Полезное:

Категории:

Архитектура Астрономия Биология География Геология Информатика Искусство История Кулинария Культура Маркетинг Математика Медицина Менеджмент Охрана труда Право Производство Психология Религия Социология Спорт Техника Физика Философия Химия Экология Экономика Электроника

Метрологічне забезпечення вимірювання

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 70Следующая ⇒

1.3.1 Основні терміни та їх визначення

1.3.2 Поняття про метрологічне забезпечення та його основи.

1.3.3 Мета та основні завдання метрологічного забезпечення

1.3.4 Єдність і точність вимірювання

1.3.1 Основні терміни та їх визначення

Згідно є законом України «Про метрологію та метрологічну діяльність» та ДСТУ 2681-94 наведені нижче терміни вживаються у такому значенні:

Метрологія - наука про вимірювання, яка включає як теоретичні, так і практичні аспекти вимірювань у всіх галузях науки і техніки;

Законодавча метрологія - частина метрології, що містить законодавчі акти, правила, вимоги та норми, які регламентуються і контролюються державою для забезпечення єдності вимірювань;

Вимірювальна величина - фізична величина чи параметри її залежності, що підлягають вимірюванню;

Вимірювання - відображення фізичних величин їхніми значеннями за допомогою експерименту та обчислень із застосуванням спеціальних технічних засобів;

Одиниця вимірювань - фізична величина певного розміру, прийнята для кількісного відображення однорідних з нею величин;

Єдність вимірювань - стан вимірювань, за якого їхні результати виражаються в узаконених одиницях вимірювань, а похибки вимірювань відомі та із заданною мовірністю не виходять за встановлені межі;

Методика виконання вимірювань - сукупність процедур і правил, виконання яких забезпечує одержання результатів вимірювань з потрібною точністю;

Фізична величина - властивість, спільна в якісному відношенні у багатьох матеріальних об’єктів та індивідуальна в кількісному відношенні у кожного з них;

Розмір фізичної величини - кількісний вміст фізичної величини в цьому об’єкті;

Система фізичних величин – сукупність взаємопов’язаних фізичних величини, в якій декілька величин приймають за незалежні, а інші визначають як залежні від них;

Основна фізична величина - фізична величина, що входить у систему величин та визначається через основні величини цієї системи;

Розмірність фізичної величини - вираз, що відображає її зв'язок з основними величинами системи величин;

Одиниця фізичної величини - фізична величина певного розміру, прийнята за угодою для кількісного відображення однорідних з нею величин;

Система одиниць фізичних величин - сукупність одиниць певної системи фізичних величин;

Засіб вимірювальної техніки - технічний засіб, який застосовується під час вимірювань і має нормовані метрологічні характеристики; До засобів вимірювальної техніки належать засоби вимірювань та вимірювальні пристрої.

Tun засобу вимірювальної техніки - сукупність засобів вимірювальної техніки одного і того ж призначення, які мають один і той же принцип дії, однакову конструкцію та виготовлені за однією і тією ж технічною документацією;

Засіб вимірювань - засіб вимірювальної техніки, який реалізує процедуру вимірювань. До засобів вимірювань належать кодові засоби вимірювань, реєструючі засоби вимірювань, вимірювальні прилади та вимірювальні системи.

Вимірювальний прилад - засіб вимірювань, в якому створюється візуальний сигнал вимірювальної інформації.

Вимірювальний пристрій - засіб вимірювальної техніки, в якому виконується лише одна зі складових частин процедура вимірювань (вимірювальна операція);

Еталон - засіб вимірювальної техніки, що забезпечує відтворення і(чи) зберігання одиниці вимірювань одного чи декількох значень, а також передачу розміру цієї одиниці іншим засобам вимірювальної техніки;

Первинний еталон - еталон, що забезпечує відтворення та (або) зберігання одиниці фізичної величини з найвищою в країні (порівняно з іншими еталонами тієї ж одиниці) точністю;

Державний еталон - офіційно затверджений еталон, який забезпечує відтворення одиниці вимірювань та передачу ії розміру іншим еталонам з найвищою у країні точністю;

Робочий еталон - еталон, призначений для повірки чи калібрування засобів вимірювальної техніки;

Міжнародний еталон - еталон, який за міжнародною угодою призначений для погодження розмірів одиниць, що відтворюються і зберігаються державними (національними)еталонами;

Зразковий засіб вимірювальної техніки (засіб вимірювань) - засіб вимірювальної техніки (засіб вимірювань), який служить для повірки інших засобів вимірювальної техніки (вимірювання) і затверджений як зразковий;

Вихідний еталон - еталон, який має найвищі метрологічні властивості серед еталонів, що є на підприємстві чи в організації;

Нестандартизовані засоби вимірювальної техніки (засоби вимірювань) - засоби вимірювальної техніки (засоби вимірювань), вимоги до яких не регламентовані у відповідній нормативній документації.

