едно число, за цифровите – с две числа под формата на отношение.

За аналоговите:

.

Тези. Класът на точност показва максимално възможната намалена грешка. Съответствието на устройството с това условие се проверява по време на проверката.

Например за стрелкови амперметри и волтметри се задават следните Ks:

0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0.

,

Където х– показания на приборите.

За цифровите инструменти класът на точност се изразява като c/d, например: 0,1/0,05.

В такъв случай:

,

Където х ДА СЕ– крайна стойност на избрания диапазон на измерване.

Стандартизирани метрологични характеристики

измервателни уреди

Метрологичната характеристика (MC) е характеристика на едно от свойствата на SI, влияеща върху резултата от измерването и неговата грешка.

По време на проверката (калибриране) на измервателните уреди се определят действителните стойности на MX и се сравняват с установените стандарти.

MX е стандартизиран за нормални работни условия.

1. Грешка– основен MX. Максимално допустимата грешка на SI се определя от неговия клас на точност.

2. Собственконсумирани от управляваната верига мощност(колкото по-малко, толкова по-добре, тъй като включването на SI във веригата не трябва да нарушава неговия работен режим).

3. Работен честотен диапазон (честотен диапазон).

За измервателните уреди MX включва също:

- диапазон на четене– диапазон на стойностите на скалата на инструмента, ограничен от началната и крайната стойност на скалата;

- обхват на измерване– диапазон от стойности на величина, в рамките на които се нормализират границите на допустимата грешка (по клас на точност). Границите на обхвата на измерване на скалата са подчертани с точки, ако не съвпадат с началните и крайните стойности на скалата.

- чувствителност(например за амперметър това е броят на деленията на ампер);

- стойност на разделението– обратна чувствителност на MX (за амперметър това е броят ампери на деление).

Местни схеми за проверка

За проверка на амперметри и волтметри с класове на точност 1.0 и повече обикновено се използва методът на директно сравнение с референтно устройство. Методът се основава на едновременни измервания с проверени и стандартни инструменти. Грешката се определя като разликата в показанията, като референтните показания се приемат за действителната стойност на измерената стойност.

Границата на измерване на референтното устройство се избира да бъде малко по-голяма от границата на проверяваното устройство, но не повече от 25%. Класът на точност на еталонното устройство трябва да бъде 5 пъти по-висок от този на проверяваното устройство. (пример: за проверка на устройства от класове 1.0 е подходящо стандартно устройство от клас 0.2).

Проверката се извършва при всички цифрови знаци на скалата на проверяваното лице (с изключение на нула) с две възможности за промяна на тока (напрежението): с увеличение („нагоре“ по скалата) със спиране на всяка цифрова маркировка. След това - също "надолу" по скалата.

За да се оцени съответствието на устройството с посочения върху него клас на точност, получените стойности на намалената грешка трябва да се сравнят с него. Ако всички стойности
, тогава устройството отговаря на класа на точност. Ако поне една стойност  надвишава ДА СЕ– изводът е обратен.

Напомняне: амперметрите са свързани последователно по време на проверката, а волтметрите са свързани паралелно един на друг.

Въпроси за изпита по метрология

за задочници

ч.аз. Основи на метрологията

Метрология. Основни термини и определения. Метрологични услуги в страната.

Одобрение на типа средство за измерване. Проверка. Лицензиране.

Методи за измерване. Техники за измерване. Видове измервания.

Измервателни инструменти. Техните метрологични характеристики.

Грешки при измерване.

Класове на точност.

Проверка на амперметри и волтметри.

ч.II. Електрически измервания

Измервателни инструменти.

Аналогови измервателни уреди. Общи възли. Обозначения на циферблата.

Шунти, допълнителни резистори, делители на напрежение.

Трансформатори за измерване на ток и напрежение.

Магнитоелектрически устройства.

Омметри. Схема.

Електродинамични устройства. Диаграма на ватметър.

Осцилоскопи с катодни лъчи.

Начало > Резюме

Метрология, стандартизация и сертификация

(бележки от лекции) източник /authors/avtor-neizvesten-3/metrology.html 1. Общи въпроси на основите на метрологията и измервателната техника В практическия живот хората се занимават с измервания навсякъде. На всяка стъпка има измервания на такива величини като дължина, обем, тегло, време и др. Измерванията са един от най-важните начини хората да разбират природата. Те предоставят количествено описание на света около нас, разкривайки на хората моделите, действащи в природата. Всички отрасли на технологията не биха могли да съществуват без цялостна система за измерване, която определя всички технологични процеси, техния контрол и управление, както и свойствата и качеството на продуктите. Клонът на науката, който изучава измерванията, е метрологията. Думата "метрология" се образува от две гръцки думи: metron - мярка и logos - учение. Буквалният превод на думата „метрология“ е изследване на мерките. Дълго време метрологията остава предимно описателна наука за различните мерки и връзките между тях. От края на 19 век, благодарение на напредъка на физическите науки, метрологията получава значително развитие. Основна роля в развитието на съвременната метрология като една от науките за физическия цикъл изигра Д. И. Менделеев, който ръководи вътрешната метрология в периода 1892 - 1907 г.В съответствие с ГОСТ 16263-70 „Метрология. Термини и определения": метрологияе наука за измерванията, методите и средствата за осигуряване на тяхното единство и начините за постигане на необходимата точност. Единство на измерванията- състояние на измерванията, при което техните резултати са изразени в законови единици и грешките на измерване са известни с дадена вероятност. Единството на измерванията е необходимо, за да могат да се сравняват резултатите от измерванията, направени на различни места, по различно време, с помощта на различни методи и измервателни уреди. Точност на измерваниятахарактеризиращи се с близостта на техните резултати до истинската стойност на измерваната величина. Точността е реципрочната на грешки(обсъдено по-долу). Измервателна техникае практическа, приложна област на метрологията. Измеримите величини, с които се занимава метрологията, са физически величини, т.е. величини, включени в уравненията на експерименталните науки (физика, химия и др.), участващи в разбирането на света емпиричен(т.е. експериментално) начин. Метрологията прониква във всички науки и дисциплини, занимаващи се с измервания, и е единна наука за тях. Основните понятия, с които оперира метрологията са следните: - физическа величина; - единица физическа величина; - система от единици на физически величини; - размер на единица физическа величина (прехвърляне на размера на единица физическа величина); - средства за измерване на физически величини; - стандартен; - образцов измервателен уред; - работен измервателен уред; - измерване на физична величина; - метод на измерване; - резултат от измерване; - грешка при измерване; - метрологично обслужване; - метрологично осигуряване и др. Нека дефинираме някои основни понятия: Физическо количество– характеристика на едно от свойствата на физически обект (явление или процес), общо в качествено отношение за много физически обекти, но количествено индивидуално за всеки обект (т.е. стойността на физическото количество може да бъде за един обект определено число пъти повече или по-малко, отколкото за другия). Например: дължина, време, електрически ток. Единица за физическа величина– физическа величина с фиксиран размер, на която условно се приписва числова стойност, равна на 1, и се използва за количествено изразяване на хомогенни физични величини. Например: 1 m е единица дължина, 1 s е единица време, 1A е единица електрически ток. Система от единици за физични величини– набор от основни и производни единици на физични величини, формирани в съответствие с приетите принципи за дадена система от физични величини. Например: Международната система от единици (SI), приета през 1960 г. В системата от единици за физически величини има основни единици на системата от единици(в SI – метър, килограм, секунда, ампер, келвин). От комбинацията на основните единици се образуват производни единици(скорост - m/s, плътност - kg/m 3). Чрез добавяне на инсталирани префикси към основните единици се формират множество (например километър) или субкратни (например микрометър) единици. В исторически план първата система от единици за физически величини е метричната система от мерки, приета през 1791 г. от френското Национално събрание. Това все още не беше система от единици в съвременния смисъл, но включваше единици за дължина, площ, обем, капацитет и тегло, които се основаваха на две единици: метър и килограм. През 1832 г. немският математик К. Гаус предлага метод за изграждане на система от единици като набор от основни и производни. Той конструира система от единици, в която за основа са взети три произволни независими една от друга единици - дължина, маса и време. Всички останали единици могат да бъдат определени с помощта на тези три. Такава система от единици, свързани по определен начин с трите основни, Гаус нарича абсолютна система. Той взе милиметър, милиграм и секунда като основни единици. Впоследствие с развитието на науката и технологиите се появяват редица системи от единици за физични величини, изградени на принципа, предложен от Гаус, базирани на метричната система от мерки, но различаващи се една от друга в основните единици. Нека разгледаме най-важните системи от единици от физически величини. GHS система. Системата от единици за физични величини GHS, в която основните единици са сантиметърът като единица за дължина, грамът като единица за маса и секундата като единица за време, е създадена през 1881 г. MKGSS система. Използването на килограма като единица за тегло, а впоследствие и като единица за сила като цяло, води в края на 19 век до формирането на система от единици за физически величини с три основни единици: метър - единица дължина, килограм-сила - единица сила и секунда - единица време. MCSA система. Основите на тази система са предложени през 1901 г. от италианския учен Джорджи. Основните единици на системата ISS са метър, килограм, секунда и ампер. Наличието на редица системи от единици от физически величини, както и значителен брой несистемни единици, неудобствата, свързани с преизчисляването при преминаване от една система от единици към друга, изискваха унификация на мерните единици. Разрастването на научно-техническите и икономическите връзки между различните страни наложи такова обединение в международен мащаб. Необходима е единна система от единици за физични величини, практически удобна и обхващаща различни области на измерване. В същото време той трябваше да запази принципа на кохерентност (равенство на единство на коефициента на пропорционалност в уравненията на връзката между физическите величини). През 1954 г. Десетата генерална конференция по мерки и теглилки установи шест основни единици (метър, килограм, секунда, ампер, келвин, кандела + мол). Системата, основана на шестте основни единици, одобрени през 1954 г., е наречена Международна система от единици, съкратено SI (SI - началните букви на френското име Systeme International). Утвърден е списък от шест основни, две допълнителни и първи списък от двадесет и седем производни единици, както и представки за образуване на кратни и подкратни.В Руската федерация системата SI се регулира от GOST 8.417-81. Размер на физическата единица– количествено определяне на единица физична величина, възпроизведена или съхранена от измервателен уред. Размерът на основните единици на SI се определя от дефиницията на тези единици от Генералната конференция по мерки и теглилки (GCPM). По този начин, в съответствие с решението на XIII CGPM, единицата за термодинамична температура, келвин, е определена равна на 1/273,16 от термодинамичната температура на тройната точка на водата. Възпроизвеждането на единици се извършва от национални метрологични лаборатории, като се използват национални стандарти. Разликата между размера на единицата, възпроизведена от националния стандарт, и размера на единицата, както е определен от CGPM, се установява по време на международни сравнения на стандарти. Запазен размер на единицата примерен (OSI)или работници (RSI)измервателни уреди, могат да бъдат установени по отношение на националния първичен еталон. В този случай може да има няколко етапа на сравнение (чрез вторични стандарти и OSI). Измерване на физична величина- набор от операции за използване на техническо средство, което съхранява единица физическа величина, състояща се от сравнение (явно или косвено) на измереното количество с неговата единица, за да се получи това количество в най-удобния за използване вид. Принцип на измерване– физическо явление или ефект, залегнал в основата на измерванията с помощта на един или друг вид измервателен уред. Примери: - прилагане на ефекта на Доплер за измерване на скоростта; - прилагане на ефекта на Хол за измерване на индукция на магнитно поле; - използване на гравитацията при измерване на маса чрез претегляне. Видове измервания По характера на зависимостта на измерваната величина от времетоизмерванията се разделят на: статичен, при които измерената величина остава постоянна във времето; динамичен, при което измерената величина се изменя и не е постоянна във времето. Статичните измервания са например измервания на размерите на тялото, постоянно налягане, електрически величини във вериги със стабилно състояние, динамични - измервания на пулсиращи налягания, вибрации, електрически величини при условия на преходен процес. По метод за получаване на резултатите от измерванетоделят се на: прави; непряк; кумулативен; става. Директен- това са измервания, при които желаната стойност на физична величина се намира директно от експериментални данни. Директните измервания могат да бъдат изразени с формулата , където е желаната стойност на измереното количество, а е стойността, получена директно от експериментални данни. При директните измервания измерената величина се подлага на експериментални операции, които се сравняват с мярката директно или с помощта на измервателни уреди, калибрирани в необходимите единици. Примери за прави линии са измерване на дължина на тялото с линийка, маса с помощта на везни и др. Непряк- това са измервания, при които желаното количество се определя въз основа на известна връзка между това количество и количествата, подложени на директни измервания, т.е. Те измерват не реално определяното количество, а други, които са функционално свързани с него. Стойността на измерваната величина се намира чрез изчисляване по формулата , където е функционалната зависимост, която е предварително известна, а е стойността на директно измерените величини. Примери за косвени измервания: определяне на обема на тяло чрез преки измервания на неговите геометрични размери, намиране на електрическото съпротивление на проводник по неговото съпротивление, дължина и площ на напречното сечение. Индиректните измервания се използват широко в случаите, когато желаното количество е невъзможно или твърде трудно за директно измерване, или когато директното измерване дава по-малко точен резултат. Тяхната роля е особено голяма при измерване на величини, които са недостъпни за директно експериментално сравнение, например измерения от астрономически или субатомен ред. Агрегат- това са измервания на няколко едноименни величини, направени едновременно, при които желаната величина се определя чрез решаване на система от уравнения, получена чрез директни измервания на различни комбинации от тези величини. Пример за кумулативни измервания е определянето на масата на отделните тежести в комплект (калибриране с помощта на известната маса на една от тях и резултатите от директни сравнения на масите на различни комбинации от тежести). Става- това са измервания на две или няколко величини с различни имена, направени едновременно, за да се намерят зависимости между тях. Пример е измерването на електрическото съпротивление при 20 0 C и температурните коефициенти на измервателен резистор въз основа на директни измервания на неговото съпротивление при различни температури. Методи за измерване Метод на измерванее метод за експериментално определяне на стойността на физическа величина, т.е. набор от физични явления и измервателни инструменти, използвани при измерванията.

