Метрологическое обеспечение производства. Погрешность измерения

3.1 Основные термины , определения, метралогические характеристики

3.4 Шкалой физической величины называется - упорядоченная совокупность физической величины служащая основой для измерений данной величины. Понятие шкалы измерений не является тождественным отсчетному устройству, имеющемуся на панели измерительного прибора.

В теории измерений принято, в основном, различать пять типов шкал: наимено­ваний, порядка, разностей (интервалов), отношений и абсолютные.

Шкалы наименованийхарактеризуются оценкой (отношении ем) эквивален­тности различных качественных проявлений свойства. Эти шкалы не имеют нуля и единицы измерений, в них отсутствуют отношения сопоставления типа «боль­ше — меньше». Пример шкал наименований: шкалы цветов, представляемые в виде атласов цветов. При этом процесс измерений заключается в достижении (например, при визуальном наблюдении) эквивалентности испытуемого об­разца с одним из эталонных образцов, входящих в атлас цветов.

Шкалы порядка— это расположенные в порядке возрастания или убывания раз­меры измеряемой величины. Расстановка размеров в порядке их возрастания или убывания с целью получения измерительной информации по шкале порядка называется ранжированием. Для облегчения измерений по шкале порядка неко­торые точки на ней можно зафиксировать в качестве опорных (реперных). Не­достатком реперных шкал является неопределенность интервалов между реиер-ными точками. Поэтому баллы нельзя складывать, вычислять, перемножать, делить и т. п. Примерами таких шкал являются: знания студентов по баллам, землетрясения по 12-балльной системе, сила ветра по шкале Бофорта 12 боллов, чувстви­тельность пленок, твердость по шкале Мооса 10 баллов (тальк-1, гипс, кальций, флюрит-4, и т. д.корунд-9, алмаз-10)

Шкалы разностей (интервалов)отличаются от шкал порядка тем, что по шкале интервалов можно уже судить не только о том, что размер больше другого, но и на сколько больше. По шкале интервалов возможны такие математические дей­ствия, как сложение и вычитание. Характерным примером является шкала ин­тервалов времени, поскольку интервалы времени можно суммировать или вычи­тать, но складывать, например, даты каких-либо событий не имеет смысла. К таким шкалам относится летосчисление по различным календарям, в которых за начало отсчета принимается либо сотворение мира, либо рождение Христа. Температурные шкалы Цельсия, Фарингейта, и Рюмира. . Шкала длин также является шкалой интервалов (разностей).

Шкалы отношенийописывают свойства величин, для множеств количе­ственных проявлений которых применимы логические отношения эквивалент­ности, порядка и пропорциональности, а для некоторых шкал также отноше­ние суммирования. В шкалах отношений существует естественный нуль и по согласованию устанавливается единица измерения. Примерами шкалы отношений являются шкалы массы и термодинамической температуры.

Абсолютные шкалы,кроме всех признаков шкал отношений, обладают дополнительным признаком: в них естественно, однозначно присутствует оп­ределение единицы измерения. Абсолютные шкалы присущи таким относитель­ным единицам, как коэффициенты усиления, ослабления, амплитудной моду­ляции и нелинейных искажений в электронных системах, полезного действия и др. Ряду абсолютных шкал, например, коэффициентов полезного действия, присущи границы, заключенные между нулем и единицей.

Условные шкалы— шкалы величин, в которых не определена единица измерения, называются условными. К ним относятся шкалы наименований и порядка. Шкалы интервалов, отношений и абсолютные называются обычно метрическими (физическими). Условные шкалы иногда называются неметри­ческими. Как говорилось, подобное расширение применения шкал измерений, в принципе, естественное, но выходит за рамки обычного понимания метро­логии в смысле ориентированности на измерения физических величин.

Значимость изучения характеристик различных шкал и особенностей их использования, наряду с узаконенными единицами измерений, в системе обес­печения единства измерений за последнее время существенно возросла. Этот процесс, вероятно, будет развиваться в направлении включения в будущем понятия «шкала измерений» в определение единства измерений.

Принцип измерений – совокупность физических явлений, на которых основано измерение. (Пьезоэлектрический эффект заключается в возникновении ЭДС на поверхности (гранях) некоторых кристаллов(кварц, турмалин, пьезокерамика) под действием внешних сил(сжатие, растяжение). Пьезоэлектрический эффект обратим: ЭДС приложенная к кристаллу, вызывает механическое напряжение.) (Термоэлектрический эффект заключается в возникновении ЭДС в замкнутом контуре при различии температуры в месте спая и в месте соединения с измерителем. Термопары позволяют измерить температуру от-200 до+2800 гр.С).(Фотоэлектрический эффект- внешний ,при освещении фотокатода в нем под влиянием фотонов света эмитируются электроны и образуется ток мажду анодом и катодом; внутренний, у ряда полупроводников под влиянием светового излучения изменяется электрическое сопротивление).и другие эффекты

Метод измерения - совокупность приемов использования принципов и средств измерений.

Погрешность(или ошибка) измерения – отклонение результатов измерения Х от истенного значения Хи измеряемой величины.

∆ =Х – Хи.

Погрешность выражена в единицах измеряемой величины и называется абсолютной погрешностью измерения.

Относительная погрешность измерения – отношение абсолютной погрешности измерения к истенному значению измеряемой величины:

δ = ∆/ Хи

Приведенная погрешность- отношение абсалютной погрешности к диапазону измерений, выражают в процентах.

Точность измерения – качество измерения, отражающее близость его результата к истинному значению измеряемой величины. Количественно точность может быть выражена величиной обратной относительной погрешности, взятой по модулю: ε = | Хи / ∆|

По ее величине измерительные устройства делятся на классы точности от 0,05 до4,0. В большинстве случаев класс точности выпускаемых промышленных приборов равен 0,25; 0,5; 1,0; 1,5; Например, прибор класса точности 0,5 имеет максимальную допустимую основную погрешность +; - =0,5%. Класс точности наносится на шкалу прибора.

Чуствительность измерительного прибора S представляет собой отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора ∆Xвых к вызвавшемуего изменению измеряемой величине ∆Xвх

S= ∆Xвых /∆Xвх

Например для стрелочных приборов это отношение перемещения ∆l конца стрелки к вызвавшему его изменению измеряемой величины. Параметры /∆Xвх

и ∆Xвых как правило выражаются в различных единицах,например мм/А, градус и вольт.

Порог чуствительности - это наименьшее изменение измеряемой величины, способное вызвать заметное измеряемое изменение показаний измерительного устройства.

Поверка – совокупность действий, производимых с целью оценки погрешностей мер и измерительных приборов.

Градуировка мер или измерительных приборов – нанесение отметок на шкалу меры или измерительного прибора.

Вариация (нестабильность)показаний прибора – алгебраическая разность между наибольшим и наименьшим результатом измерений при многократном измерении одной и той же величины в неизменных условиях.