Повірка засобів вимірювальної техніки - встановлення придатності засобів вимірювальної техніки, на які поширюється державний метрологічний нагляд, до застосування на підставі реэултатів контролю їхніх метрологічних характеристик;

Калібрування засобів вимірювальної техніки - визначення в певних умовах або контроль метрологічних характеристик засобів вимірювальної техніки, на які не поширюється державний метрологічний нагляд;

Метрологічна служба - мережа організацій, окрема організація або окремий підрозділ, на які покладена відповідальність за забезпечення єдності вимірювань у закріпленій сфері діяльності;

Державна метрологічна служба - система державних метрологічних органів, на які покладена відповідальність за забезпечення єдності вимірювань у державі;

Метрологічна атестація засобів вимірювальної техніки - дослідження засобів вимірювальної техніки з метою визначення їхніх метрологічних характеристик та встановлення придатності цих засобів до застосування;

Метрологічна експертиза документації - діяльність спеціально уповноважених органів державної метрологічної служби з метою перевірки дотримання метрологічних норм і правил;

Повірка засобів вимірювальної техніки (засобів вимірювань) - визначення похибок засобів вимірювальної техніки (засобів вимірювань) і встановлення їх придатності до застосування.

Атестація методики виконання вимірювань - процедура встановлення відповідності методики метрологічним вимогам, що поставлені до неї;

Вимірювальна лабораторія - організація чи окремий підрозділ організації, підприємства, що здійснює вимірювання фізичних величин, визначення хімічного складу, фізико-хімічних, фізико-механічних та інших властивостей і показників речовин, матеріалів і продукції.

Зміст

1.3.2 Поняття про метрологічне забеспечення та його основи

Метрологічне забезпечення - установлення та застосування метрологічних норм і правил, а також розроблення, виготовлення та застосування технічних засобів, необхідних для досягнення єдності і потрібної точності вимірювань. Метрологічне забезпечення складається із наукової, законодавчої, нормативної, технічної та організаційної основ. Науковою основою метрологічного забезпечення є метрологія - наука про вимірювання, методи і засоби забезпечення їх єдності та способи досягнення необхідної точності.

Законодавчою основою метрологічного забезпечення є Закони України, Декрети і постанови Кабінету Міністрів України, які спрямовані на забезпечення єдності вимірювань.

Нормативною основою метрологічного забезпечення є державні стандарти та інші документи державної системи забезпечення єдності вимірювань (ДСВ), відповідні нормативні документи Держстандарту України, методичні вказівки і рекомендації, які регламентують єдину номенклатуру, способи подання та оцінювання метрологічних характеристик, правила стандартизації й атестації засобів вимірювальної техніки (ЗВТ), вимоги до проведення державних випробувань, перевірки, ревізії та експертизи ЗВТ.

Технічною основою метрологічного забезпечення є:

• система державних еталонів одиниць фізичних величин, яка забезпечує їх відтворення з найвищою точністю;

• система робочих еталонів і зразкових ЗВТ, за допомогою яких здійснюється передача розмірів одиниць фізичних величин робочим ЗВТ;

• система стандартних зразків складу та властивостей речовин та матеріалів, що забезпечує відтворення одиниць фізичних величин, які характеризують склад і властивості речовин і матеріалів;

• система робочих ЗВТ, які використовуються під час розроблення, виробництва, випробувань та експлуатації продукції, наукових досліджень та інших видів діяльності.

Організаційною основою метрологічного забезпечення є метрологічна служба України, яка складається з державної та відомчих служб.

Державна система забезпечення єдності вимірювань - це комплекс нормативно-технічних документів, на підставі яких стандартизують:

• одиниці фізичних величин;

• державні еталони та повірні схеми;

• робочі еталони та зразкові ЗВТ;

• методи та засоби метрологічної перевірки (повірки згідно з ДСТУ 2681-94), калібрування, випробувань та метрологічної атестації ЗВТ;

•номенклатуру нормованих метрологічних характеристик ЗВТ;

•норми точності вимірювань;

• способи вираження та форми подання результатів та характеристики точності вимірювань;

• методики виконання вимірювань;

• методики оцінки вірогідності та форми подання даних про властивості речовин та матеріалів, вимоги до проведення експертизи, а також атестації цих даних;

• вимоги до стандартних зразків складу та властивостей речовин і матеріалів, до стандартних довідкових даних;

• організацію і порядок проведення сертифікації, державних випробувань, метрологічної перевірки, калібрування та метрологічної атестації ЗВТ;

• порядок проведення метрологічної експертизи нормативної, проектної, конструкторської, технологічної і програмної документації;

• терміни та визначення в галузі метрології;

• порядок та форми здійснення державного метрологічного нагляду;

• порядок здійснення акредитації метрологічних служб, вимірювальних, випробувальних, аналітичних та інших лабораторій на право проведення метрологічних робіт;

• порядок одержання суб’єктами підприємницької діяльності дозволів (ліцензій) на право виготовлення, метрологічної перевірки, калібрування, ремонту, імпорту (ввезення), прокату і продажу ЗВТ.