Метод на пряка оценкасе състои в определяне на стойността на физическо количество с помощта на четящото устройство на измервателно устройство с директно действие. Например измерване на напрежение с волтметър. Този метод е най-често срещаният, но неговата точност зависи от точността на измервателния уред. Метод на сравнение с мярка - в този случай измерената стойност се сравнява със стойността, възпроизведена от мярката. Точността на измерване може да е по-висока от точността на пряката оценка. Има следните видове метод за сравнение с мярка: Контрастен метод, при които измерената и възпроизвежданата величина едновременно влияят върху сравнителното устройство, с помощта на което се установява връзката между величините. Пример: Измерване на тегло с помощта на лостова везна и набор от тежести. Диференциален метод, при които измервателният уред се влияе от разликата между измерената стойност и известната стойност, възпроизведена от мярката. В този случай балансирането на измерената стойност с известна не се извършва напълно. Пример: Измерване на постоянно напрежение с помощта на дискретен делител на напрежение, източник на референтно напрежение и волтметър. Нулев метод, при което резултантният ефект от влиянието на двете величини върху сравнителното устройство се довежда до нула, което се записва от високочувствително устройство - нулев индикатор. Пример: Измерване на съпротивлението на резистор с помощта на мост с четири рамена, при който спадът на напрежението върху резистор с неизвестно съпротивление се балансира от спада на напрежението върху резистор с известно съпротивление. Метод на заместване, при което измереното количество и известно количество се свързват алтернативно към входа на устройството и стойността на измереното количество се оценява от две показания на устройството и след това чрез избиране на известно количество се гарантира, че и двете показания съвпада. С този метод може да се постигне висока точност на измерване с високо прецизна мярка на известно количество и висока чувствителност на устройството. Пример: точно, прецизно измерване на малко напрежение с помощта на високочувствителен галванометър, към който първо се свързва източник с неизвестно напрежение и се определя отклонението на показалеца, а след това с помощта на регулируем източник с известно напрежение, същото отклонение на показалецът е постигнат. В този случай известното напрежение е равно на неизвестното. Метод на съответствие, при който разликата между измерената стойност и стойността, възпроизведена от мярката, се измерва чрез съвпадение на скални знаци или периодични сигнали. Пример: измерване на скоростта на въртене на част с помощта на мигаща строб лампа: наблюдавайки позицията на маркировката върху въртящата се част в моментите на мигане на лампата, скоростта на частта се определя от известната честота на миганията и изместването на марката. Измервателни инструменти Измерващ инструмент- техническо средство (или комплекс от него), предназначено за измервания, имащо стандартизирани метрологични характеристики, възпроизвеждащо и (или) съхраняващо единица физическа величина, чийто размер се приема за постоянен в рамките на установената грешка и за известен интервал от време . от метрологични целиизмервателните уреди се разделят на: - работещи измервателни уреди, предназначени за измервания на физически величини, които не са свързани с прехвърляне на единичния размер към други измервателни уреди. RSI са най-многобройните и широко използвани. Примери за RSI: електромер - за измерване на електрическа енергия; теодолит - за измерване на равнинни ъгли; уред за отвор - за измерване на малки дължини (диаметри на отвори); термометър - за измерване на температура; измервателна система на топлоелектрическа централа, която получава измервателна информация за редица физически величини в различни енергийни блокове; - образцови измервателни уреди, предназначени да осигурят еднаквост на измерванията в страната. от стандартизация- на: - стандартизирани измервателни уреди, произведени в съответствие с изискванията на държавни или индустриални стандарти. - нестандартизирани измервателни уреди– уникални средства за измерване, предназначени за специална измервателна задача, за която не е необходимо стандартизиране на изискванията. Нестандартизираните средства за измерване не подлежат на държавни изпитвания (проверки), но подлежат на метрологично сертифициране. от степен на автоматизация- на: - автоматични измервателни уредикоито автоматично извършват всички операции, свързани с обработката на резултатите от измерванията, тяхното регистриране, пренос на данни или генериране на управляващ сигнал; - автоматизирани измервателни уредикоито извършват автоматично една или част от измервателните операции; - неавтоматични измервателни уредикоито не разполагат с устройства за автоматично извършване на измервания и обработка на резултатите от тях (ролетка, теодолит и др.). По проект – по: - мерки; - измервателни преобразуватели; - измервателни уреди; - измервателни инсталации; - измервателни и информационни системи; Измерете– измервателен уред, предназначен да възпроизвежда физическа величина с даден размер. Мярката действа като носител на единица физическа величина и служи като основа за измервания. Примери за мерки: нормален елемент - мярка на E.M.F. с номинално напрежение 1V; Кварцовият резонатор е мярка за честотата на електрическите трептения. Трансдюсер- измервателен уред за генериране на сигнал за измервателна информация във форма, удобна за предаване, по-нататъшно преобразуване, обработка и (или) съхранение, но не подлежи на пряко наблюдение от лице (оператор). Терминът се използва често първичен измервателен преобразувателили сензор. Електрически сензор е един или повече измервателни преобразуватели, комбинирани в една структура и използвани за преобразуване на измерено неелектрическо количество в електрическо. Например: сензор за налягане, сензор за температура, сензор за скорост и др. Измервателен уред– измервателен уред, предназначен да генерира измервателен информационен сигнал във форма, достъпна за пряко възприемане от човек (оператор). Настройка за измерване– съвкупност от функционално интегрирани измервателни уреди, предназначени да генерират измервателни информационни сигнали в удобна за непосредствено наблюдение от човек форма и разположени на едно място. Измервателната инсталация може да включва мерки, измервателни уреди и преобразуватели, както и различни спомагателни устройства. Измервателна и информационна система- набор от измервателни уреди, свързани помежду си чрез комуникационни канали и предназначени да генерират измервателни информационни сигнали във форма, удобна за автоматична обработка, предаване и (или) използване в системи за автоматично управление. Метрологични характеристики на средствата за измерванеВсички средства за измерване, независимо от тяхната специфична конструкция, имат редица общи свойства, необходими за изпълнението на тяхното функционално предназначение. Наричат ​​се технически характеристики, които описват тези свойства и влияят върху резултатите и грешките при измерване метрологични характеристики. Набор от стандартизирани метрологични характеристики е установен по такъв начин, че с тяхна помощ е възможно да се оцени грешката на измерванията, извършени при известни работни условия, като се използват отделни измервателни уреди или набор от измервателни уреди, например автоматични измервателни системи. Една от основните метрологични характеристики на измервателните преобразуватели е статична характеристика на преобразуване(наричан по друг начин трансформационна функцияили калибровъчна характеристика). Установява зависимостта на информативния параметър приизходен сигнал на измервателния преобразувател от информативния параметър хвходен сигнал. Статичната характеристика се нормализира, като се зададе под формата на уравнение, графика или таблица. Концепцията за статични характеристики е приложима и за измервателни уреди, ако е под независимата променлива хразбиране на стойността на измереното количество или информативен параметър на входния сигнал и от зависимото количество г– отчитане на инструмента. Ако статичната характеристика на трансформацията е линейна, т.е. , тогава коефициентът ДА СЕНаречен чувствителност на измервателното устройство (преобразувател). В противен случай чувствителността трябва да се разбира като производна на статичната характеристика. Важна характеристика на мащабните измервателни уреди е стойност на разделението, т.е. тази промяна в измерената стойност, която съответства на преместване на стрелката с едно деление на скалата. Ако чувствителността е постоянна във всяка точка от диапазона на измерване, тогава скалата се нарича униформа. При неравен мащабнай-ниската стойност на скалното деление на измервателните уреди е стандартизирана. Цифровите инструменти нямат изрична скала и вместо цената на деленето се посочва цената на единицата на най-малката цифра от числото в показанието на инструмента. Най-важната метрологична характеристика на средствата за измерване е грешка. Грешки при измерване Истинска стойност на физична величина– стойността на физическо количество, което идеално би отразявало съответното свойство на даден обект в количествено и качествено отношение (съгласно 16263-70). Резултатът от всяко измерване се различава от истинската стойност на физическото количество с определена стойност, в зависимост от точността на средствата и методите за измерване, квалификацията на оператора, условията, при които е извършено измерването и т.н. се нарича отклонение на резултата от измерването от истинската стойност на физична величина грешка при измерване. Тъй като по принцип е невъзможно да се определи истинската стойност на физическа величина, тъй като това би изисквало използването на идеално точен измервателен уред, на практика вместо концепцията за истинската стойност на физическа величина се използва концепцията действителната стойност на измереното количество, което приближава истинската стойност толкова близо, че може да се използва вместо нея. Това може да бъде например резултат от измерване на физическа величина с помощта на примерен измервателен уред. Абсолютна грешка при измерванее разликата между резултата от измерването и действителната (истинска) стойност на физическо количество:

 = х И - Х

Относителна грешка при измерванее отношението на абсолютната грешка към действителната (истинска) стойност на измереното количество (често изразено като процент):

 = ( / Х И ) 100%

Намалена грешкае отношението на абсолютната грешка към стандартната стойност, изразено като процент Л– конвенционално приета стойност на физическа величина, постоянна в целия диапазон на измерване:

 = ( / Л) 100%

За инструменти с нулева маркировка на ръба на скалата стандартната стойност е Лравна на крайната стойност на обхвата на измерване. За инструменти с двустранна скала, т.е. със скални знаци, разположени от двете страни на нулата, стойността Лравна на аритметичната сума на модулите на крайните стойности на обхвата на измерване. Грешката на измерване (резултантната грешка) е сумата от два компонента: систематична грешкаИ случайна грешка. Систематична грешка– това е компонент на грешката на измерване, който остава постоянен или се променя естествено при многократни измервания на едно и също количество. Причините за системни грешки могат да бъдат неизправности на измервателните уреди, несъвършенство на метода на измерване, неправилно инсталиране на измервателни уреди, отклонения от нормалните условия на работа и характеристики на самия оператор. Систематичните грешки по принцип могат да бъдат идентифицирани и отстранени. Това изисква задълбочен анализ на възможните източници на грешки във всеки конкретен случай. Системните грешки се делят на методически, инструменталнаИ субективен. Методически грешкипроизтичат от несъвършенството на метода на измерване, използването на опростяващи предположения и предположения при извеждане на използваните формули и влиянието на измервателното устройство върху измервания обект. Например, измерването на температура с помощта на термодвойка може да съдържа методологична грешка, причинена от нарушение на температурния режим на измервания обект поради въвеждането на термодвойка. Инструментални грешкизависят от грешките на използваните измервателни уреди. Причините са неточност на калибрирането, несъвършенства в дизайна, промени в характеристиките на устройството по време на работа и др. основни грешкиинструмент за измерване. Допълнителни грешки, свързани с отклонението на условията, при които устройството работи от нормалното, се разграничават от инструменталните (GOST 8.009-84), тъй като те са свързани повече с външни условия, отколкото със самото устройство. Субективни грешкиса причинени от неправилно отчитане на уреда от лице (оператор). Например грешка от паралакса, причинена от грешна посока на зрението при наблюдение на показанията на циферблатния индикатор. Използването на цифрови инструменти и автоматични методи за измерване елиминира този вид грешка. В много случаи системната грешка като цяло може да бъде представена като сбор от два компонента добавка А И мултипликативен  м .
Този подход дава възможност лесно да се компенсира влиянието на системната грешка върху резултата от измерването чрез въвеждане на отделни корекционни коефициенти за всеки от тези два компонента. Случайна грешкае компонент на грешката на измерване, който се променя произволно при многократни измервания на едно и също количество. Наличието на случайни грешки се разкрива по време на серия от измервания на постоянно физическо количество, когато се окаже, че резултатите от измерването не съвпадат помежду си. Често случайните грешки възникват поради едновременното действие на много независими причини, всяка от които поотделно има малък ефект върху резултата от измерването. В много случаи влиянието на случайните грешки може да бъде намалено чрез извършване на множество измервания и след това статистическа обработка на резултатите. В някои случаи се оказва, че резултатът от едно измерване се различава драматично от резултатите от други измервания, направени при същите контролирани условия. В този случай те говорят за груба грешка(пропускане на измерването). Причината може да е грешка на оператора, поява на силна краткотрайна интерференция, удар, нарушение на електрическия контакт и др. Такъв резултат, съдържащ груба грешка, трябва да бъде идентифициран, изключен и да не се взема предвид в по-нататък статистическа обработка на резултатите от измерванията. Клас на точност на измервателния уред– обобщена характеристика на средство за измерване, определена от границите на допустимите основни и допълнителни грешки. Класът на точност се избира от серията (1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6)*10 n, където n = 1; 0; -1; -2 и т.н. Класът на точност може да бъде изразен като едно число или дроб (ако адитивната и мултипликативната грешка са сравними - например 0,2/0,05 - добавяне/множество). Проверка на средства за измерванеОсновата за осигуряване на еднаквост на средствата за измерване е системата за предаване на размера на единицата на измерената стойност. Техническата форма на надзор върху еднаквостта на средствата за измерване е държавна (ведомствена) проверка на средства за измерване, установяване на тяхната метрологична изправност. Проверка- определяне от метрологичния орган на грешките на средството за измерване и установяване годността му за използване. Тези средства за измерване се считат за подходящи за използване през определен интервал на проверка, чиято проверка потвърждава съответствието им с метрологичните и техническите изисквания за това средство за измерване. Средствата за измерване се подлагат на първична, периодична, извънредна, ревизионна и експертна проверка. Инструментите преминават първична проверка при освобождаване от производство или ремонт, както и инструментите, получени за внос. Уредите в експлоатация или на съхранение подлежат на периодична проверка на определени интервали на калибриране, установени, за да се гарантира годността на уреда за употреба за периода между проверките. Проверката на инспекцията се извършва за определяне на годността за използване на средствата за измерване при осъществяване на държавен надзор и ведомствен метрологичен контрол върху състоянието и употребата на средствата за измерване. Експертната проверка се извършва при възникване на спорни въпроси относно метрологичните характеристики (MX), изправността на средствата за измерване и годността им за употреба.Надеждното прехвърляне на размера на единиците във всички звена на метрологичната верига от стандарти или от оригиналния еталонен измервателен уред към работещи измервателни уреди се извършва в определен ред, даден в верификационни схеми. Диаграма за проверка- това е документ, одобрен по предписания начин, който регулира средствата, методите и точността на прехвърляне на размера на единица физическа величина от държавния стандарт или оригиналния стандартен измервателен уред към работни средства. Има държавни, ведомствени и местни схеми за проверка на държавни или ведомствени метрологични служби. На проверка подлежат освободените от производство и ремонт инструменти, получени от чужбина, както и тези в експлоатация и съхранение. Основните изисквания за организацията и процедурата за проверка на средствата за измерване са установени от GOST 8.513-84. Основни документи за осигуряване на еднаквост на измерванията GOST R 8.000-2000 GSI - Основни разпоредби GOST 8.001-80 GSI - Организация и процедура за държавно изпитване на средства за измерване GOST 8.002-86 GSI - Държавен надзор и ведомствен контрол върху средствата за измерване GOST 8.009-84 GSI - Стандартизирани метрологични характеристики на средства за измерване GOST 8.050-73 GSI - Нормални условия за линейни и ъглови измервания GOST 8.051-81 GSI - Допускат се грешки при измерване на линейни размери до 500 mm GOST 8.057-80 GSI - Еталони на единици физически величини. Основни положения GOST 8.061-80 GSI - Диаграми за проверка. Съдържание и структура GOST 8.207-76 GSI - Директни конструкции с множество наблюдения. Методи за обработка на резултатите от наблюденията. Основни положения GOST 8.256-77 GSI - Стандартизация и определяне на динамичните характеристики на аналогови измервателни уреди. Основни положения GOST 8.310-90 GSI - Държавна служба за стандартни справочни данни. Основни положения GOST 8.372-80 GSI - Еталони на единици физически величини. Ред за разработване, утвърждаване, регистрация, съхранение и прилагане GOST 8.315-97 GSI - Стандартни проби за състава и свойствата на веществата и материалите. Основни положения GOST 8.381-80 GSI - Стандарти. Начини за изразяване на грешки GOST 8.383-80 GSI - Държавно изпитване на средства за измерване. Основни положения GOST 8.395 GSI - Нормални условия на измерване за проверка. Общи изисквания GOST 8.401-80 GSI - Класове на точност на измервателни уреди. Общи изисквания GOST 8.417-81 GSI - Единици за физически величини GOST 8.430-88 GSI - Обозначения на единици физически величини за печатащи устройства с ограничен набор от знаци GOST 8.508-84 GSI - Метрологични характеристики на средствата за измерване и характеристики на точността на оборудването за автоматизация на GSP. Общи методи за оценка и контрол GOST 8.513-84 GSI - Проверка на средства за измерване. Организация и процедура GOST 8.525-85 GSI - Инсталация с най-висока точност за възпроизвеждане на единици на физически величини. Ред за разработване на сертификация, регистрация, съхранение и прилагане GOST 8.549-86 GSI - Допустими грешки при измерване на линейни размери до 50 mm с неопределени допуски GOST R 8.563-96 GSI - Техники за измерване GOST 8.566-99 GSI - Междудържавна система за данни за физични константи и свойства на вещества и материали. Основни положения GOST R 8.568-97 GSI - Сертифициране на оборудване за изпитване. Основни положения