Зміст

1.3.3 Мета та основні завдання метрологічного забеспечення

Основною метою метрологічного забезпечення є поліпшення якості продукції, підвищення ефективності виробництва, використовування матеріальних цінностей та енергетичних ресурсів, а також наукових досліджень.

Основними завданнями метрологічного забезпечення державної метрологічної служби є:

• установлення одиниць фізичних величин;

• формування системи державних еталонів одиниць фізичних величин і забезпечення її функціонування для відтворення одиниць з найвищою в Україні точністю;

• розроблення методів і засобів передавання розмірів одиниць фізичних величин від еталонів зразковим і робочим ЗВТ;

• розроблення науково-методичних, правових та організаційних основ, норм і правил, які необхідні для досягнення єдності та потрібної точності вимірювань;

• розроблення та впровадження в метрологічну практику норм і правил законодавчої метрології, а також документів ДСВ;

• виконання аналізу стану вимірювань у всіх галузях економіки України;

• державний метрологічний нагляд за розробленням, виробництвом, станом, застосуванням, ремонтом, прокатом, продажем, імпортом і зберіганням ЗВТ, додержанням метрологічних норм та правил, а також за діяльністю відомчих метрологічних служб;

• державний метрологічний нагляд за кількістю фасованих товарів в упаковках під час продажу та розфасування;

• проведення державних випробувань, метрологічної перевірки, калібрування та метрологічної атестації ЗВТ;

• сертифікація ЗВТ;

• виконання робіт із забезпечення єдності і потрібної точності вимірювань для потреб оборони;

• розроблення та атестація методик виконання вимірювань;

• створення та атестація стандартних зразків складу і властивостей речовин і матеріалів;

• розроблення та забезпечення функціонування системи стандартних довідкових даних про фізичні константи і властивості речовин і матеріалів;

• проведення експертизи та атестації даних про властивості речовин і матеріалів;

• проведення експертизи нормативної, проектної, конструкторської та технологічної документації;

• оцінювання відповідності наукової, законодавчої, нормативної, технічної та організаційної основ метрологічного забезпечення потребам економіки України та розроблення програм їх удосконалення;

• проведення акредитації метрологічних служб, вимірювальних, випробувальних, аналітичних та інших лабораторій на право виконання метрологічних робіт;

• організація і здійснення підготовки кадрів у галузі метрології та підвищення їх кваліфікації.

Рішення основних завдань в сфері метрологічного забезпечення на галузевому рівні здійснюють відомчі метрологічні служби відповідних міністерств та відомств. До цих завдань належать:

• вибір номенклатури параметрів матеріалів, виробів, процесів, які підлягають оцінці при вимірюваннях, випробуваннях і контролі;

• вибір номенклатури і числових значень показників точності (достовірності) результатів вимірювань, випробувань і контролю, форм їх представлення, що забезпечують оптиРисьне розв'язання задач, для яких ці результати призначені;

• метрологічна експертиза проектної, конструкторської і технологічної документації з метою контролю правильності результатів розв'язань двох попередніх задач;

• планування процесів вимірювань, випробувань і контролю, розробка методик вимірювань, випробувань і контролю;

• забезпечення процесів вимірювань, випробувань і контролю відповідними технічними засобами (засобами вимірювальної техніки, випробувальним обладнанням, засобами контролю);

• підтримка технічних засобів в метрологічно-справному стані;

• виконання процесів вимірювань, випробувань і контролю, опрацювання результатів вимірювань, випробувань і контролю (в тих випадках, коли це потрібно).

Крім задач із забезпечення єдності вимірювань, розв'язання яких покладено на органи метрологічних служб, доповнювальну групу задач метрологічного забезпечення повинні розв'язувати різні категорії спеціалістів, виробничі підрозділи і колективи:

• вибір раціональної номенклатури вимірювальних (контрольних) величин, параметрів - конструктори, розробники нових матеріалів, виробів або процесів на основі вивчення і моделювання їх (матеріалів, виробів або процесів) властивостей;

• вибір норм точності - споживачі вимірювальної інформації, тобто ті, для кого призначені і хто буде виготовляти, обмінюватися (при торгівлі) чи використовувати нові речовини, вироби чи процеси;

• метрологічну експертизу - професійно-підготовлені групи експертів, в які входять конструктори, технологи та спеціалісти відомчих метрологічних служб;

• планування і проведення вимірювань, випробувань і контролю науково-технічний персонал, що розробляє і здійснює технологічні процеси виготовлення виробів і матеріалів;

• забезпечення процесів вимірювань, випробувань і контролю технічними засобами в централізованому порядку - міністерства (відомства), які є розробниками ЗВТ, випробувань і контролю;

• в децентралізованому порядку (наприклад, не стандартизовані засоби вимірювань і контролю, випробувальне обладнання) - підприємства і організації, які виконують операції вимірювань, випробувань і контролю;

• підтримка технічних засобів в справному стані - підприємства і організації, які здійснюють ремонт ЗВТ, випробувань і контролю.

Отже, у розв'язанні цієї групи задач метрологічного забезпечення повинні брати участь всі відомчі органи і технічні служби, пов'язані з виробництвом і споживанням вимірювальної інформації, з нормативним і приладним забезпеченням процесів її отримання.

Зміст

1.3.4 Єдність і точність вимірювання

Поняття єдності і точності вимірювань є визначальними для теоретичної метрології і метрологічної практики. Різниця і в той же час взаємозв’язок, взаємообумовленість цих понять визначають характер, зміст, направленість і форми організації метрологічного забезпечення будь-яких виробничих проблем.

Можливість застосування результатів вимірювання для правильного і ефективного розв'язання будь-якої вимірювальної задачі визначається такими трьома умовами:

• результати вимірювань виражають в узаконених одиницях і(чи) формах;

• відомі (з необхідною заданою достовірністю) значення показників точності цих результатів;

• значення показників точності забезпечують оптиРисьне (відповідно до вибраних критеріїв оптиРисьності) розв'язання задачі, для якої результати призначені.

Якщо результати вимірювань задовольняють перші дві умови, то про них відомо все, що необхідно знати для прийняття обґрунтованого рішення про можливість їх використання. Такі результати можна порівнювати. Їх можна використовувати в різних поєднаннях, різними людьми і організаціями. В цьому випадку можна вважати, що забезпечено єдність вимірювання.

Якщо ж результати вимірювань не мають яких-небудь з цих властивостей, тобто невідома чи неправильно визначена їх точність, то фактично непридатні для розв'язання тих чи інших вимірювальних задач результати вимірювань можна помилково прийняти за придатні. Такі результати неможливо порівнювати чи сумісно використовувати. В цих випадках прийнято говорити про відсутність єдності вимірювань.

Третя з перекислених вище умов визначає специфічні вимоги до точності застосовуваних методів і ЗВТ, насамперед:

1. Точність результатів технічних вимірювань можна достовірно оцінинити на основі попереднього аналізу можливих причин і джерел похибок вимірювань і апріорної оцінки значень цих похибок.

Отже, для забезпечення єдності вимірювань необхідно створити і регламентувати такі правила підготовки і проведення вимірювань, опрацювання і оформлення їх результатів, дотримання яких гарантує певну точність всіх виконуваних за даними правилами вимірювань.

2. Реальна точність технічних вимірювань зумовлюється не тільки інструментальними, а й методичними похибками, пов'язаними з використанням непрямих вимірювань, пожорсткішанням умов застосування приладів, динамічними та іншими властивостями об’єктів вимірювань тощо.

Необхідно відзначити, що практичну діяльність з оцінки точності результатів вимірювань (керуючись відповідними регламентованими правилами) здійснюють колективи спеціалістів (технологів, конструкторів, операторів), які планують і безпосёредньо виконують вимірювання. Органи ж метрологічної служби, розв'язуючи вказані вище задачі створюють необхідні умови (Держстандарт України і його організації - на міжгалузевому рівні; органи відомчих метрологічних служб - на рівні відомств, підприємств і організацій) для правильних і однотипних оцінок точності використовуваної вимірювальної інформації. Для реалізації цих умов органи метрологічної служби повинні спрямовувати діяльність відомств, підприємств і організацій на забезпечення єдності вимірювань (аналіз, прогнозування, планування, оцінку і нормування похибок вимірювання), контролювати її результати, забезпечувати планомірне зростання її ефективності і відповідність сучасним і перспективним потребам народного господарства.

Отже, на основі досягнень метрологічної науки розробляються правила метрологічної підготовки і виконання вимірювань, опрацювання і оформлення їх результатів. Виконання метрологічних правил, обов’язковість яких встановлюється нормативно-технічними документами Держстандарту України, забезпечує гарантовану точність результатів вимірювань. Повне, якісне і повсякчасне виконання цих правил забезпечується і контролюється органами метрологічних служб. Управління діяльністю забезпечення єдності вимірювань в масштабі країни (на міжгалузевому рівні) здійснює Держстандарт України і його організації.

Зміст
Лекція 6

1.3.5 Одиниці фізичних величин. Еталони одиниць фізичних величин. Міжнародна система одиниць СІ.

1.3.6 Державна система забезпечення єдності вимірювань.

1.3.5 Одиниці фізичних величин. Еталони одиниць фізичних величин. Міжнародна система одиниць СІ.

Розвиток науки і техніки нерозривно пов'язаний із зростанням ролі вимірювань. 3астосування нових технологій ставить перед вимірювальною технікою нові і відповідальні завдання, пов'язані з підвищенням точності вимірювальних процедур, чутливості, швидкодії, діапазону вимірювальних пристроїв. Невпинно збільшується кількість різноманітних видів та засобів вимірювання. Процес якісного і кількісного розвитку вимірювань неможливий без забезпечення їхньої єдності.