Електрически измервания

Електромеханични измервателни уреди

Блоковата схема на аналогово електромеханично устройство най-общо може да се представи като: Измервателна верига – осигурява преобразуването на електрическата величина X в междинна електрическа величина Y, функционално свързана със стойността X и подходяща за директна обработка от измервателния механизъм. Измервателният механизъм е основната част на устройството, предназначена да преобразува електромагнитната енергия в механична енергия, необходима за създаване на ъгъл на въртене a. Четящо устройство - състои се от стрелка, свързана с измервателен механизъм и скала. Според вида на измервателния механизъм уредите се делят на: магнитоелектрически механизъм; магнитоелектрически механизъм от рациометричен тип; електромагнитен механизъм; електромагнитен механизъм от рациометричен тип; електромагнитен поляризиран механизъм; електродинамичен механизъм; електродинамичен механизъм от рациометричен тип; феродинамичен механизъм; феродинамичен механизъм от рациометричен тип; електростатичен механизъм: индукционен тип измервателен механизъм. Общите технически изисквания за всички електрически измервателни уреди са стандартизирани от GOST 22261-82. Символите са определени в GOST 23217-78. Магнитоелектрически измервателни уредиОбщата структура на устройство от електромагнитен тип е показана на фигурата:

а

b

Фигура a показва диаграма на магнитоелектрически механизъм с движещ се магнит, а фигура b показва диаграма на неподвижен магнит. На фигурата са използвани следните символи: стрелка; 2- намотка; 3- постоянен магнит; 4- пружина; 5- магнитен шунт; 6-полюсни накрайници. Този механизъм, приложен директно, може да измерва само постоянен ток. Предимства на магнитоелектрическите устройства: висок въртящ момент при ниски токове, високи класове на точност, ниска собствена консумация. Недостатъци на магнитоелектрическите устройства: сложност на дизайна, висока цена, ниска способност за претоварване. Електродинамични измервателни уредиСтруктурата на електродинамичния механизъм и векторната диаграма, обясняваща работата му, са показани на фигурата:
Електродинамичният измервателен механизъм работи на принципа на взаимодействие на магнитните потоци на две бобини. Електродинамичният механизъм се състои от две бобини. Единият от тях е подвижен, а другият е неподвижен. Токовете, протичащи през тези намотки, и магнитните потоци, генерирани от тях по време на тяхното взаимодействие, създават въртящ момент. Устройствата на електродинамичната система имат ниска чувствителност и висока собствена консумация. Използват се предимно при токове от 0,1...10А и напрежения до 300 V. Феродинамични устройстваФеродинамичните устройства са тези, при които неподвижната намотка на електродинамичния механизъм е навита върху магнитопровод. Това предпазва от външни електромагнитни полета и създава по-голям въртящ момент, т.е. повишена чувствителност. Електромагнитни измервателни уредиДизайнът на измервателен механизъм от електромагнитен тип е показан на фигурата: В електромагнитните измервателни механизми действието на магнитното поле на намотка с ток върху подвижна феромагнитна (обикновено пермолой) венчелистче се използва за създаване на въртящ момент. Предимства на електромагнитните механизми: годност за работа в DC и AC вериги; висока способност за претоварване; възможност за директно измерване на големи токове и напрежения; простота на дизайна. Недостатъци на електромагнитните механизми: неравномерен мащаб; ниска чувствителност; висока собствена консумация на енергия; чувствителност към промени в честотата; излагане на външни магнитни полета и температура. Електростатични измервателни уредиДиаграми на механизми с различни конструкции са показани на фигурата. Фигура a показва диаграма с променяща се площ на електродите, а фигура b показва диаграма с променящо се разстояние между електродите.
Принципът на действие на електростатичния измервателен механизъм се основава на взаимодействието на силите, възникващи между две различно заредени плочи. Предимства на електростатичните устройства: високо входно съпротивление, нисък входен капацитет, ниска собствена консумация на енергия, широк честотен диапазон, могат да се използват в AC и DC вериги, показанията не зависят от формата на измерената крива на сигнала. Недостатъци на електростатичните устройства: устройствата имат ниска чувствителност и ниска точност. Индукционни измервателни уредиЕнергомерите обикновено се изработват на базата на индукционен измервателен механизъм. Устройството и векторната диаграма на устройството на индукционната система са показани на фигурата:
Механизмът се състои от два индуктора, направени под формата на прът и U-образен индуктор, между които има подвижен неферомагнитен (алуминиев) диск. Намотките са навити на индукторите, през които протичат съответно токове I1 и I2, възбуждащи магнитни потоци F1 и F2. Към оста на диска е свързан механизъм за броене, който отчита броя на оборотите на диска. За предотвратяване на празно въртене на диска (за предотвратяване на самозадвижване) в непосредствена близост до него е монтиран постоянен магнит (спирачен магнит). Ако намотка 1 е свързана паралелно на източника на енергия, а намотка 2 последователно с потребителя, тогава получаваме еднофазен електромер. Комбинацията от два или три еднофазни измервателни механизма образува трифазен измервателен уред. Предимства на устройствата с индукционна система: висок въртящ момент, ниско влияние на външни магнитни полета, висока способност за претоварване. Недостатъци на устройствата с индукционна система: ниска точност, висока собствена консумация, зависимост на показанията от честота и температура. През последните години електромеханичните измервателни уреди почти навсякъде бяха заменени от цифрови.

Измерване на електрически сигнал

Измерване на напрежениеЗа този тип измерване се използва схема с допълнителен резистор.

Извършва се в честотния диапазон 0-10 9 Hz (при по-високи честоти напрежението престава да бъде информативен параметър). Често се измерват постоянни напрежения от части от миливолта до стотици волта магнитоелектрични волтметри(клас на точност до 0,05). Основният недостатък е ниското входно съпротивление, определено от стойността на допълнителното съпротивление (десетки kOhms). Свободен от този недостатък електронни аналогови волтметри. Техният изходен импеданс е десетки kOhms. Те могат да измерват съпротивление от единици µV до няколко kV. Основните източници на грешки тук са: нестабилност на елементите и вътрешен шум на електронните схеми. Класът на точност на такива устройства е до 1,5. Както магнитоелектричните, така и електронните волтметри се характеризират с температурни грешки, както и с механични грешки в измервателния механизъм и грешки в мащаба. Точните измервания на постоянно напрежение се извършват с помощта на DC компенсатори(Вижте темата "Метод на заместване" в раздела "Методи на измерване"). Точността на измерване достига 0,0005%. Средната квадратична (rms) стойност на променливия ток се измерва чрез електромагнитни (до 1-2 kHz), електродинамични (до 2-3 kHz), феродинамични (до 1-2 kHz), електростатични (до 10 MHz) ) и термоелектрически (до 100 MHz) устройства. Разликата във формата на измереното напрежение от синусоидалното понякога може да доведе до големи грешки. Най-удобните устройства за използване са цифровите волтметри. Те могат да измерват както постоянни, така и променливи напрежения. Клас на точност – до 0,001, диапазон – от единици микроволта до няколко киловолта. Съвременните микропроцесорни CV са оборудвани с клавиатура и често ви позволяват да измервате не само напрежение, но и ток, съпротивление и т.н., т.е. те са многофункционални измервателни уреди - тестери (мултиметри или авометри). Текущо измерванеЗа този тип измерване се използва шунтова верига.