Єдністю вимірювань називають такий стан вимірювальної техніки, коли результати вимірювань виражаються в узаконених одиницях і похибки їх відомі із заданою точністю.

Отже, виникло нове поняття - метрологічне забезпечення, під яким розуміють встановлення і застосування наукових і організаційних основ, технічних засобів, правил і норм, необхідних для досягнення єдності та необхідної точності вимірювань.

Науковою основою метрологічного забезпечення є метрологія наука про вимірювання, методи і засоби забезпечення їх єдності і способи досягнення необхідної точності вимірювань.

Організаційною основою метрологічного забезпечення є метрологічна служба країни, яка складається з державної і відомчої служб. Метрологічна служба - це мережа установ і організацій, очолюваних Держстандартом, діяльність яких спрямована на метрологічне забезпечення вимірювань.

Технічну основу метрологічного забезпечення становлять системи: державних еталонів одиниць фізичних величин; передачі розмірів одиниць фізичних величин від еталонів усім засобам вимірювання за допомогою зразкових засобів вимірювання і засобів повірки; державних випробувань засобів вимірювання, яка забезпечуе однаковість засобів вимірювання під час розробки і випуску їх у користування; обов'язкової повірки чи метрологічної атестації засобів вимірювання; стандартних зразків складу і властивостей речовин і матеріалів; стандартних довідкових даних

про фізичні константи і властивості речовин і матеріалів.

Правова основа метрологічного забезпечення - це Державна система забезпечення єдності вимірювань, яка е комплексом нормативно-технічних документів, що встановлюють єдину номенклатуру стандартних взаємопов’язаних правил і положень, вимог i ноpм, які належать до організації і методики оцінювання та забезпечення точності вимірювань.

О6'єкти навколишнього матеріального світу - фізичні тіла, їх системи і стани, процеси, що в них відбуваються, мають різноманітні властивості. Якісно однакові властивості можуть відрізнятися між собою кількісним вмістом, який називається розміром. Звідси випливає визначення поняття фізичної величини (ФВ).

Фізична величина (коротко величина) - це кожна означена якісна властивість фізичних об’єктів (фізичних тіл, їх систем, станів, процесів), яка може мати певний розмір.

Приклади ФВ: довжина, маса, швидкість, прискорення, напруга, сила електричного струму, електричний onip, магнітна індукція, магнітний потік, світловий потік тощо.

Розмір ФВ як її атрибут існує об’єктивно, незалежно від того, що ми про нього знаємо. За характером зв'язку розмірів ФВ з об’єктами, яким вони притаманні, їх поділяють на екстенсивні та інтенсивні величини.

Екстенсивні ФВ (маса, довжина, площа, енергія тощо) при поділі об’єкта на частини змінюють свої розміри і є адитивними величинами, тобто до них може бути застосована операція додавання.

Інтенсивна величина характеризує стан фізичного об’єкта і при його поділі на частини може зберігати свій розмір, наприклад густина, температура, питомий електричний опір гомогенного фізичного тіла. Інтенсивні ФВ неадитивні (густина суміші не дорівнює сумі густин її компонентів).

За характером прояву розмірів у явищах, що спостерігаються при виконанні дослідів, ФВ поділяються на енергетичні (активні), які здатні самі проявляти свої розміри (напруга) і параметричні (пасивні), наприклад електричний опір, ємність, індуктивність, розміри яких проявляються при дії на об’єкт відповідної активної величини.

Конкретні ФВ, як і об’єкти, яким вони притаманні, існують у просторі і у часі, перебуваючи у причинно-наслідкових зв'язках з іншими величинами згідно із законами фізики. Тому загалом розміри ФВ є функціями часу, координат простору та інших величин.

Розмір є атрибутом кожної ФВ, а відрізняють скалярні та векторні величини. Скалярні ФВ поділяються на неполярні, які мають тільки розмір (маса, о6'єм) і полярні, які ще мають знак (заряд, потік). Векторні ФВ (сила, переміщення, швидкість поряд з розміром мають напрям і виражають зміни розмірів інших величин у просторі (градієнт температури, напруженість електричного поля) або просторові зміни розмірів у часі (швидкість, прискорення), а математично описуються похідними скалярних величин за координатами простору або простору і часу, а також похідними векторних величин за часом. За означенням, якщо розміри скалярних або розміри і напрями векторних величин не змінюються, то ці величини сталі (незмінні), а якщо змінюються, то змінні. Стала в часі величина може бути змінною в просторі. Поняття сталості ФВ відносне, оскільки рух абсолютний, а спокій відносний. Наприклад, довжина твердого тіла не є абсолютно стала, тому що матерія перебуває у безперервному русі і внаслідок руху молекул на поверхні тіла теоретично його розміри змінюються. У зв'язку з еволюцією Всесвіту поступово змінюються навіть такі фізичні константи, як гравітаційна стала

у=6,672041 •1011Н•м2•кг

і стала Планка, значення якої на 1977 р.

h = 6,626176 36 •10-3Дж•с.

Розміри ФВ можуть змінюватися неперервно або стрибкоподібно (дискретно). Величина, можливі розміри або і напрями якої при їх зміні на скінченному проміжку часу чи простору утворюють незліченну множину (континуум), називається континуальною, а якщо ця множина зліченна, то - дискретною. Континуальність розмірів ФВ, як і їх сталість, відносна через дискретність речовини та енергії (дискретність струму визначається зарядом електрона, дискретність енергії її квантом). Проте, якщо зміни ФВ, що зумовлені дискретністю, незначні порівняно з їх розмірами, то такі ФВ сприймаються як континуальні (неперервні).

ФВ, розмір якої виражений як функція часу, за визначенням є процесом, тобто послідовна в часі зміна розміру величини, а стала величина - граничний випадок процесу. Векторна величина, розміри чи (і) напрями якої виражені функцією часу, є векторним процесом. Розмір ФВ у конкретний момент часу називається її миттєвим розміром. ФВ, розміри якої є функцією дискретних моментів часу-дискретна послідовність.

Множина розподілених у просторі і в часі розмірів скалярної або розмірів і напрямів векторної ФВ утворює відповідно скалярне або векторне поле цієї величини. Векторне поле утворюється із скалярного у вигляді градієнта, а із нього застосуванням диференціальних операцій отримується тензорне поле, яке є узагальненням скалярного і векторного полів.

Усі можливі розміри ФВ х позначимо також через Х, з них приймемо якийсь розмір Хо за розмір одиниці величини Х. Відношення Х/Xo=M назвемо істинним числовим значенням величини х. Тоді істинне значення цієї величини М•хо=Х, тобто воно тотожно дорівнює її розміру.

Якщо х=хо, то М= 1. Отже, розмір одиниці ФВ дорівнює такому істинному її значенню, при якому істинне числове значення дорівнює 1. Одиниця ФВ - таке істинне значення величини, якому за означенням присвоєно істинне числове значення 1. Якщо одиницю фізичної величини взяти іншого розміру Хо° = Хо, то в силу об’єктивності існування розміру дістанемо

а звідси

Отже, істинне числове значення ФВ залежить від вибору розміру іі одиниці, а істинне значення від цього вибору не залежить, оскільки воно тотожно дорівнює її розміру. Відмінність між поняттями розміру та істинного значення величини в тому, що розмір величини ніяк не пов'язаний з вибором розміру її одиниці, тоді як істинне значення виражається добутком істинного числового значення і вибраного розміру одиниці ФВ.

Вимірюванням замість М знаходять наближене його значення N, яке називається числовим значенням величини, а замість Х дістають значення величини

х = N•Хо, яке є тільки оцінкою істинного її значення.

Значення ФВ, яке настільки близьке до істинного її значення, що для цієї мети його можна використати замість нього, називаються дійсним значенням.

де Nд - дійсне числове значення величини.

Розмірність (dimension) основної величини - це її позначення L, M,T, І, a розмірність похідної величини - вираз, що описує її зв’язок з основними величинами системи і становить добуток розмінностей основних величин, піднесених до відповідних степенів. Наприклад, розмірність величини Х системи LMT:

де а, (β, у- показники розмірності, які є цілими числами, за винятком СГСЕ та СГСМ, де вони можуть бути і дробовими.

Величина, в розмірності якої хоча 6 один показник не дорівнює нулю, називається розмірною величиною, а величина, в розмірності якої всі показники дорівнюють нулю, - безрозмірною величиною. Величина, що безрозмірна в одній системі, може бути розмірною в іншій. У цій системі величин розмірність кожної величини однозначна, але є різні за природою величини, які мають однакову розмірність, наприклад різні види енергії і робота, магніторушійна сила і різниця магнітних потенціалів. Тому відрізняють фізичну однорідність і розмірну однорідність величин, фізично однорідні величини можна порівнювати між собою, якщо вони екстенсивні, тобто можна застосовувати до них операцію додавання.

Операції над розмінностями виконуються за правилами алгебри. Наприклад,

якщо величина причому і

то

Зокрема, якщо Z=XY, то а якщо

Z=(X/Y), то

Розмірності ФВ є заодно розмінностями їх одиниць. Рівняння зв'язку між величинами використовується для утворення когерентних похідних одиниць. Якщо рівняння зв'язку має коефіцієнт, який не дорівнює 1, то в праву його частину підставляють такі значення величини в одиницях даної когерентної системи, щоб їх добуток з коефіцієнтом рівняння дорівнював 1.

Поняття розмірності дає можливість контролювати правильність математичних операцій над величинами - на довільній стадії виконання операцій ліва і права частини рівності мають бути однакової розмірності. Методом перевірки розмінностей контролюють правильність математичних виразів, їх відповідність фізичній суті.