Иначе всичко казано във връзка с измерванията на напрежението е вярно и за измерванията на тока. Измерване на електрическа мощностИзвършва се в DC и AC вериги с помощта на електродинамични и феродинамични ватметри. Промяната на границите се постига чрез превключване на секциите на текущата намотка и свързване на различни допълнителни резистори. Честотен диапазон: от 0 до 2-3 kHz. Клас на точност: 0,1-0,5 за електродинамични и 1,5-2,5 за феромагнитни. Мощността може да се измерва и индиректно, като се използват амперметър и волтметър и след това резултатите се умножават. Работата на цифровите ватметри се основава на същия принцип. Има модификации на ватметри за измерване на мощност в трифазни вериги. Измерване на електрическа енергияИзвършва се предимно с индукционни измервателни уреди. През последните години цифровите електромери, базирани на принципа на амперметър-волтметър с последващо интегриране на резултата от умножението във времето, станаха широко разпространени.

Измерване на параметри на електрически вериги

Измервателни мостовеЕдиничните постояннотокови мостове са предназначени за измерване на съпротивления от 10 ома или повече. Диаграмата на единичен мост е показана на фигурата: Диагоналът, показан на фигура bd-, се нарича захранващ диагонал. Той включва източник на захранване (батерия) G. Диагоналът ac се нарича измервателен диагонал. Включва индикатор за баланс (галванометър) R. Условия за баланс на моста: . Като практически пример са дадени параметрите на моста R-369. Диапазон на измерените съпротивления: 10 -4 …1.11111*10 10 Ohms. Клас на точност в диапазона до 10 -3 Ohm - 1 и при измерване на съпротивления от 1 до 10 3 Ohm, клас на точност - 0,005. За точни измервания на малки съпротивления се използват двойни DC мостове. Диаграмата на двойния мост е показана на фигурата: По време на процеса на измерване измереното съпротивление R x се сравнява с еталонното съпротивление R 0 . Съпротивлението на неизвестния резистор в случай на мостово равновесие може да се изрази, както следва: ; Двойните мостове ви позволяват да измервате съпротивление в диапазона от 10 -8 ...1.11111*10 10 Ohms. AC мостовете се използват за измерване както на активни, така и на реактивни съпротивления (капацитивни и индуктивни). В този случай като мостови елементи могат да се използват реактивни елементи - капацитет и индуктивност. Уравненията на равновесието се записват по аналогия с мостовете за постоянен ток. През последните години автоматичните мостове и компенсатори често се използват за измерване на параметрите на електрически вериги, при които процесът на балансиране на моста се извършва автоматично (с помощта на реверсивен двигател или електронна схема). Особено важно е използването на автоматични мостове във високоточни цифрови измервателни устройства. Измерване на съпротивлениеСъпротивлението на постоянен ток се измерва както с уреди за пряка оценка - омметри, така и с мостове. Омметрите най-често се изработват на базата на магнитоелектрически механизъм. Диапазон на измерване на омметри: от десет хилядни от ома до стотици мегаома. Грешката на измерване на омметрите обикновено е от 1 до няколко процента, но рязко нараства в краищата на скалата. Цифровите многообхватни омметри, най-често включени в универсалните цифрови измервателни уреди, напоследък са широко разпространени. Най-точното съпротивление може да се измери с помощта на DC мостове. Измерване на капацитет и индуктивностПроизвежда се главно чрез променливотокови мостове с мощностни честоти 100-1000 Hz. Най-често мостовете за измерване на съпротивление, капацитет и индуктивност се комбинират в едно устройство - универсален измервателен мост. Такива устройства могат да измерват индуктивност от части от микрохенри до хиляди хенри, капацитет - от стотни от пикофаради до хиляди микрофаради. Грешката на универсалните мостове обикновено не надвишава стотни от процента.

Основи на стандартизацията

Държавна система за стандартизация Концепцията за стандартизация обхваща широка област на социална дейност, включително научни, технически, икономически, икономически, правни, естетически и политически аспекти. Във всички страни развитието на държавната икономика, повишаването на ефективността на производството, подобряването на качеството на продуктите и повишаването на жизнения стандарт са свързани с широкото използване на различни форми и методи на стандартизация. Правилната стандартизация насърчава развитието на специализацията и кооперирането в производството.Валиден в Русия Държавна система за стандартизация (ДСС), обединяване и рационализиране на работата по стандартизация в цялата страна, на всички нива на производство и управление въз основа на набор от държавни стандарти. Стандартизация– създаване и прилагане на правила за рационализиране на дейностите с участието на всички заинтересовани страни. Стандартизацията трябва да осигури възможно най-пълно задоволяване на интересите на производителя и потребителя, да увеличи производителността на труда, икономичното потребление на материали, енергия, работно време и да гарантира безопасността по време на производство и експлоатация. Обект на стандартизация са продукти, норми, правила, изисквания, методи, термини, обозначения и др., които имат перспектива за многократно използване в науката, техниката, промишлеността, селското стопанство, строителството, транспорта и съобщенията, културата, здравеопазването, а също и в международната търговия. Разграничете държавна (национална) стандартизацияИ международна стандартизация. Държавна стандартизация- форма на разработване и прилагане на стандартизация, извършвана под ръководството на държавни органи съгласно единни държавни планове за стандартизация. Международна стандартизацияизвършвани от специални международни организации или група държави с цел улесняване на взаимната търговия, научни, технически и културни връзки. Стандартите, установени по време на стандартизацията, са формализирани под формата на нормативна и техническа документация за стандартизация - стандарти и технически спецификации. Стандартен- регулаторен и технически документ, установяващ набор от норми, правила, изисквания към обекта на стандартизация и одобрен от компетентния орган. Стандартът може да бъде разработен както за артикули (продукти, суровини, проби от вещества), така и за норми, правила, изисквания към обекти от организационен, методологичен и общотехнически характер на работа, процедура за разработване на документи, стандарти за безопасност, качество системи за управление и др. Технически условия (ТУ)- регулаторен и технически документ за стандартизация, установяващ набор от изисквания за конкретни видове, марки и артикулни номера на продуктите. Спецификациите са неразделна част от комплекта техническа документация за продуктите, за които се отнасят. Цели и задачи на стандартизациятаосновната цел Държавна система за стандартизация (ДСС)- с помощта на стандарти, които установяват показатели, норми и изисквания, съответстващи на напредналото ниво на местната и чуждестранна наука, технологии и производство, за да се осигури пропорционалното развитие на всички сектори на националната икономика на страната. Други цели и задачи на стандартизацията са: 1. Установяване на изисквания за качеството на готовите продукти въз основа на стандартизацията на техните качествени характеристики, както и на характеристиките на суровините, материалите, полуфабрикатите и компонентите; 2. Разработване и създаване на единна система от показатели за качество на продуктите, методи и средства за контрол и изпитване, както и необходимото ниво на надеждност на продуктите, като се вземат предвид тяхното предназначение и условия на работа; 3. Създаване на стандарти, изисквания и методи в областта на проектирането и производството с цел осигуряване на оптимално качество и премахване на нерационалното разнообразие от видове, марки и стандартни размери на продуктите; 4. Развитие на унификация на промишлени продукти, повишаване на нивото на взаимозаменяемост, ефективност на експлоатация и ремонт на продуктите; 5. Осигуряване на единството и надеждността на измерванията, създаване на държавни еталони на единици физически величини; 6. Изграждане на единни системи за документация; 7. Създаване на системи от стандарти в областта на безопасността на труда, опазването на околната среда и подобряването на използването на природните ресурси. Форми на стандартизацияВ зависимост от метода за решаване на основния проблем се разграничават няколко форми на стандартизация. Опростяване– форма на стандартизация, която се състои в просто намаляване на броя на марките полуфабрикати, компоненти и т.н., използвани при разработването на даден продукт или при неговото производство. до количество, което е технически и икономически осъществимо, достатъчно за производство на продукти с необходимите качествени показатели. Като най-проста форма и начален етап на по-сложни форми на стандартизация, опростяването се оказва икономически изгодно, тъй като води до опростяване на производството, улеснява логистиката, складирането и отчетността. Обединение– рационално намаляване на броя на видовете, типовете и размерите на обекти с еднакво функционално предназначение. Обектите на унификация най-често са отделни продукти, техните компоненти, части, компоненти, степени на материали и др. Унификацията се извършва въз основа на анализ и проучване на конструктивните варианти на продуктите, тяхната приложимост чрез обединяване на продукти и техните компоненти, които са сходни по предназначение, дизайн и размер части и компоненти към един стандартен (унифициран) дизайн.В момента унификацията е най-разпространената и ефективна форма на стандартизация. Проектирането на оборудване, машини и механизми с помощта на стандартизирани елементи позволява не само да се намали времето за разработка и да се намалят разходите за продуктите, но и да се повиши тяхната надеждност, да се намали времето за технологична подготовка и развитие на производството. Въвежданее вид стандартизация, която се състои в разработването и установяването на стандартни решения (дизайнерски, технологични, организационни и др.), Въз основа на най-прогресивните методи и режими на работа. По отношение на конструкциите, типизацията се състои в това, че определено дизайнерско решение (съществуващо или специално разработено) се приема като основно - основа за няколко идентични или подобни функционални продукта. Необходимият асортимент и продуктови опции се изграждат на базата на основния проект чрез въвеждане на редица незначителни промени и допълнения към него. Агрегиране– метод за създаване на нови машини, инструменти и друго оборудване чрез сглобяване на крайния продукт от ограничен набор от стандартни и стандартизирани компоненти и възли, които имат геометрична и функционална взаимозаменяемост. Категории и видове стандартиВ зависимост от обхвата на действие има:

Международен стандарт

Регионален стандарт

Госстандарт на Руската федерация (GOST R)

Междудържавен стандарт (GOST)

Индустриален стандарт

Корпоративен стандарт

Правила (PR) - документ, установяващ задължителни общи технически разпоредби, процедури, методи за извършване на работа (GOST R 1.0). Препоръки (R) - документ, съдържащ доброволни общи технически разпоредби, процедури и методи за извършване на работа. Стандарт – разпоредба, установяваща количествени или качествени категории, които трябва да бъдат изпълнени (ISO\IEC2). Наредбата е документ, съдържащ задължителни правни норми и приет от орган. Техническите регламенти са регламенти, които установяват характеристиките на продуктите (услугите) или свързаните с тях процеси и производствени методи (GOST 1.0). Единни държавни системи за стандартиВъз основа на цялостна стандартизация в Руската федерация са разработени системи от стандарти, всяка от които обхваща конкретна област на дейност, извършвана в национален мащаб или в определени сектори на националната икономика. Такива системи включват Държавната система за стандартизация (GSS), Единната система за проектна документация (ESKD), Единната система за технологична подготовка на производството (ESTPP), Единната система за технологична документация (ESTD), Единната система за класификация и кодиране на техническата и икономическата информация, Държавната система за осигуряване на единни измервания (GSI), Държавната система за стандарти за безопасност на труда (SSOSBT) и др. Нека разгледаме някои от тях.

Държавна система за стандартизация на Руската федерация (GSS RF)започва да се оформя през 1992 г. Нейната основа е фонд от закони, наредби и нормативни документи по стандартизация. Фондът представя четиристепенна система:

Техническото законодателство е правната основа на GSS.

Държавни стандарти, общоруски класификатори на техническа и икономическа информация.

Индустриални стандарти и стандарти на научни, технически и инженерни дружества.

Стандарти и технически условия на предприятието.

Законодателната рамка на ССС е в начален етап. Единна система за проектна документация (ESKD). Тази система установява за всички организации в страната процедурата за организиране на дизайна, единни правила за изпълнение и изпълнение на чертежи и управление на управлението на чертежите, което опростява работата по проектиране, спомага за подобряване на качеството и нивото на взаимозаменяемост на продуктите и улеснява четенето и разбиране на чертежи в различни организации. ESKD включва повече от 200 стандарта. Единна система за технологична документация (USTD)е набор от държавни стандарти, които установяват: форми на документация с общо предназначение (маршрутна карта на технологичния процес, обобщена спецификация, карта на скици, диаграми и настройки и др.); правила за регистриране на технологични процеси и форми на документация за процесите на леене, рязане и рязане на детайли, механична и термична обработка, заваряване, процеси, специфични за отраслите на радиотехниката, електрониката и др. Съществува тясна връзка между ESTD и ESKD. Тези системи играят голяма роля за подобряване на управлението на производството, повишаване на неговата ефективност, въвеждане на автоматизирани системи за управление и др. Държавна система за осигуряване на еднаквост на измерванията (GSI)установява общи правила и стандарти за метрологично осигуряване. Основните обекти на стандартизацията на GSI са: единици за физически величини; държавни стандарти и общосъюзни схеми за проверка; методи и средства за проверка на средствата за измерване; номенклатура на стандартизираните метрологични характеристики на средствата за измерване; стандарти за точност на измерване; методи за изразяване и форми на представяне на резултатите от измерванията и показателите за точност на измерванията; техника на измерване; методика за оценка на достоверността и формата на представяне на данните за свойствата на веществата и материалите; изисквания за стандартни проби за състава и свойствата на веществата и материалите; организация и ред за провеждане на държавни изпитвания, проверка и метрологично сертифициране на средства за измерване, метрологично изследване на нормативна, техническа, проектна, конструкторска и технологична документация, изследване и заверка на данни за свойствата на веществата и материалите; термини и определения в областта на метрологията. Международна стандартизация. Серия стандарти ISO 9000 и ISO 14000Най-авторитетната организация, разработваща международни стандарти, е ISO (International Standard Organisation). Сериите стандарти ISO 9000 и ISO 14000 са пакет от документи за осигуряване на качеството и управление на околната среда. Серията стандарти ISO 9000 насърчава осигуряването на качеството при проектирането, разработването, производството, инсталирането и обслужването на продукти, докато ISO 14000 насърчава опазването на околната среда и предотвратяването на замърсяването, като същевременно отговаря на социално-икономическите нужди на самото предприятие. Обобщеността и универсалността на стандартите ISO 9000 се крие във факта, че моделите за осигуряване на качеството не са разработени за някаква конкретна област - те са предназначени за използване във всички области на индустрията и за всички страни. Разработването на единна система за управление на качеството, както в регулирани, така и в нерегламентирани области на производство на продукти от държавното законодателство, помага да се намали общият брой (и много значителен) на различни стандарти, регламенти, разпоредби и други документи, често противоречиви, които производителят трябва да се съобразява и спазва.които поради техния брой и несъответствие често не е в състояние да изпълни.

Органи и служби по стандартизация на Руската федерация

Държавното управление на дейностите по стандартизация се осъществява от Държавния комитет на Руската федерация по стандартизация и метрология (Госстандарт на Русия). Работата по стандартизацията в областта на строителството се организира от Държавния комитет по строителство, архитектура и жилищна политика на Русия (Госстрой на Русия).

Държавен метрологичен контрол и надзор

Функции на Госстандарт:

Действа като клиент на държавни стандарти, които установяват основни и общи технически изисквания

Преглед и приемане на държавни стандарти, както и други нормативни документи от междусекторно значение

Организация на работата по прякото използване на международни, регионални и национални стандарти на чужди държави като държавни стандарти

Осигуряване на единство и надеждност на измерванията в страната, укрепване и развитие на държавната метрологична служба

Упражняване на държавен надзор върху прилагането и спазването на задължителните изисквания на държавните стандарти за състоянието и използването на средствата за измерване

Управление на работата по подобряване на системите за стандартизация, метрология и сертификация

Участие в работата по международно сътрудничество в областта на стандартизацията

Публикуване и разпространение на държавни стандарти и друга нормативна документация

Госстандарт изпълнява своите функции чрез създадените от него органи. Териториалните органи включват центрове по стандартизация и метрология (ЦСМ); на територията на Руската федерация те са повече от 100. Предприятията създават, ако е необходимо, стандартизационни служби (отдел, лаборатория, бюро), които извършват изследователска и друга работа по стандартизация.

Основи на сертифицирането

Основни понятия на сертифициранетоОбектите на сертифициране включват продукти, системи за качество, предприятия, услуги, системи за качество, персонал, работни места и др. Първи, втори и трети страни участват в сертифицирането на продукти, услуги и други обекти. Първата страна са интересите на доставчиците. Втората страна са интересите на купувачите. Трета страна е лице или органи, признати за независими от страните, участващи в разглеждания въпрос (ISO\IEC2). Сертифицирането може да бъде задължително или доброволно. Списъкът на продуктите, подлежащи на задължително сертифициране, се одобрява от правителството на Руската федерация. Сертификация- това е процедура за потвърждаване на съответствието, чрез която организация, независима от производителя (продавачите, изпълнителя) и потребителя (купувача), удостоверява писмено, че продуктите отговарят на установените изисквания (Закон на Руската федерация от 10 юни 1993 г. № 5151-1 „Относно сертифицирането на продукти и услуги“). Система за сертифициране- набор от участници в сертифицирането, които извършват сертифициране съгласно правилата, установени в тази система (правила за сертифициране в Руската федерация). Системата за сертифициране се формира на национално (федерално), регионално и международно ниво. В нашата страна системата за сертифициране се създава от специално упълномощени органи на изпълнителната власт съгласно руските стандарти: GOSTR, Министерството на здравеопазването на Руската федерация, Държавният комитет на Руската федерация за съобщения и информатизация (GosKomSvyaz) и др. Руската държава стандартната система за сертифициране обхваща областта на общественото потребление и услугите. Сертификат за съответствие- това е документ, издаден съгласно правилата на системата за сертифициране за потвърждаване на съответствието на сертифицираните продукти с установените изисквания (Закон на Руската федерация „За сертифициране на продукти и услуги“). Декларация за съответствие- това е документ, в който производителят (продавач-изпълнител) удостоверява, че доставените (продаваните) от него продукти отговарят на установените изисквания. Списъкът на продуктите, чието съответствие може да бъде потвърдено с декларация за съответствие, се установява с постановление на правителството на Руската федерация. Декларацията за съответствие има същата правна сила като сертификата за съответствие. В допълнение към сертификата за съответствие и декларацията за съответствие има знак за съответствие. Знак за съответствие- това е марка, регистрирана по предписания начин, която потвърждава съответствието на маркираните с нея продукти с установените изисквания. Основни цели и принципи на сертифициранетоЦели на сертифицирането.