Зміст

1.3.6 Державна система забезпечення єдності вимірювань

Еталони одиниць фізичних величин - засоби вимірювання (або комплекси засобів вимірювання), які забезпечують відтворення і зберігання одиниць з метою передачі їх розмірів робочим засобам вимірювання. Передача розмірів одиниць здійснюється за допомогою провірочних схем.

Нині у метрології діють понад сотні еталонів одиниць фізичних величин. Відповідно до поділу фізичних величин на основні і похідні еталони поділяються на еталони одиниць основних і похідних величин. За точністю відтворення одиниць і підпорядкованості еталони поділяються на первинні і вторинні.

Первинні еталони відтворюють і зберігають одиниці і передають їх розміри з найвищою точністю, яку можна досягти в даній галузі вимірювання різновидом первинних еталонів е спеціальні еталони, призначені для відтворення одиниць у встановлених особливих умовах (надвисокі частоти, Рисі і великі енергії, тиск, температура тощо). Первинні і спеціальні еталони, офіційно затверджені для країни, називаються державними, і на кожен з них затверджують спеціальний стандарт.

До вторинних еталонів належать еталони- копії, еталони порівняння і робочі еталони. Еталони-копїі призначені для передачі розміру одиниць робочим еталонам, які, в свою чергу, служать для повірки зразкових та найбільш точних робочих засобів вимірювання. Еталони порівняння призначені для взаємного порівняння еталонів, яких безпосередньо не можна порівнювати один з одним.

За своїм складом еталони можуть бути одиничні і групові. Одиничний еталон - це одна міра (пристрій чи установка), а груповий складається з однотипних мір(вимірювальних пристроїв), які відтворюють розмір одиниці як середнього арифметичного результатів відтворення кожним із елементів цієї сукупності.

Крім національних еталонів, е міжнародні еталони, які належать групі держав і призначені для підтримання єдності вимірювань у міжнародному масштабі періодичним порівнянням державних еталонів з міжнародним і один з одним.

Найвищу точність мають еталони часу і частоти. Державний еталон частоти і часу відтворює одиницю з відносною похибкою близько 10-13.

Основними об’єктами стандартизації є: одиниці фізичних величин; державні еталони і провірочні схеми; методи і засоби повірки засобів вимірювання; номенклатура нормованих метрологічних характеристик засобів вимірювання; норми точності вимірювань; способи вираження і форми подання результатів вимірювання і показників точності вимірювань; методики виконання вимірювань; організація і проведення державних випробувань, повірки, метрологічної атестації засобів вимірювання; терміни і визначення в галузі метрології тощо.

Щоб забезпечити єдність вимірювань, необхідне виконання таких вимог. Результати вимірювань мають виражатися в одиницях фізичних величин, допущених до застосування державними стандартами. Відповідно до цих стандартів основними одиницями є одиниці системи СІ: метр(м) - одиниця довжини; кілограм(кг) - одиниця маси; секунда(с) - одиниця часу; ампер(А) - одиниця струму; кельвін(К) - одиниця термодинамічної температури; моль(моль) - одиниця кількості речовини; кандела(кд) - одиниця сили світла.

Додатковими одиницями взято радіан (рад) - одиниця плоского кута і стерадіан (ср) - одиниця тілесного кута. Крім основних і додаткових, система одиниць передбачає похідні одиниці, які утворюються з основних і додаткових за допомогою визначальних рівнянь. Допускаються до застосування також позасистемні одиниці.

3асоби вимірювання, призначені для серійного випуску, підлягають державним випробуванням. Основною метою державних випробувань є встановлення відповідності випущених у державі серійно або закуплених за кордоном засобів вимірювання вимогам стандартів і технічних завдань.

Засоби вимірювання, які знаходяться у користуванні, мають періодично піддаватися державній повірці, ревізії, експертизі. Повірка засобів вимірювання здійснюється для встановлення придатності їх до застосування. Ревізія засобів вимірювання здійснюється для встановлення відповідності засобів і методик вимірювань необхідному рівню метрологічного забезпечення виробництва. Експертиза здійснюється тоді, коли виникають питання про відповідність засобів вимірювання і методик їх застосування технічним вимогам.

Метрологічні характеристики засобів вимірювання, що підлягають нормуванню, мають відповідати державним стандартам, які встановлюють номенклатуру метрологічних характеристик засобів вимірювання, а також способи їх представлення в нормативно-технічній документації.

Форми представлення результатів вимірювань мають відповідати державним стандартам. У номенклатуру встановлених стандартом показників входять функції розподілу ймовірності систематичної і випадкової похибок результатів вимірювання, числові характеристики систематичної і випадкової похибок, а також інтервали, у яких похибки результатів вимірювань знаходяться із заданою ймовірністю.

Вимірювання, норми точності яких регламентовані стандартами або нормативно-технічними документами, мають виконуватися за стандартними або атестованими методиками виконання вимірювань згідно з державними стандартами.