помощ на потребителите при компетентен избор на продукти (услуги)

защита на потребителите от некоректност на производителя (продавача, изпълнителя)

контрол на безопасността на продукта (услугата, работата) за определена среда, живот, здраве и имущество

потвърждаване на показателите за качество на продукта (услугата, работата), декларирани от производителя (изпълнителя)

създаване на условия за дейността на организации и предприемачи на единния стоков пазар на Руската федерация, както и за участие в международно икономическо научно-техническо сътрудничество и международна търговия

Принципи на сертифициране 1. Законодателната основа за сертифициране е Законът на Руската федерация „Сертификация на продукти и услуги“, Законът „За защита на правата на потребителите“ и други разпоредби. 2. Откритост на системата за сертифициране (в работата по сертифициране участват предприятия, институции и др., независимо от тяхната форма на собственост). 3. Хармонизиране на правилата и препоръките за сертифициране с международните норми и разпоредби. 4. Отвореност и затвореност на информацията. Откритост - достъпна е информация за всички негови участници. Конфиденциалност - трябва да се запази поверителността на информацията, представляваща търговска тайна. Сертифициращи органиСертифициращият орган изпълнява следните функции:

Сертифицира продукти (услуги), издава сертификати и лицензии за използване на знака за съответствие

Осъществява инспекционен контрол върху сертифицирани продукти (услуги)

Спира или отнема валидността на издадените от него удостоверения

Предоставя на заявителя необходимата информация

ОС отговаря за валидността и правилността на издаването на сертификата за съответствие и за спазването на правилата за сертифициране

Акредитирани изпитвателни лаборатории (IL)- извършва изпитвания на специфични продукти или специфични видове изпитвания и издава протоколи от изпитвания за целите на сертифициране.ИЛ отговаря за съответствието на извършените от него сертификационни изпитвания с изискванията на РД, както и за надеждността и обективността на резултатите. Ако сертифициращият орган е акредитиран като IL, тогава той се нарича сертификационен център (Руски център за тестване и сертифициране „Ростест-Москва“). Функции централен орган на системите за сертифициране (CAC)в системата за сертифициране на системите за качество и производство се извършва от Техническия център на регистъра на системите за качество, работещ в структурата на Държавния стандарт на Русия. Функциите на DSP за доброволна сертификация са възложени на Всеруския научноизследователски институт по сертификация. Отговорности на DSP:

Организация, координация на работата и установяване на процедурни правила във водената система за сертифициране

Разглеждане на жалби на кандидати относно действията на OS, IL (центрове

Специално упълномощен федерален изпълнителен орган в областта на сертификацията в Русия е Госстандарт. Процедура за сертифициране на продуктаОсновни етапи:

подаване на заявление за сертифициране

разглеждане и вземане на решение по заявлението

подбор, идентификация на пробите и тяхното изпитване

проверка на производството (ако е предвидено от схемата за сертифициране)

анализ на получените резултати, вземане на решение за възможността за издаване на сертификат

издаване на сертификат и лиценз (разрешение) за използване на знака за съответствие

инспекционен контрол на сертифицирани продукти в съответствие със схемата за сертифициране

Ред за сертифициране на продукти, внасяни от чужбинаСертификатите или удостоверенията за тяхното признаване се представят на митническите органи заедно със заверката от митническата декларация за товара и са необходими документи за получаване на разрешение за внос на продукти в Русия. Списъкът на продуктите, които изискват потвърждение за тяхната безопасност при внос на територията на Руската федерация, се изготвя от Госстандарт след одобрение на сертифициране от Държавния митнически комитет (ДКК). Държавният митнически комитет на Русия предвижда възможност за внос на проби от стоки за тестване за целите на сертифицирането (например предварителен договор). Стоките, внесени в Русия, подлежат на митнически контрол, потвърждаващ тяхната безопасност чрез:

Учебно-методичен комплекс

Теоретични основи на метрологията. Основни понятия, свързани с обектите на измерване: свойство, величина, количествени и качествени прояви на свойствата на обектите на материалния свят.

• Работна програма За дисциплината „Метрология, стандартизация и сертификация” За специалност 220501. 65- „Управление на качеството”

  Работна програма

  Целта на обучението по дисциплината е да подготви специалисти за системата на професионалното обучение в областта на печата, да осигури придобиването на умения, свързани с работата по стандартизация, метрология, както и контрол

• Работна програма на учебната дисциплина метрология, стандартизация и сертификация за специалността

  Работна програма

  Работната програма беше обсъдена на заседание на катедра "Нефтено и газово оборудване и транспорт" на Воронежския държавен технически университет"

• Правила за рейтингово оценяване по дисциплината „Метрология, стандартизация и сертификация” Обем на курса 45 часа

  Лекции

  Всяка лабораторна работа се провежда в две учебни занятия. През семестъра студентът трябва да изпълни и защити три лабораторни работи и да получи най-малко 15 точки според оценката.

В хода на световната история човекът трябваше да измерва различни неща, да претегля храна и да брои времето. За тази цел беше необходимо да се създаде цяла система от различни измервания, необходими за изчисляване на обем, тегло, дължина, време и т.н. Данните от такива измервания помагат да се овладеят количествените характеристики на околния свят. Ролята на подобни измервания в развитието на цивилизацията е изключително важна. Днес нито един отрасъл на националната икономика не може да функционира правилно и продуктивно без използването на неговата система за измерване. В края на краищата, с помощта на тези измервания се формират и контролират различни технологични процеси, както и се наблюдава качеството на продуктите. Такива измервания са необходими за различни нужди в процеса на развитие на научно-техническия прогрес: за отчитане на материалните ресурси и планиране, както и за нуждите на вътрешната и външната търговия, и за проверка на качеството на продуктите, и за повишаване на ниво на защита на труда на всеки работещ човек. Въпреки многообразието на природните явления и продукти от материалния свят, за тяхното измерване има също толкова разнообразна система от измервания, основана на много важен момент - сравнение на получената стойност с друга, подобна на нея, която някога е била приета за единица . При този подход физическото количество се разглежда като определен брой единици, приети за него, или, с други думи, по този начин се получава неговата стойност. Има наука, която систематизира и изучава такива мерни единици - метрология. По правило метрологията означава наука за измерванията, съществуващите средства и методи, които помагат да се поддържа принципът на тяхното единство, както и начините за постигане на необходимата точност.

Произходът на самия термин „метрология” е въздигащ! на две гръцки думи: metron, което се превежда като „мярка“, и logos, „учение“. Бурното развитие на метрологията настъпва в края на 20 век. Тя е неразривно свързана с развитието на новите технологии. Преди това метрологията беше само описателен научен предмет. Трябва да се отбележи, че в създаването на тази дисциплина е участвал Д. И. Менделеев, който е бил тясно ангажиран с метрологията от 1892 до 1907 г. ... когато ръководи този клон на руската наука. Така можем да кажем, че метрологията изучава:

1) методи и средства за отчитане на продуктите по следните показатели: дължина, тегло, обем, консумация и мощност;

2) измервания на физически величини и технически параметри, както и на свойствата и състава на веществата;

3) измервания за наблюдение и регулиране на технологичните процеси.

Има няколко основни области на метрологията:

1) обща теория на измерването;

2) системи от единици на физически величини;

3) методи и средства за измерване;

4) методи за определяне на точността на измерване;

5) основата за осигуряване на еднаквост на измерванията, както и основата за еднаквост на средствата за измерване;

6) еталони и образцови средства за измерване;

7) методи за прехвърляне на размери на единици от образци на измервателни уреди и от стандарти към работещи измервателни уреди. Важна концепция в науката за метрологията е единството на измерванията, което означава такива измервания, при които крайните данни се получават в законови единици, докато грешките на данните от измерванията се получават с определена вероятност. Необходимостта от еднаквост на измерванията се дължи на възможността за сравняване на резултатите от различни измервания, извършени в различни области, в различни периоди от време, както и с помощта на различни методи и измервателни уреди.

Обектите на метрологията също трябва да бъдат разграничени:

1) единици за измерване на количества;

2) средства за измерване;

3) техники, използвани за извършване на измервания и др.

Метрологията включва: първо, общи правила, норми и изисквания, и второ, въпроси, които изискват държавно регулиране и контрол. И тук говорим за:

1) физически величини, техните единици, както и техните измервания;

2) принципи и методи на измерване и измервателна апаратура;

3) грешки на измервателните уреди, методите и средствата за обработка на резултатите от измерванията, за да се елиминират грешките;

4) осигуряване на еднаквост на измерванията, стандартите, пробите;

5) държавна метрологична служба;

6) методология на схемите за проверка;

7) работни измервателни уреди.

В тази връзка задачите на метрологията стават: подобряване на стандартите, разработване на нови методи за точни измервания, осигуряване на единството и необходимата точност на измерванията.

2. Условия

Много важен фактор за правилното разбиране на дисциплината и науката метрология са използваните в нея термини и понятия. Трябва да се каже, че тяхното правилно формулиране и тълкуване е от първостепенно значение, тъй като възприятието на всеки човек е индивидуално и той тълкува много, дори общоприети термини, понятия и дефиниции по свой начин, използвайки житейския си опит и следвайки инстинктите си, житейското му кредо. А за метрологията е много важно термините да се тълкуват недвусмислено за всички, тъй като този подход дава възможност за оптимално и пълно разбиране на всеки жизнен феномен. За целта е създаден специален терминологичен стандарт, одобрен на държавно ниво. Тъй като Русия в момента се възприема като част от глобалната икономическа система, непрекъснато се работи за уеднаквяване на термини и понятия и се създава международен стандарт. Това със сигурност спомага за улесняване на процеса на взаимноизгодно сътрудничество с високо развити чужди страни и партньори. И така, в метрологията се използват следните количества и техните определения:

1) физическо количество,представляващи общо свойство по отношение на качеството на голям брой физически обекти, но индивидуално за всеки в смисъл на количествено изражение;

2) единица физическа величина,което предполага физическа величина, на която по условие се приписва числова стойност, равна на единица;

3) измерване на физически величини,под което имаме предвид количествената и качествена оценка на физически обект с помощта на измервателни инструменти;

4) измерващ инструмент,което е техническо средство, което има стандартизирани метрологични характеристики. Те включват измервателно устройство, мярка, измервателна система, измервателен преобразувател, набор от измервателни системи;

5) измервателен уреде измервателен уред, който произвежда информационен сигнал във форма, която би била разбираема за пряко възприемане от наблюдател;

6) мярка– също измервателен уред, който възпроизвежда физична величина с даден размер. Например, ако едно устройство е сертифицирано като средство за измерване, неговата скала с цифровизирани знаци е мярка;

7) измервателна система,възприема се като набор от измервателни уреди, които са свързани помежду си чрез канали за предаване на информация, за да изпълняват една или повече функции;

8) измервателен преобразувател– също и средство за измерване, което генерира информационен измервателен сигнал във вид, удобен за съхранение, гледане и излъчване по комуникационни канали, но недостъпен за пряко възприятие;

9) принцип на измерване като набор от физически явления,на които се основават измерванията;

10) метод на измерване като набор от техники и принципи за използване на технически измервателни уреди;

11) измервателна техника като набор от методи и правила,разработени от организации за метрологични изследвания, утвърдени със закон;

Днепропетровски държавен технически университет по железопътен транспорт

Катедра по топлотехника

Арестов А.П.

Записки от лекции по дисциплината “Метрология и стандартизация”.

Част 1. Метрология.

Днепропетровск – 1998г

1. Предмет и задачи на метрологията.

1.1 Основни термини, използвани в метрологията.

Терминът "метрология" произлиза от гръцките думи: metros - мярка, logos - учение, дума. В съвременното разбиране това е наука за измерванията, методите и средствата за осигуряване на тяхното единство и начините за постигане на необходимата точност. Основните области на метрологията включват: обща теория на измерванията; единици за физически величини и техните системи; методи и средства за измерване; методи за определяне на точността на измерване; основи за осигуряване на еднаквост на измерванията и еднаквост на средствата за измерване; еталони и образцови средства за измерване; методи за прехвърляне на размери на единици от стандарти и еталонни измервателни уреди към работни измервателни уреди. Някои от тях имат научен характер. Другата част е свързана със законовата метрология. Законодателният характер на метрологията определя стандартизацията на нейните термини и определения.

Физическо количество- свойство, което е качествено общо за много физически обекти, но количествено индивидуално за всеки обект.

Измерване– намиране на стойността на физическа величина експериментално с помощта на специални технически средства. Измерването се отнася до процеса на експериментално сравнение на дадено физическо количество с хомогенно физическо количество, чиято стойност се приема за единица.

Единица за физическа величина– физическа величина, на която по дефиниция се приписва стойност, равна на 1.

Единиците за физическа величина са спомагателен апарат, използван при изучаването на природни обекти. По принцип е възможно да си представим безкраен брой единици физически величини. Но практиката поставя изискването за единство на измерванията, което може да се осигури с всяка система от единици. Въпреки това, за да се сравнят резултатите от измерването без преизчисляване (при преминаване от една система от единици към друга), е необходимо резултатите от измерването да бъдат изразени в законни единици.

Единство на измерванията– състояние на измерванията, при което техните резултати са изразени в законови единици и грешките на измерване са известни с дадена вероятност. Както става ясно от дефиницията, това понятие включва не само изпълнението на условието за единство на използваните единици физически величини, но и стойността на грешката на измерване.

Измерващ инструмент– техническо средство, използвано при измервания и имащо стандартизирани метрологични свойства. Според техническото си предназначение средствата за измерване се делят на мерки, средства за измерване, измервателни преобразуватели, спомагателни средства за измерване, измервателни инсталации и измервателни системи.

Измерете– измервателен уред, предназначен да възпроизвежда физическа величина с даден размер (кварцовият осцилатор е мярка за честотата на електрическите трептения). Мярка, която възпроизвежда редица величини с едно и също име с различни размери, се нарича многозначна (кондензатор с постоянен капацитет действа като еднозначна мярка, а кондензатор с променлив капацитет действа като многозначна мярка). Често се използва набор от мерки - специално подбран набор от мерки, използвани не само поотделно, но и в различни комбинации за възпроизвеждане на множество едноименни величини с различни размери.

Измервателен уред– измервателен уред, предназначен да генерира сигнал за измервателна информация във форма, достъпна за пряко възприемане от наблюдател. Измервателните уреди са аналогови и цифрови, показващи и записващи.

Трансдюсер- измервателен уред, предназначен да генерира сигнал за измервателна информация, който е удобен за предаване, по-нататъшно преобразуване, обработка и съхранение, но не подлежи на пряко възприемане от наблюдателя. Първичният преобразувател е този, който е първи в електрическата верига и към който директно се подава измерената стойност. Предавателният измервателен преобразувател е предназначен за дистанционно предаване на измервателен информационен сигнал; мащабен измервателен преобразувател - за промяна на измерената стойност с определен брой пъти.

Спомагателен измервателен уред– средство за измерване на величини, които влияят на метрологичните свойства на друго средство за измерване, когато се използва. Тези средства се използват за наблюдение на поддържането на стойностите на въздействащи количества в определени граници.

Настройка за измерване– набор от функционално интегрирани измервателни уреди (мерки, измервателни преобразуватели) и спомагателни устройства, предназначени за генериране на измервателни информационни сигнали в удобна (за автоматична обработка, предаване и използване в автоматизирани системи за управление) форма за директно възприемане от наблюдател и разположени в едно място.

Измервателна система- набор от измервателни уреди (измервания, I.P., I.P.) и спомагателни устройства, свързани помежду си чрез комуникационни канали, предназначени да генерират измервателни информационни сигнали във форма, удобна за автоматична обработка, предаване и използване в автоматизираната система за управление.

1.2 Класификация на измерванията.

Въз основа на естеството на зависимостта на измерената стойност от времето измерванията се разделят на статични и динамични.

Статичноизмерванията съответстват на случая, когато измереното количество остава постоянно.

Динамичен– при промяна на измерената величина.

Според методите за получаване на резултати се разграничават преки, непреки, кумулативни и съвместни измервания.

Директенсе наричат ​​измервания, при които желаната стойност на дадено количество се намира директно от експериментални данни. В този случай измерената величина се сравнява с мярката с помощта на измервателни уреди, градуирани в необходимите единици (сила на тока - А - метър).

При непрякПри измерванията желаната стойност на дадено количество се намира въз основа на известна връзка между това количество и количествата, подложени на директни измервания. Индиректните измервания се използват широко в случаите, когато желаното количество е невъзможно или трудно да се измери директно, или когато директното измерване дава по-малко точен резултат.

При обща сумаПри измерванията се измерват едновременно няколко величини от един и същи тип и желаните стойности на величините се намират чрез решаване на система от уравнения, получена от директни измервания на различни комбинации от тези величини.

Ставаизмервания - измервания, направени едновременно на две или повече величини с едно и също име, за да се намери връзката между тях.

Според метода на изразяване на резултатите от измерванията се разграничават абсолютни и относителни измервания.

Абсолютноизмерването се основава на директни измервания на една или повече фундаментални величини и/или използването на физически постоянни стойности (измерване на напрежение във волтове).

Относителносе нарича измерване на съотношението на количество към едноименно количество, което играе ролята на единица, или изменение на количество по отношение на едноименно количество, взето за първоначално.

Според използвания метод на измерване - набор от техники за използване на принципи и измервателни инструменти - се разграничават:

Метод директеноценка, при която стойността на дадена величина се определя директно от отчитащото устройство на директно действащ измервателен преобразувател.

Метод сравненияс мярка, при която измерената стойност се сравнява със стойността, възпроизведена от мярката. Този метод има следните модификации: противопоставяне, диференциал, нула, заместване, съвпадение.

Методът на противопоставяне - измерената стойност и стойността, възпроизведена от мярката, едновременно влияят върху устройството за сравнение, с помощта на което се установяват връзките между тези стойности.

Диференциалният метод - измервателният уред се влияе от разликата между измерената стойност и известната стойност, възпроизведена от мярката.

Нулев метод - резултатният ефект от влиянието на количествата върху сравнителното устройство се довежда до нула.

Метод на заместване - измерената величина се заменя с известна величина, която се възпроизвежда от мярката.

Метод на съвпадение - разликата между измерената стойност и стойността, възпроизведена от мярката, се измерва с помощта на съвпадения на скални знаци или периодични сигнали.

1.3 Основни характеристики на измерванията.

Принцип на измерване– физическо явление или набор от физически явления, лежащи в основата на измерванията.

Грешка в измерването– отклонение на резултата от измерването от истинската стойност на измерената стойност.

Истинският смисълфизическото количество в идеалния случай би отразявало съответните свойства на обекта в качествено и количествено отношение, но остава неизвестно, следователно с помощта на измервания те намират такава реална стойност, толкова близка до истинската, че за тази цел може да бъде използвани вместо него.

Точност на измерване– качеството на измереното количество, отразяващо близостта до нула на систематичните грешки на резултатите (т.е. такива грешки, които остават постоянни или естествено се променят при повтарящи се измервания на едно и също количество). Точността на измерванията зависи от това колко точни са били използваните в експеримента измервателни уреди.

Надеждност на измерването– степен на достоверност на резултатите от измерването. Измерванията, за които са известни вероятните характеристики на отклонение на резултатите от истинската стойност, се считат за надеждни. Наличието на грешка ограничава надеждността на измерванията, тъй като въвежда ограничение в броя на надеждните значими цифри на числената стойност на измерената стойност и определя точността на измерванията.