Державна система забезпечення єдності вимірювань встановлює вимоги до еталонів одиниць фізичних величин і до системи передачі розміру робочим засобам вимірювання.

Кожний засіб вимірювання, який функціонує у встановлених умовах, забезпечує зумовлений ступінь достеменності результатів вимірювання, які отримані за його допомогою. Це досягається завдяки передбаченим стандартами заходам,
основою яких є повірочні схеми, що встановлюють методи,
засоби, точність і підпорядкування засобів вимірювання у
разі передачі розміру одиниці фізичної величини від
вихідного зразкового засобу вимірювання до об’єкта повірки.
Оскільки повірочні схеми призначені загалом для пере
дачі розмірів одиниць величин від державних еталонів до

об’єктів повірки, то в основу провірочних схем закладений багатоступінчастий принцип.

Багатоступінчаста передача розміру одиниці величини в провірочних схемах передбачає, що, крім державного еталона, необхідно створити еталони-копії, робочі еталони, а також зразкові засоби першого, другого і третього розрядів. Державні повірочні схеми оформляються як державний стандарт, який містить провірочну схему як креслення і необхідну текстову частину.

Поняття єдності і точності вимірювань е визначальними для теоретичної метрології і метрологічної практики. Різниця і в той же час взаємозв’язок, взаємообумовленість цих понять визначають характер, зміст, направленість і форми організації метрологічного забезпечення будь-яких виробничих проблем.

Можливість застосування результатів вимірювання для правильного і ефективного розв'язання будь-якої вимірювальної задачі визначається такими трьома умовами:

• результати вимірювань виражають в узаконених одиницях і(чи) формах;

• відомі (з необхідною заданою достовірністю) значення показників точності цих результатів;

• значення показників точності забезпечують оптиРисьне (відповідно до вибраних критеріїв оптиРисьності) розв'язання задачі, для якої результати призначені.

Якщо результати вимірювань задовольняють перші дві умови, то про них відомо все, що необхідно знати для прийняття обґрунтованого рішення про можливість їх використання. Такі результати можна порівнювати. Їх можна використовувати в різних поєднаннях, різними людьми і організаціями. В цьому випадку можна вважати, що забезпечено єдність вимірювання.

Якщо ж результати вимірювань не мають яких-небудь з цих властивостей, тобто невідома чи неправильно визначена їх точність, то фактично непридатні для розв'язання тих чи інших вимірювальних задач результати вимірювань можна помилково прийняти за придатні. Такі результати неможливо порівнювати чи сумісно використовувати. В цих випадках прийнято говорити про відсутність єдності вимірювань.

Третя з перекислених вище умов визначає специфічні вимоги до точності застосовуваних методів і ЗВТ, насамперед:

1. Точність результатів технічних вимірювань можна достовірно оцінинити на основі попереднього аналізу можливих причин і джерел похибок вимірювань і апріорної оцінки значень цих похибок.

Отже, для забезпечення єдності вимірювань необхідно створити і регламентувати такі правила підготовки і проведення вимірювань, опрацювання і оформлення 'іх результатів, дотримання яких гарантує певну точність всіх виконуваних за даними правилами вимірювань.

2. Реальна точність технічних вимірювань зумовлюється не тільки інструментальними, а й методичними похибками, пов'язаними з використанням непрямих вимірювань, пожорсткішанням умов застосування приладів, динамічними та іншими властивостями об’єктів вимірювань тощо.

Необхідно відзначити, що практичну діяльність з оцінки точності результатів _ вимірювань (керуючись відповідними регламентованими правилами) здійснюють колективи спеціалістів (технологів, конструкторів, операторів), які планують і безпосёредньо виконують вимірювання. Органи ж метрологічної служби, розв'язуючи вказані вище задачі створюють необхідні умови (Держстандарт України і його організації - на міжгалузевому рівні; органи відомчих метрологічних служб - на рівні відомств, підприємств і організацій) для правильних і однотипних оцінок точності використовуваної вимірювальної інформації. Для реалізації цих умов органи метрологічної служби повинні спрямовувати діяльність відомств, підприємств і організацій на забезпечення єдності вимірювань (аналіз, прогнозування, планування, оцінку і нормування похибок вимірювання), контролювати її результати, забезпечувати планомірне зростання її ефективності і відповідність сучасним і перспективним потребам народного господарства.

Отже, на основі досягнень метрологічної науки розробляються правила метрологічної підготовки і виконання вимірювань, опрацювання і оформлення їх результатів. Виконання метрологічних правил, обов’язковість яких встановлюється нормативно-технічними документами Держстандарту України, забезпечує гарантовану точність результатів вимірювань. Повне, якісне і повсякчасне виконання цих правил забезпечується і контролюється органами метрологічних служб. Управління діяльністю забезпечення єдності вимірювань в масштабі країни (на міжгалузевому рівні) здійснює Держстандарт України і його організації.

Зміст
Лекція 7

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒

Date: 2016-01-20; view: 1084; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...

mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию