Meritve ločimo po načinu pridobivanja informacij, po naravi sprememb merjene vrednosti med postopkom merjenja, po količini merskih informacij glede na osnovne enote.
Glede na način pridobivanja informacij meritve delimo na neposredne, posredne, kumulativne in skupne.
Neposredne meritve - To je neposredna primerjava fizikalne količine z njeno mero. Na primer, pri določanju dolžine predmeta z ravnilom se želena vrednost (kvantitativni izraz vrednosti dolžine) primerja z mero, tj. vladar.
Posredne meritve se razlikujejo od neposrednih v tem, da se želena vrednost količine določi na podlagi rezultatov neposrednih meritev takih količin, ki so povezane z želenim specifičnim razmerjem.Če torej merite tok z ampermetrom in napetost z voltmetrom, potem lahko iz znanega funkcionalnega razmerja vseh treh imenovanih količin izračunate moč električnega kroga.
Agregatne meritve so povezani z reševanjem sistema enačb, sestavljenega iz rezultatov sočasnih meritev več homogenih količin. Reševanje sistema enačb omogoča izračun želene vrednosti.
Skupne meritve - To so meritve dveh ali več nehomogenih fizikalnih veličin za ugotavljanje razmerja med njimi.
Kumulativne in skupne meritve se pogosto uporabljajo za merjenje različnih parametrov in karakteristik na področju elektrotehnike.
Glede na naravo spremembe izmerjene vrednosti med postopkom merjenja ločimo statistične, dinamične in statične meritve.
Statistične meritve so povezani z določanjem značilnosti naključnih procesov, zvočne signale, raven hrupa itd.
Statične meritve pojavijo, ko je izmerjena količina praktično konstantna.
Dinamične meritve so povezane s količinami, ki so med postopkom merjenja podvržene določenim spremembam.
Statične in dinamične meritve v idealni obliki so v praksi redke.
Glede na količino merilnih informacij ločimo enojne in večkratne meritve.
Posamezne meritve- gre za eno meritev ene količine, tj. število meritev je enako številu izmerjenih količin. Praktična uporaba Tovrstna meritev je vedno povezana z velikimi napakami, zato morate opraviti vsaj tri posamezne meritve in končni rezultat ugotoviti kot aritmetično sredino.
Več meritev za katero je značilno, da je število meritev presežek števila izmerjenih količin. Običajno je najmanjše število meritev v tem primeru več kot tri. Prednost večkratnih meritev je znatno zmanjšanje vpliva naključnih dejavnikov na merilno napako.
Glede na osnovne merske enote jih delimo na absolutne in relativne.
Absolutne meritve se imenujejo tiste, pri katerih se uporablja neposredno merjenje ene (včasih več) osnovne količine in fizikalne konstante. Tako v znameniti Einsteinovi formuli E=ts 2 utež ( m) je osnovna fizikalna količina, ki jo je mogoče neposredno izmeriti (s tehtanjem), svetlobna hitrost ( c) je fizična konstanta.
Relativne meritve temeljijo na določanju razmerja med izmerjeno količino in homogeno količino, ki se uporablja kot enota. Seveda je želena vrednost odvisna od uporabljene merske enote.
Meritve so povezane s pojmi, kot so "merilna lestvica", "načelo merjenja", "metoda merjenja".
Merilna lestvica je urejen niz vrednosti fizikalne količine, ki služi kot osnova za njeno merjenje. Razložimo ta koncept na primeru temperaturnih lestvic.
V Celzijevi lestvici je kot izhodišče vzeta temperatura taljenja ledu, kot glavni interval (referenčna točka) pa vrelišče vode. Stotinka tega intervala je enota za temperaturo (stopinja Celzija). Pri Fahrenheitovi temperaturni lestvici je za izhodišče vzeta temperatura taljenja mešanice ledu in amoniaka (ali kuhinjske soli), za referenčno točko pa normalna telesna temperatura zdravega človeka. Enota za temperaturo (stopinja Fahrenheita) je šestindevetdeseta glavnega območja. Na tej lestvici je tališče ledu +32°F, vrelišče vode pa +212°F. Če je torej na Celzijevi lestvici razlika med vreliščem vode in tališčem ledu 100°C, potem je na Fahrenheitovi lestvici 180°F. V tem primeru vidimo vlogo sprejete lestvice tako v kvantitativni vrednosti merjene vrednosti kot tudi v vidiku zagotavljanja enotnosti meritev. V tem primeru je treba najti razmerje velikosti enot, da lahko primerjamo rezultate meritev, tj. t o F/t°C.
V meroslovni praksi je znanih več vrst lestvic: imenska lestvica, vrstna lestvica, intervalna lestvica, razmerna lestvica itd.
Imenska lestvica - To je neke vrste kvalitativna in ne kvantitativna lestvica; ne vsebuje nič ali merskih enot. Primer je barvni atlas (barvna lestvica). Merilni proces je sestavljen iz vizualne primerjave poslikanega predmeta z barvnimi vzorci (referenčni vzorci atlasa).
barve). Ker ima vsaka barva veliko različic, lahko takšno primerjavo opravi izkušen strokovnjak, ki ima ne samo praktične izkušnje, temveč tudi ustrezne posebne značilnosti vidnih sposobnosti
Lestvica naročila označuje vrednost izmerjene količine v točkah (lestvica potresov, sila vetra, trdota fizičnih teles itd.).
Intervalna lestvica(razlike) ima pogojne vrednosti nič, intervali pa so določeni po dogovoru. Takšni lestvici sta časovna in dolžinska lestvica.
Lestvica odnosov ima naravno vrednost nič, merska enota pa se določi z dogovorom. Na primer, masno tehtnico (običajno rečemo "teža"), ki se začne od nič, je mogoče različno stopnjevati glede na zahtevano natančnost tehtanja. Primerjajte gospodinjstvo in analitiko
9. Merilni instrumenti in njihove lastnosti
IN znanstvena literatura Tehnične merilne instrumente delimo v tri velike skupine. To so: mere, kalibri in univerzalni merilni instrumenti, kamor sodijo merilni instrumenti, kontrolni in merilni instrumenti (instrumenti) ter sistemi.
1. Merilo je merilno sredstvo, ki je namenjeno reprodukciji fizične količine zahtevane velikosti. Mere vključujejo ravniparalelne dolžinske mere (ploščice) in kotne mere.
2. Merila so določene naprave, katerih namen je nadzor in iskanje v zahtevanih mejah dimenzij, relativnih položajev površin in oblik delov. Praviloma jih delimo na: gladka mejna merila (sponke in čepi), pa tudi merila z navojem, ki vključujejo navojne obroče ali sponke, navojne čepe itd.
3. Merilni instrument, predstavljen v obliki naprave, ki proizvaja signal merilnih informacij v obliki, ki je razumljiva opazovalcem.
4. Merilni sistem, ki ga razumemo kot določen niz merilnih instrumentov in določenih pomožnih naprav, ki so med seboj povezani s komunikacijskimi kanali. Zasnovan je za proizvodnjo merilnih informacijskih signalov v obliki, ki je primerna za samodejno obdelavo, kot tudi za oddajanje in uporabo v avtomatski sistemi upravljanje.
5. Univerzalni merilni instrumenti, katerih namen je določiti dejanske dimenzije. Za vsak univerzalni merilni instrument je značilen njegov namen, princip delovanja, to je fizični princip, na katerem temelji njegova konstrukcija, konstrukcijske značilnosti in meroslovne značilnosti.
Pri spremljanju kotnih in linearnih kazalnikov se uporabljajo neposredne meritve, manj pogoste so relativne, posredne ali kumulativne meritve. V znanstveni literaturi med neposrednimi merilnimi metodami običajno ločimo naslednje:
1) metoda neposrednega ocenjevanja, ki je metoda, pri kateri se vrednost količine ugotavlja z odčitno napravo merilne naprave;
2) metoda primerjave z merilom, ki se razume kot metoda, pri kateri je dano vrednost mogoče primerjati z vrednostjo, ki jo poustvari merilo;
3) metoda seštevanja, ki običajno pomeni metodo, ko se vrednost dobljene količine dopolni z merilom iste količine, tako da na napravo, ki se uporablja za primerjavo, vpliva njihova vsota, ki je enaka vnaprej določeni vrednosti;
4) diferencialna metoda, za katero je značilno merjenje razlike med dano vrednostjo in znano vrednostjo, ponovljivo z merilom. Metoda daje rezultate z dokaj visoko stopnjo natančnosti pri uporabi grobih merilnih instrumentov;
5) ničelna metoda, ki je v bistvu podobna diferencialni metodi, vendar je razlika med dano količino in mero zmanjšana na nič. Poleg tega ima ničelna metoda določeno prednost, saj je mera lahko mnogokrat manjša od izmerjene vrednosti;
6) substitucijska metoda, ki je primerjalna metoda z merilom, pri kateri se merjena količina nadomesti z znano količino, ki se z merilom poustvari. Naj spomnimo, da obstajajo tudi nestandardizirane metode. Ta skupina običajno vključuje naslednje:
1) metoda nasprotovanja, ki pomeni metodo, pri kateri dana vrednost in vrednost, ki jo reproducira mera, hkrati delujeta na primerjalno napravo;
2) metoda sovpadanja, označena kot metoda, pri kateri se razlika med primerjanimi količinami meri z uporabo sovpadanja oznak na lestvicah ali periodičnih signalov.
10. Razvrstitev merilnih instrumentov
Merilni instrument (MI)- to je tehnično sredstvo ali sklop sredstev, ki se uporablja za izvajanje meritev in ima standardizirane meroslovne lastnosti. S pomočjo merilnih instrumentov je fizikalno količino mogoče ne le zaznati, temveč tudi izmeriti.
Merilni instrumenti so razvrščeni po naslednjih merilih:
1) po metodah konstruktivnega izvajanja;
2) za meroslovne namene.
Glede na metode konstruktivne izvedbe so merilni instrumenti razdeljeni na:
1) mere velikosti;
2) merilni pretvorniki;
3) merilni instrumenti;
4) merilne naprave;
5) merilni sistemi.
Merila za količino- To so merilni instrumenti določene fiksne velikosti, ki se večkrat uporabljajo za merjenje. Poudarek:
1) nedvoumni ukrepi;
2) večvrednostne mere;
3) sklopi ukrepov.
Določeno število mer, ki tehnično predstavlja enotno napravo, znotraj katere je mogoče obstoječe mere združevati na različne načine, imenujemo zaloga mer.
Predmet merjenja primerjamo z merilom s pomočjo primerjalnikov (tehničnih pripomočkov). Na primer, primerjalnik je vzvodna lestvica.
Standardni vzorci (RM) spadajo med enoznačne mere. Obstajata dve vrsti standardnih vzorcev:
1) vzorci standardne sestave;
2) standardni vzorci lastnosti.
Standardni vzorec sestave ali materiala- to je vzorec s fiksnimi vrednostmi količin, ki kvantitativno odražajo vsebnost vseh njegovih elementov v snovi ali materialu komponente.
Standardni vzorec lastnosti snovi ali materiala je vzorec s fiksnimi vrednostmi količin, ki odražajo lastnosti snovi ali materiala (fizikalne, biološke itd.).
Vsak etalonski vzorec mora pred uporabo meroslovno potrditi organ meroslovne službe.
Referenčni materiali se lahko uporabljajo na različnih ravneh in v različna področja. Poudarek:
1) meddržavni CO;
2) državni CO;
3) SB, specifični za panogo;
4) CO organizacije (podjetja).
Merilni pretvorniki (MT)– to so merilni instrumenti, ki merjeno veličino izražajo preko druge veličine ali jo pretvorijo v merilni informacijski signal, ki ga je mogoče naknadno obdelati, pretvoriti in shraniti. Merilni pretvorniki lahko izmerjeno količino pretvarjajo na različne načine. Poudarek:
1) analogni pretvorniki (AC);
2) digitalno-analogni pretvorniki (DAC);
3) analogno-digitalni pretvorniki (ADC). Merilni pretvorniki lahko zasedajo različne položaje v merilni verigi. Poudarek:
1) primarni merilni pretvorniki, ki so v neposrednem stiku z merilnim objektom;
2) vmesni merilni pretvorniki, ki se nahajajo za primarnimi pretvorniki. Primarni merilni pretvornik je tehnično izoliran, iz njega se v merilno vezje pošiljajo signali z merilnimi informacijami. Primarni merilni pretvornik je senzor. Strukturno se senzor lahko nahaja precej daleč od naslednje vmesne merilne naprave, ki bi morala sprejemati njegove signale.
Obvezne lastnosti merilnega pretvornika so standardizirane meroslovne lastnosti in vključenost v merilno verigo.
Merilna naprava je merilno sredstvo, s katerim se pridobi vrednost fizikalne količine, ki pripada določenemu območju. Zasnova naprave običajno vsebuje napravo, ki pretvori izmerjeno količino z njenimi indikacijami v obliko, ki je optimalno priročna za razumevanje. Za prikaz merilnih informacij zasnova naprave uporablja na primer lestvico s puščico ali digitalni indikator, skozi katerega se zabeleži vrednost izmerjene količine. V nekaterih primerih se merilna naprava sinhronizira z računalnikom, nato pa se podatki o meritvah prikažejo na zaslonu.
Glede na način določanja vrednosti merjene količine ločimo:
1) neposredni merilni instrumenti;
2) merilni instrumenti za primerjavo.
Neposredni merilni instrumenti- to so naprave, preko katerih lahko pridobite vrednost merjene količine neposredno na odčitni napravi.
Primerjalna merilna naprava je naprava, s katero dobimo vrednost merjene količine s primerjavo z znano količino, ki ustreza njeni meri.
Merilni instrumenti lahko izmerjeno vrednost prikazujejo na različne načine. Poudarek:
1) kazalni merilni instrumenti;
2) snemalni merilni instrumenti.
Razlika med njima je v tem, da s pomočjo kazalne merilne naprave lahko le odčitate vrednosti izmerjene količine, zasnova zapisovalne merilne naprave pa omogoča tudi zapisovanje rezultatov meritev, npr. diagram ali risba na nekem nosilcu informacij.
Bralna naprava– konstrukcijsko ločen del merilnega instrumenta, ki je namenjen odčitavanju odčitkov. Bralna naprava je lahko predstavljena s tehtnico, kazalcem, zaslonom itd. Bralne naprave delimo na:
1) naprave za branje lestvice;
2) digitalne bralne naprave;
3) snemalne bralne naprave. Naprave za odčitavanje tehtnice vključujejo tehtnico in kazalec.
Lestvica je sistem oznak in ustreznih zaporednih numeričnih vrednosti izmerjene količine. Glavne značilnosti tehtnice:
1) število razdelkov na lestvici;
2) dolžina razdelka;
3) cena delitve;
4) obseg indikacij;
5) merilno območje;
6) meje meritev.
Delitev lestvice– to je razdalja od ene oznake skale do naslednje oznake.
Dolžina delitve- to je razdalja od ene osne črte do druge vzdolž namišljene črte, ki poteka skozi središča najmanjših oznak na danem merilu.
Cena delitve lestvice je razlika med vrednostma dveh sosednjih vrednosti na dani lestvici.
Razpon lestvice– to je razpon vrednosti lestvice, katerega spodnja meja je začetna vrednost te lestvice, zgornja meja pa končna vrednost te lestvice.
Merilno območje- to je obseg vrednosti, znotraj katerega se določi normalizirana največja dovoljena napaka.
Meje merjenja– to je najmanjša in največja vrednost merilnega območja.
Skoraj enakomerno merilo- gre za lestvico, pri kateri se delitvene cene razlikujejo za največ 13 % in ima fiksno razdelitveno ceno.
Občutno neenakomerna lestvica- to je lestvica, v kateri se razdelki ožijo in za katere razdelke je vrednost izhodnega signala polovična vsota meja merilnega območja.
Razlikujemo naslednje vrste lestvic merilnih instrumentov:
1) enostranska lestvica;
2) dvostranska lestvica;
3) simetrična lestvica;
4) lestvica brez ničle.
Enostranska lestvica- To je lestvica z ničlo na začetku.
Dvostranska lestvica- To je lestvica, pri kateri se ničla ne nahaja na začetku lestvice.
Simetrična lestvica- To je lestvica, v kateri je ničla v središču.
Nastavitev merjenja– to je merilni instrument, ki je niz ukrepov, PI, merilnih instrumentov itd., ki opravljajo podobne funkcije in se uporabljajo za merjenje določenega števila fizikalnih količin in so zbrani na enem mestu. Če se merilna naprava uporablja za preizkušanje izdelkov, je to preskusna naprava.
Merilni sistem- to je merilni instrument, ki je kombinacija ukrepov, PI, merilnih instrumentov itd., ki opravljajo podobne funkcije in se nahajajo v različne dele določenem prostoru in namenjena merjenju določenega števila fizikalnih veličin v določenem prostoru.
Glede na meroslovni namen delimo merilne instrumente na:
1) delovni merilni instrumenti;
2) standardi.
Delovni merilni instrumenti (RMI)– to so merilni instrumenti, ki se uporabljajo za izvajanje tehničnih meritev. Delovni merilni instrumenti se lahko uporabljajo v različnih pogojih. Poudarek:
1) laboratorijski merilni instrumenti, ki se uporabljajo v znanstvenih raziskavah;
2) industrijski merilni instrumenti, ki se uporabljajo za spremljanje pretoka različnih tehnološki procesi in kakovost izdelkov;
3) terenski merilni instrumenti, ki se uporabljajo pri upravljanju letal, avtomobilov ipd tehnične naprave.
Vsaka posamezna vrsta delovnega merilnega instrumenta ima določene zahteve. Zahteve za laboratorijske delovne merilne instrumente so visoka stopnja natančnosti in občutljivosti, za proizvodne merilne instrumente - visoka stopnja odpornosti na tresljaje, udarce, temperaturne spremembe, za terenske merilne instrumente - stabilnost in pravilno delovanje v različnih temperaturnih pogojih, odpornost na visoka stopnja vlažnosti.
Standardi- To so merilni instrumenti z visoko stopnjo natančnosti, ki se uporabljajo v meroslovnih študijah za posredovanje informacij o velikosti enote. Natančnejši merilni instrumenti posredujejo podatke o velikosti enote in tako naprej in tako tvorijo nekakšno verigo, v kateri je v vsakem naslednjem členu točnost teh podatkov nekoliko manjša kot v prejšnjem.
Podatek o velikosti enote dobimo med overitvijo merilnih instrumentov. Za potrditev ustreznosti merilnih instrumentov se izvaja testiranje.
11. Meroslovne značilnosti merilnih instrumentov in njihova standardizacija
Meroslovne lastnosti merilnih instrumentov– gre za lastnosti, ki neposredno vplivajo na rezultate meritev, opravljenih s temi sredstvi, in na napako teh meritev.
Kvantitativne in meroslovne lastnosti označujejo kazalniki meroslovnih lastnosti, ki so njihove meroslovne značilnosti.
Meroslovne lastnosti, ki jih potrdi ND, so standardizirane meroslovne lastnosti Meroslovne lastnosti merilnih instrumentov delimo na:
1) lastnosti, ki določajo področje uporabe merilnih instrumentov:
2) lastnosti, ki določajo natančnost in pravilnost dobljenih merilnih rezultatov.
Lastnosti, ki določajo področje uporabe merilnih instrumentov, določajo naslednje meroslovne značilnosti:
1) merilno območje;
2) prag občutljivosti.
Merilno območje– to je obseg vrednosti vrednosti, v katerem so normalizirane največje vrednosti napake. Spodnjo in zgornjo (desno in levo) mejo meritev imenujemo spodnja in zgornja meja meritev.
Prag občutljivosti– to je najmanjša vrednost izmerjene količine, ki lahko povzroči opazno popačenje prejetega signala.
Lastnosti, ki določajo natančnost in pravilnost dobljenih merilnih rezultatov, določajo naslednje meroslovne značilnosti:
1) pravilnost rezultatov;
2) natančnost rezultatov.
Natančnost rezultatov, ki jih dobijo določeni merilni instrumenti, določa njihova napaka.
Napaka merilnih instrumentov je razlika med rezultatom merjenja količine in realno (dejansko) vrednostjo te količine. Pri delujočem merilu se za realno (dejansko) vrednost merjene veličine šteje odčitek delovnega etalona nižjega ranga. Osnova primerjave je torej vrednost, ki jo izkazuje merilni instrument, ki je v verifikacijski shemi višja od merilnega instrumenta, ki se preskuša.
Q n =Q n ?Q 0 ,
kjer je AQ n napaka merilnega instrumenta, ki se preskuša;
Q n – vrednost določene količine, dobljena s preskušanim merilnim instrumentom;
Standardizacija meroslovnih karakteristik- to je ureditev mejnih vrednosti odstopanj vrednosti dejanskih meroslovnih karakteristik merilnih instrumentov od njihovih nazivnih vrednosti. Glavni cilj standardizacije meroslovnih karakteristik je zagotoviti njihovo medsebojno zamenljivost in enotnost meritev. Vrednosti realnih meroslovnih karakteristik se ugotavljajo med proizvodnjo merilnih instrumentov, kasneje, med delovanjem merilnih instrumentov, pa je treba te vrednosti preverjati. Če ena ali več standardiziranih meroslovnih karakteristik pade izven predpisanih meja, je treba merilni instrument takoj nastaviti ali odstraniti iz uporabe.
Vrednosti meroslovnih karakteristik urejajo ustrezni standardi merilnih instrumentov. Poleg tega so meroslovne značilnosti standardizirane ločeno za normalne in delovne pogoje uporabe merilnih instrumentov. Normalni pogoji uporabe so pogoji, v katerih se zaradi izpostavljenosti spremenijo meroslovne lastnosti zunanji dejavniki(zunanja magnetna polja, vlaga, temperatura) lahko zanemarimo. Obratovalni pogoji so pogoji, pri katerih ima sprememba vplivnih veličin širši razpon.
12. Meroslovna podpora, njene osnove
Meroslovna podpora ali krajše MO je vzpostavitev in uporaba znanstvenih in organizacijskih temeljev ter številnih tehničnih sredstev, norm in pravil, potrebnih za upoštevanje načela enotnosti in zahtevane točnosti meritev. Danes se razvoj ME premika v smeri prehoda od obstoječe ozke naloge zagotavljanja enotnosti in zahtevane natančnosti meritev k novi nalogi zagotavljanja kakovosti meritev.Pomen pojma "meroslovna podpora" se razlaga v zvezi na meritve (testiranje, kontrola) v celoti. Vendar pa je ta izraz uporaben tudi v obliki koncepta "meroslovna podpora tehnološkega procesa (proizvodnje, organizacije)", ki vključuje meritve MO (testiranje ali nadzor) v danem procesu, proizvodnji, organizaciji. Predmet MO lahko štejemo za vse faze življenjskega cikla (LC) izdelka (izdelka) ali storitve, kjer je življenjski cikel zaznan kot določen niz zaporednih med seboj povezanih procesov ustvarjanja in spreminjanja stanja izdelka iz oblikovanje začetnih zahtev zanj do konca delovanja ali porabe. Pogosto se v fazi razvoja izdelka za doseganje visoke kakovosti izdelka izvede izbor nadzorovanih parametrov, standardov točnosti, toleranc, merilnih instrumentov, kontrole in testiranja. In v procesu razvoja MO je zaželeno uporabiti sistematičen pristop, v katerem se navedena programska oprema obravnava kot določen niz medsebojno povezanih procesov, ki jih združuje en cilj. Ta cilj je doseči zahtevano kakovost meritev. V znanstveni literaturi je praviloma opredeljenih več podobnih procesov:
1) vzpostavitev obsega izmerjenih parametrov, kot tudi najprimernejših standardov točnosti za nadzor kakovosti izdelkov in nadzor procesa;
2) študijo izvedljivosti in izbiro merilnih instrumentov, preizkušanje in kontrolo ter vzpostavitev njihove racionalne nomenklature;
3) standardizacija, poenotenje in združevanje uporabljene nadzorne in merilne opreme;
4) razvoj, implementacija in certificiranje sodobnih metod merjenja, testiranja in nadzora (MTI);
5) overitev, meroslovno certificiranje in kalibracijo KIO oziroma kontrolno-merilne opreme ter oprema za testiranje, ki se uporablja v podjetju;
6) nadzor nad proizvodnjo, stanjem, uporabo in popravilom CIO, pa tudi nad strogim spoštovanjem meroslovnih pravil in standardov v podjetju;
7) sodelovanje v procesu oblikovanja in uvajanja podjetniških standardov;
8) izvajanje mednarodnih, državnih, industrijskih standardov, pa tudi drugih regulativnih dokumentov Gosstandarta;
9) izvajanje meroslovnih pregledov projektov projektne, tehnološke in regulativne dokumentacije;
10) izvajanje analize stanja meritev, na njeni podlagi razvoj in izvajanje različnih aktivnosti za izboljšanje MO;
11) usposabljanje zaposlenih v ustreznih službah in oddelkih podjetja za izvajanje nadzornih in merilnih dejavnosti.
Organizacija in izvajanje vseh dejavnosti MO je v pristojnosti meroslovnih služb. Meroslovna podpora temelji na štirih nivojih. Pravzaprav imajo v znanstveni literaturi podobno ime – osnove. To so torej znanstvene, organizacijske, regulativne in tehnične podlage. Posebna pozornost Rad bi opozoril na organizacijske temelje meroslovne podpore. Organizacijske službe za meroslovno podporo vključujejo Državno meroslovno službo in Oddelčno meroslovno službo.
Državna meroslovna služba ali krajše GMS je odgovorna za zagotavljanje meroslovnih meritev v Rusiji na medsektorski ravni, izvaja pa tudi kontrolne in nadzorne dejavnosti na področju meroslovja. GMS vključuje:
1) državni znanstveni meroslovni centri (SSMC), meroslovni raziskovalni inštituti, odgovorni v skladu z zakonodajnim okvirom za vprašanja uporabe, shranjevanja in ustvarjanja državnih standardov ter razvoj predpisov o vprašanjih vzdrževanja enotnosti meritev v fiksnem oblika meritev;
2) organi državne službe za migracije na ozemlju republik, ki so del Ruske federacije, organi avtonomnih pokrajin, organi avtonomnih okrožij, regij, ozemelj, mest Moskve in Sankt Peterburga.
Glavne dejavnosti organov Državne službe za migracije so usmerjene v zagotavljanje enotnosti meritev v državi. Vključuje izdelavo državnih in sekundarnih etalonov, razvoj sistemov za prenos velikosti fotonapetostnih enot v delujoče SI, državni nadzor nad stanjem, uporabo, proizvodnjo in popravilom SI, meroslovni pregled dokumentacije in najpomembnejše vrste produktov ter metodoloških navodil za MS pravnih oseb. Upravljanje državne službe za migracije izvaja Gosstandart.
Oddelčna meroslovna služba, ki se lahko v skladu z določbami zakona "O zagotavljanju enotnosti meritev" ustanovi v podjetju za zagotavljanje MO. Vodi jo predstavnik uprave z ustreznim znanjem in pooblastili. Pri opravljanju dejavnosti na področjih iz 13. člena tega zakona je ustanovitev meroslovne službe obvezna. Takšna področja dejavnosti vključujejo:
1) zdravstvo, veterina, varnost okolju, vzdrževanje varnosti pri delu;
2) trgovinske posle in medsebojne poravnave med prodajalci in kupci, ki običajno vključujejo transakcije z igralnimi avtomati in drugimi napravami;
3) državno računovodstvo;
4) obramba države;
5) geodetska in hidrometeorološka dela;
6) bančno, carinsko, davčno in poštno poslovanje;
7) proizvodnja izdelkov, dobavljenih po pogodbah, za potrebe države v skladu z zakonodajo Ruske federacije;
8) spremljanje in testiranje kakovosti izdelkov za zagotovitev skladnosti z obveznimi zahtevami državni standardi RF;
9) obvezno certificiranje blaga in storitev;
10) meritve, ki se izvajajo v imenu številnih državnih organov: sodišč, arbitraž, tožilstva, državnih organov Ruske federacije;
11) registracijske dejavnosti v zvezi z državnimi ali mednarodnimi rekordi na področju športa. Meroslovna služba državnega organa obsega naslednje sestavne dele:
1) strukturne enote glavnega metrologa kot del centralnega aparata vladne agencije;
2) vodje in bazne organizacije meroslovnih služb v panogah in podsektorjih, ki jih imenuje upravni organ;
3) meroslovna služba podjetij, združenj, organizacij in ustanov.
Drug pomemben del IR so njegove znanstvene in metodološke osnove. Tako so glavni sestavni del teh fundacij Državni znanstveni meroslovni centri (SSMC), ki so ustvarjeni iz podjetij in organizacij v pristojnosti Gosstandarta ali njihovih strukturne delitve, ki izvaja različne dejavnosti pri ustvarjanju, shranjevanju, izboljšanju, uporabi in shranjevanju državnih standardov količinskih enot ter poleg tega razvija regulativna pravila za zagotavljanje enotnosti meritev, zaposluje visoko usposobljeno osebje. Dodelitev statusa SSMC podjetju praviloma ne vpliva na njegovo lastninsko obliko in organizacijsko-pravne oblike, temveč pomeni le njihovo razvrstitev v skupino objektov, ki imajo posebne oblike državne podpore. Glavne funkcije SSMC so naslednje:
1) ustvarjanje, izboljšanje, uporaba in shranjevanje državnih standardov količinskih enot;
2) izvajanje uporabnih in temeljnih raziskav in razvoja na področju meroslovja, ki lahko vključuje ustvarjanje različnih eksperimentalnih naprav, začetnih mer in lestvic za zagotavljanje enotnosti meritev;
3) prenos iz državnih standardov začetnih podatkov o velikostih količinskih enot;
4) izvajanje državnih preizkusov merilnih instrumentov;
5) razvoj opreme, potrebne za HMS;
6) razvoj in izboljšanje regulativnih, organizacijskih, ekonomskih in znanstvene temelje dejavnosti za zagotavljanje enotnosti meritev glede na specializacijo;
7) interakcija z meroslovno službo zveznih izvršnih organov, organizacij in podjetij s statusom pravne osebe;
8) zagotavljanje informacij o enotnosti meritev podjetij in organizacij
9) organizacija različnih dogodkov, povezanih z dejavnostjo GSHF, GSSSD in GSSO;
10) opravlja pregled oddelkov zveznih in drugih programov Ministrstva za obrambo;
11) organizacija meroslovnih pregledov in meritev na zahtevo številnih državnih organov: sodišča, arbitraže, tožilstva ali zveznih izvršnih organov;
12) usposabljanje in prekvalifikacija visokokvalificiranega osebja;
13) sodelovanje pri primerjavi državnih standardov z nacionalnimi standardi, ki so na voljo v številnih tujih državah, kot tudi sodelovanje pri razvoju mednarodnih norm in pravil.
Dejavnost SVMC ureja uredba vlade Ruska federacija z dne 12. februarja 1994, št. 100.
Pomembna sestavina osnove MO so, kot je navedeno zgoraj, metodološka navodila in smernice, ki pomenijo normativne dokumente metodološke vsebine, ki so jih razvile organizacije, podrejene državnemu standardu Ruske federacije. Tako na področju znanstvenih in metodoloških temeljev meroslovne podpore Državni standard Rusije organizira:
1) izvaja raziskovalno in razvojno delo na dodeljenih področjih dejavnosti, poleg tega pa določa pravila za izvajanje dela na področju meroslovja, standardizacije, akreditacije in certificiranja ter državne kontrole in nadzora na podrejenih področjih ter zagotavlja metodološko vodenje teh dejavnosti. dela;
2) daje metodološke smernice za usposabljanje na področju meroslovja, certificiranja in standardizacije, določa zahteve glede stopnje usposobljenosti in usposobljenosti osebja. Organizira usposabljanje, prekvalifikacijo in izpopolnjevanje strokovnjakov.
13. Merska napaka
V praksi je uporaba meritev zelo pomemben indikator postane njihova točnost, ki predstavlja stopnjo bližine merilnih rezultatov neki dejanski vrednosti, ki se uporablja za kvalitativno primerjavo merilnih operacij. In kot kvantitativna ocena se praviloma uporablja merilna napaka. Še več, manjša kot je napaka, večja je natančnost.
Po zakonu teorije napak, če je treba povečati natančnost rezultata (z izključeno sistematično napako) za 2-krat, je treba število meritev povečati za 4-krat; če je treba natančnost povečati za 3-krat, se število meritev poveča za 9-krat itd.
Postopek ocenjevanja merilne napake velja za eno najpomembnejših dejavnosti pri zagotavljanju enotnosti meritev. Seveda obstaja ogromno dejavnikov, ki vplivajo na točnost meritev. Posledično je vsaka klasifikacija merilnih napak precej poljubna, saj se pogosto glede na pogoje merilnega procesa lahko napake pojavljajo v različnih skupinah. Poleg tega so lahko ti izrazi merilne napake po načelu odvisnosti od oblike: absolutni, relativni in zmanjšani.
Poleg tega so lahko merilne napake sestavne dele glede na naravo manifestacije, vzroke nastanka in možnost odprave.V tem primeru ločimo naslednje komponente napake: sistematično in naključno.
Sistematična komponenta ostane konstantna ali se spremeni z nadaljnjimi meritvami istega parametra.
Naključna komponenta se spremeni, ko se isti parameter znova naključno spremeni. Obe komponenti merilne napake (naključna in sistematična) se pojavita hkrati. Poleg tega vrednost naključne napake ni vnaprej znana, saj lahko nastane zaradi številnih nedoločenih dejavnikov, ki jih ni mogoče popolnoma izključiti, lahko pa njihov vpliv z obdelavo rezultatov meritev nekoliko zmanjšamo.
Sistematska napaka, in to je njena posebnost, se v primerjavi z naključno napako, ki jo zaznamo ne glede na njene vire, obravnava po njenih komponentah v povezavi z viri nastanka.
Sestavine napake lahko razdelimo tudi na: metodološke, instrumentalne in subjektivne. Subjektivne sistematične napake so povezane z individualnimi lastnostmi operaterja. Do takšne napake lahko pride zaradi napak v odčitkih ali neizkušenosti operaterja. V osnovi sistemske napake nastajajo zaradi metodoloških in instrumentalnih komponent. Metodološko komponento napake določajo nepopolnost merilne metode, metode uporabe SI, nepravilnost formul za izračun in zaokroževanje rezultatov. Instrumentalna komponenta se pojavi zaradi intrinzične napake SI, ki jo določa razred točnosti, vpliv SI na rezultat in ločljivost SI. Obstaja tudi nekaj takega, kot so "velike napake ali napake", ki se lahko pojavijo zaradi napačnih dejanj operaterja, okvare merilnega instrumenta ali nepredvidenih sprememb v merilni situaciji. Takšne napake se običajno odkrijejo v procesu pregleda merilnih rezultatov po posebnih kriterijih. Pomemben element Ta klasifikacija je preprečevanje napak, razumljena kot najbolj racionalen način za zmanjšanje napake, ki je odprava vpliva katerega koli dejavnika.
14. Vrste napak
Razlikujemo naslednje vrste napak:
1) absolutna napaka;
2) relativna napaka;
3) zmanjšana napaka;
4) osnovna napaka;
5) dodatna napaka;
6) sistematična napaka;
7) naključna napaka;
8) instrumentalna napaka;
9) metodološka napaka;
10) osebna napaka;
11) statična napaka;
12) dinamična napaka.
Merilne napake so razvrščene po naslednjih kriterijih.
Glede na način matematičnega izražanja delimo napake na absolutne napake in relativne napake.
Glede na interakcijo sprememb v času in vhodni vrednosti delimo napake na statične in dinamične.
Napake glede na naravo njihovega nastanka delimo na sistematične in naključne napake.
Absolutna napaka– to je vrednost, izračunana kot razlika med vrednostjo količine, dobljeno med postopkom merjenja, in realno (dejansko) vrednostjo te količine.
Absolutna napaka se izračuna po naslednji formuli:
Q n =Q n ?Q 0 ,
kjer je AQ n – absolutna napaka;
Q n– vrednost določene količine, dobljena med postopkom merjenja;
Q 0 – vrednost iste količine, vzete kot osnova za primerjavo (realna vrednost).
Absolutna napaka mere– to je vrednost, izračunana kot razlika med številom, ki je nazivna vrednost merila, in realno (dejansko) vrednostjo količine, ki jo merilo reproducira.
Relativna napaka je število, ki odraža stopnjo natančnosti merjenja.
Relativna napaka se izračuna po naslednji formuli:
kje?Q – absolutna napaka;
Q 0 – prava (realna) vrednost merjene količine.
Zmanjšana napaka je vrednost, izračunana kot razmerje med absolutno vrednostjo napake in normalizacijsko vrednostjo.
Standardna vrednost se določi na naslednji način:
1) za merilne instrumente, za katere je odobrena nazivna vrednost, se ta nazivna vrednost vzame kot standardna vrednost;
2) za merilne instrumente, pri katerih se ničelna vrednost nahaja na robu merilne lestvice ali zunaj lestvice, se normalizacijska vrednost vzame enaka končni vrednosti iz merilnega območja. Izjema so merilni instrumenti z izrazito neenakomerno merilno skalo;
3) za merilne instrumente, katerih ničelna oznaka se nahaja znotraj merilnega območja, je normalizacijska vrednost enaka vsoti končnih numeričnih vrednosti merilnega območja;
4) za merilne instrumente (merilne instrumente), pri katerih je lestvica neenakomerna, se normalizacijska vrednost vzame za celotno dolžino merilne lestvice ali dolžino tistega njenega dela, ki ustreza merilnemu območju. Absolutna napaka je nato izražena v dolžinskih enotah.
Merilna napaka vključuje instrumentalno napako, napako metode in napako štetja. Poleg tega napaka pri štetju nastane zaradi netočnosti pri določanju delitvenih deležev merilne lestvice.
Instrumentalna napaka– gre za napako, ki nastane zaradi napak v procesu izdelave funkcionalnih delov merilnih instrumentov.
Metodološka napaka je napaka, do katere pride zaradi naslednjih razlogov:
1) netočnost pri izdelavi modela fizičnega procesa, na katerem temelji merilni instrument;
2) nepravilna uporaba merilnih instrumentov.
Subjektivna napaka– gre za napako, ki nastane zaradi nizke stopnje usposobljenosti upravljavca merilnega instrumenta, pa tudi zaradi napake vidnih organov človeka, torej je vzrok subjektivne napake človeški dejavnik.
Napake v interakciji sprememb skozi čas in vhodne količine delimo na statične in dinamične napake.
Statična napaka– to je napaka, ki nastane v procesu merjenja konstantne (ne spreminjajoče se s časom) količine.
Dinamična napaka je napaka, katere numerična vrednost je izračunana kot razlika med napako, ki nastane pri merjenju nekonstantne (časovno spremenljive) količine, in statično napako (napaka vrednosti merjene količine na določeni točki v čas).
Glede na naravo odvisnosti napake od vplivnih količin so napake razdeljene na osnovne in dodatne.
Osnovna napaka– to je napaka, dobljena pri normalnih pogojih delovanja merilnega instrumenta (pri normalnih vrednostih vplivnih veličin).
Dodatna napaka– to je napaka, ki nastane, ko vrednosti vplivnih veličin ne ustrezajo njihovim normalnim vrednostim ali če vplivna veličina presega meje območja normalnih vrednosti.
Normalni pogoji– to so pogoji, v katerih so vse vrednosti vplivnih veličin normalne ali ne presegajo meja normalnega območja.
Delovni pogoji– to so pogoji, pri katerih ima sprememba vplivnih veličin širši razpon (vplivne vrednosti ne presegajo meja delovno območje vrednote).
Delovno območje vplivnih veličin– to je obseg vrednosti, v katerem so normalizirane vrednosti dodatne napake.
Glede na naravo odvisnosti napake od vhodne vrednosti delimo napake na aditivne in multiplikativne.
Dodatna napaka– to je napaka, ki nastane zaradi seštevanja številskih vrednosti in ni odvisna od vrednosti izmerjene količine, vzete modulo (absolutno).
Multiplikativna pristranskost je napaka, ki se spreminja s spremembami vrednosti merjene količine.
Upoštevati je treba, da vrednost absolutne aditivne napake ni povezana z vrednostjo merjene količine in občutljivostjo merilnega instrumenta. Absolutne aditivne napake so konstantne v celotnem merilnem območju.
Vrednost absolutne aditivne napake določa minimalno vrednost količine, ki jo lahko meri merilni instrument.
Vrednosti multiplikativnih napak se spreminjajo sorazmerno s spremembami vrednosti merjene količine. Vrednosti multiplikativnih napak so prav tako sorazmerne z občutljivostjo merilnega instrumenta.Množilne napake nastanejo zaradi vpliva vplivnih veličin na parametrične karakteristike elementov naprave.
Napake, ki se lahko pojavijo med postopkom merjenja, so razvrščene glede na naravo njihovega pojava. Poudarek:
1) sistematične napake;
2) naključne napake.
Med postopkom merjenja se lahko pojavijo tudi velike napake in napake.
Sistematska napaka- to je komponenta celotne napake merilnega rezultata, ki se ne spreminja ali se spreminja naravno pri ponovnih meritvah iste količine. Običajno poskušajo odpraviti sistematično napako možne načine(npr. z uporabo merilnih metod, ki zmanjšujejo verjetnost njenega pojava), če sistemske napake ni mogoče izključiti, se le-ta izračuna pred začetkom meritev in rezultat meritve ustrezno popravi. V procesu normalizacije sistematične napake se določijo meje njegovih dovoljenih vrednosti. Sistematska napaka določa točnost meritev merilnih instrumentov (meroslovna lastnost).
Sistematske napake je v nekaterih primerih mogoče določiti eksperimentalno. Rezultat meritve je nato mogoče pojasniti z vnosom popravka.
Metode za odpravo sistematičnih napak so razdeljene na štiri vrste:
1) odprava vzrokov in virov napak pred začetkom meritev;
2) odpravljanje napak v procesu že začetega merjenja z metodami zamenjave, kompenzacijo napak z znakom, nasprotovanjem, simetričnimi opazovanji;
3) popravek merilnih rezultatov z dopolnitvijo (odprava napak z izračuni);
4) določitev meja sistematične napake, če je ni mogoče odpraviti.
Odprava vzrokov in virov napak pred začetkom meritev. Ta metoda je najbolj najboljša možnost, saj z njegovo uporabo poenostavi nadaljnji potek meritev (ni treba odpravljati napak v procesu že začete meritve ali popravljati dobljenega rezultata).
Za odpravo sistematičnih napak v procesu že začetega merjenja se uporabljajo različne metode
Način vlaganja amandmajev temelji na poznavanju sistematske napake in trenutnih vzorcev njenega spreminjanja. Pri uporabi te metode se izvedejo popravki merilnega rezultata, dobljenega s sistematičnimi napakami, ki so po velikosti enake tem napakam, vendar v nasprotnem znaku.
Metoda zamenjave je v tem, da se merjena količina nadomesti z merilom, postavljenim v enake razmere, v katerih je bil predmet merjenja. Metoda zamenjave se uporablja pri merjenju naslednjih električnih parametrov: upora, kapacitivnosti in induktivnosti.
Metoda kompenzacije napak znaka sestoji iz dejstva, da se meritve izvedejo dvakrat na način, da je napaka neznane velikosti vključena v merilne rezultate z nasprotnim predznakom.
Metoda nasprotovanja podobno kot metoda kompenzacije predznaka. Ta metoda vključuje dvakratno merjenje, tako da ima vir napake pri prvi meritvi nasprotni učinek na rezultat druge meritve.
Naključna napaka- to je komponenta napake merilnega rezultata, ki se naključno, neenakomerno spreminja pri ponavljajočih se meritvah iste količine. Pojav naključne napake ni mogoče predvideti ali napovedati. Naključne napake ni mogoče popolnoma odpraviti, vedno do neke mere popači končne rezultate meritev. Rezultat meritev pa lahko naredite natančnejši s ponavljajočimi se meritvami. Vzrok za naključno napako je lahko na primer naključna sprememba zunanjih dejavnikov, ki vplivajo na postopek merjenja. Naključna napaka pri izvajanju ponavljajočih se meritev z dovolj visoko stopnjo natančnosti vodi do razpršitve rezultatov.
Napake in hude napake– gre za napake, ki močno presegajo sistematične in naključne napake, pričakovane v danih merilnih pogojih. Napake in velike napake se lahko pojavijo zaradi velikih napak med postopkom merjenja, tehnične okvare merilnega instrumenta ali nepričakovanih sprememb zunanjih pogojev.
15. Kakovost merilnih instrumentov
Kakovost merilnih instrumentov– to je stopnja skladnosti naprave s predvidenim namenom. Kakovost merilnega instrumenta je torej določena s tem, v kolikšni meri je z uporabo merilnega instrumenta dosežen namen merjenja.
Glavni namen merjenja– to je pridobivanje zanesljivih in natančnih informacij o objektu merjenja.
Za določitev kakovosti naprave je treba upoštevati naslednje značilnosti:
1) konstanta naprave;
2) občutljivost naprave;
3) prag občutljivosti merilne naprave;
4) natančnost merilne naprave.
Konstanta naprave- to je določeno število pomnoženo z odčitkom, da dobimo želeno vrednost merjene količine, to je odčitek naprave. V nekaterih primerih je konstanta naprave nastavljena kot vrednost razdelka lestvice, ki predstavlja vrednost merjene veličine, ki ustreza enemu razdelku.
Občutljivost naprave je število, katerega števec vsebuje količino linearnega ali kotnega gibanja kazalca (če govorimo o o digitalnem merilnem instrumentu bo prišlo do spremembe v števniku številčna vrednost, in v imenovalcu - sprememba izmerjene vrednosti, ki je povzročila to gibanje (ali spremembo numerične vrednosti)).
Prag občutljivosti merilne naprave– število, ki je najmanjša vrednost izmerjene količine, ki jo naprava lahko zabeleži.
Natančnost merilnika– to je značilnost, ki izraža stopnjo ujemanja merilnih rezultatov z dejansko vrednostjo merjene količine. Natančnost merilnega instrumenta se določi z določitvijo spodnje in zgornje meje največje možne napake.
V praksi je razdelitev instrumentov v razrede točnosti glede na dovoljeno napako.
Razred točnosti merilnih instrumentov- to je splošna značilnost merilnih instrumentov, ki je določena z mejami glavnih in dodatnih dovoljenih napak in drugih značilnosti, ki določajo točnost.Razredi točnosti določene vrste merilnih instrumentov so odobreni v regulativni dokumentaciji. Poleg tega so za vsak posamezen razred točnosti odobrene določene zahteve za meroslovne značilnosti.Kombinacija uveljavljenih meroslovnih karakteristik določa stopnjo točnosti merilnega instrumenta, ki pripada danemu razredu točnosti.
Razred točnosti merilnega instrumenta se določi med njegovim razvojem. Ker se meroslovne lastnosti med obratovanjem običajno poslabšajo, je možno znižati njegov razred točnosti na podlagi rezultatov kalibracije (overitve) merilnega instrumenta.
16. Napake merilnih instrumentov
Napake merilnih instrumentov so razvrščene po naslednjih kriterijih:
1) z načinom izražanja;
2) po naravi manifestacije;
3) v zvezi s pogoji uporabe. Glede na način izražanja ločimo absolutne in relativne napake.
Absolutna napaka se izračuna po formuli:
?Q n =Q n ?Q 0 ,
Kje ? Q n – absolutni pogrešek preskušanega merilnega instrumenta;
Q n– vrednost določene količine, dobljena z merilnim instrumentom, ki se preskuša;
Q 0 – vrednost iste količine, vzete kot osnova za primerjavo (realna vrednost).
Relativna napaka je število, ki odraža stopnjo natančnosti merilnega instrumenta. Relativna napaka se izračuna po naslednji formuli:
Kje ? Q – absolutna napaka;
Q 0 – realna (realna) vrednost merjene količine.
Relativna napaka je izražena v odstotkih.
Glede na naravo manifestacije so napake razdeljene na naključne in sistematične.
Glede na pogoje prijave delimo napake na osnovne in dodatne.
Osnovna napaka merilnih instrumentov– to je pogrešek, ki se določi, če se merilni instrument uporablja v normalnih pogojih.
Dodatna napaka merilnih instrumentov- to je komponenta pogreška merilnega instrumenta, ki nastane dodatno, če katera od vplivnih veličin preseže meje svoje normalne vrednosti.
17. Meroslovna podpora merilnih sistemov
Meroslovna podpora– to je odobritev in uporaba znanstvenih, tehničnih in organizacijskih podlag, tehničnih instrumentov, norm in standardov za zagotavljanje enotnosti in vzpostavljene točnosti meritev. Meroslovna podpora v svojem znanstvenem pogledu temelji na meroslovju.
Razlikujemo lahko naslednje cilje meroslovne podpore:
1) doseganje višje kakovosti izdelkov;
2) zagotavljanje največje učinkovitosti računovodskega sistema;
3) zagotavljanje preventivnih ukrepov, diagnoze in zdravljenja;
4) zagotavljanje učinkovitega vodenja proizvodnje;
5) zagotavljanje visoka stopnja učinkovitost znanstvena dela in poskusi;
6) zagotavljanje višje stopnje avtomatizacije na področju upravljanja prometa;
7) zagotavljanje učinkovitega delovanja sistema urejanja in nadzora delovnih in bivalnih razmer;
8) izboljšanje kakovosti okoljskega nadzora;
9) izboljšanje kakovosti in povečanje zanesljivosti komunikacije;
10) zagotavljanje učinkovitega sistema za ocenjevanje različnih naravnih virov.
Meroslovna podpora tehničnih naprav- To
niz znanstvenih in tehničnih sredstev, organizacijskih ukrepov in dejavnosti, ki jih izvajajo ustrezne institucije za doseganje enotnosti in zahtevane natančnosti meritev ter uveljavljenih lastnosti tehničnih instrumentov.
Merilni sistem– merilni instrument, ki je kombinacija meril, merilnih instrumentov, merilnih instrumentov itd., ki opravljajo podobne funkcije in se nahajajo v različnih delih določenega prostora in so namenjeni merjenju določenega števila fizikalnih količin v določenem prostoru.
Merilni sistemi se uporabljajo za:
1) Tehnične specifikacije merilni objekt, dobljen z izvajanjem merilnih transformacij določenega števila količin, ki se dinamično spreminjajo v času in so porazdeljene v prostoru;
2) avtomatsko obdelavo dobljenih merilnih rezultatov;
3) beleženje dobljenih merilnih rezultatov in rezultatov njihove avtomatizirane obdelave;
4) pretvorbo podatkov v sistemske izhodne signale. Meroslovna podpora merilnih sistemov pomeni:
1) določanje in standardizacija meroslovnih značilnosti merilnih kanalov;
2) preverjanje skladnosti tehnične dokumentacije z meroslovnimi značilnostmi;
3) testiranje merilnih sistemov za določitev vrste, ki ji pripadajo;
4) izvajanje preskusov za ugotavljanje skladnosti merilnega sistema z uveljavljenim tipom;
5) izvajanje certifikacije merilnih sistemov;
6) izvajanje kalibracije (preverjanja) merilnih sistemov;
7) zagotavljanje meroslovnega nadzora nad proizvodnjo in uporabo merilnih sistemov.
Merilni kanal merilnega sistema- to je tehnično ali funkcionalno ločen del merilnega sistema, ki je zasnovan za opravljanje določene zaključene funkcije (na primer za zaznavanje merjene količine ali za pridobitev številke ali kode, ki je rezultat meritev te količine). Razdeljeno:
1) preprosti merilni kanali;
2) kompleksni merilni kanali.
Preprost merilni kanal je kanal, ki uporablja neposredno merilno metodo, ki se izvaja z urejenimi merilnimi transformacijami.
V kompleksnem merilnem kanalu ločimo primarni del in sekundarni del. V primarnem delu je kompleksni merilni kanal kombinacija določenega števila enostavnih merilnih kanalov. Signali iz izhoda enostavnih merilnih kanalov primarnega dela se uporabljajo za posredne, kumulativne ali skupne meritve oziroma za pridobivanje signala, ki je sorazmeren rezultatu meritve v sekundarnem delu.
Merilna komponenta merilnega sistema je merilni instrument, ki ima ločeno standardizirane meroslovne lastnosti. Primer merilne komponente merilnega sistema je merilni instrument. Med merilne komponente merilnega sistema sodijo tudi analogne računske naprave (naprave, ki izvajajo pretvorbe meritev). Analogne računalniške naprave spadajo v skupino naprav z enim ali več vhodi.
Merilne komponente merilnih sistemov so naslednje vrste.
Vezna komponenta je tehnična naprava ali element okolja, ki se uporablja za izmenjavo signalov, ki vsebujejo informacije o izmerjeni veličini, med komponentami merilnega sistema z najmanjšim možnim popačenjem. Primer povezovalne komponente bi bila telefonska linija, visokonapetostni daljnovod ali prehodne naprave.
Računalniška komponenta je digitalna naprava (del digitalne naprave), namenjena izvajanju izračunov, z nameščeno programsko opremo. Za izračun se uporablja računalniška komponenta
združevanje merilnih rezultatov (neposredni, posredni, skupni, kumulativni), ki predstavljajo število ali ustrezno kodo, izračuni se izvedejo na podlagi rezultatov primarnih transformacij v merilnem sistemu. Računalniška komponenta izvaja tudi logične operacije in usklajuje delovanje merilnega sistema.
Kompleksna komponenta- to je sestavni del merilnega sistema, ki je tehnično ali teritorialno integriran niz komponent.Kompleksna komponenta zaključuje merilne transformacije ter računske in logične operacije, ki so odobrene v sprejetem algoritmu za obdelavo merilnih rezultatov za druge namene. .
Pomožna komponenta je tehnična naprava, namenjena zagotavljanju normalnega delovanja merilnega sistema, vendar ne sodeluje v procesu preoblikovanja meritev.
V skladu z ustreznimi GOST-i morajo biti meroslovne značilnosti merilnega sistema standardizirane za vsak merilni kanal, ki je vključen v merilni sistem, pa tudi za kompleksne in merilne komponente merilnega sistema.
Proizvajalec merilnega sistema praviloma določi splošne standarde za meroslovne značilnosti merilnih kanalov merilnega sistema.
Normirane meroslovne značilnosti merilnih kanalov merilnega sistema so zasnovane tako, da:
1) zagotoviti določitev merilne napake z uporabo merilnih kanalov v delovnih pogojih;
2) zagotoviti učinkovit nadzor nad skladnostjo merilnega kanala merilnega sistema s standardiziranimi meroslovnimi značilnostmi pri preskušanju merilnega sistema. Če ugotavljanja ali nadzora meroslovnih karakteristik merilnega kanala merilnega sistema ni mogoče eksperimentalno izvesti za celoten merilni kanal, se standardizacija meroslovnih karakteristik izvede za sestavne dele merilnega kanala. Poleg tega naj bi kombinacija teh delov predstavljala celoten merilni kanal
Značilnosti pogreškov kot meroslovne značilnosti merilnega kanala merilnega sistema je možno normalizirati tako pri normalnih pogojih uporabe merilnih komponent kot pri obratovalnih pogojih, za katere je značilna taka kombinacija vplivnih dejavnikov, pri kateri modul numerične vrednosti značilnosti napake merilnega kanala ima največjo možno vrednost. Za večjo učinkovitost so karakteristike pogreškov merilnega kanala normirane tudi za vmesne kombinacije vplivnih faktorjev. Te pogrešne karakteristike merilnih kanalov merilnega sistema je treba preveriti tako, da jih izračunamo glede na meroslovne značilnosti komponent merilnega sistema, ki predstavljajo merilni kanal kot celoto. Poleg tega izračunanih vrednosti značilnosti napake merilnih kanalov ni mogoče eksperimentalno preveriti. Kljub temu pa je obvezno spremljanje meroslovnih značilnosti za vse komponente (komponente) merilnega sistema, katerih norme so začetni podatki pri izračunu.
Standardizirane meroslovne značilnosti kompleksnih komponent in merilnih komponent morajo:
1) zagotoviti določitev značilnosti napake merilnih kanalov merilnega sistema v delovnih pogojih uporabe z uporabo standardiziranih meroslovnih značilnosti komponent;
2) zagotoviti učinkovit nadzor nad temi komponentami med preskušanjem, ki se izvaja za določitev tipa in preverjanje skladnosti s standardiziranimi meroslovnimi značilnostmi. Za računalniške komponente merilnega sistema, če njihova programska oprema ni bila upoštevana v procesu normalizacije meroslovnih karakteristik, se normalizirajo računske napake, katerih vir je delovanje programske opreme (algoritem za izračun, njegova programska izvedba). Za računalniške komponente merilnega sistema se lahko normirajo tudi druge karakteristike ob upoštevanju posebnosti računalniške komponente, ki lahko vplivajo na značilnosti sestavnih delov napake merilnega kanala (značilnosti komponente napake), če napaka komponente nastane zaradi uporabe danega programa za obdelavo merilnih rezultatov.
Tehnična dokumentacija za delovanje merilnega sistema mora vsebovati opis algoritma in programa, ki deluje v skladu z opisanim algoritmom. Ta opis mora omogočati izračun značilnosti napak merilnih rezultatov z uporabo značilnosti napak sestavnega dela merilnega kanala merilnega sistema, ki se nahaja pred računalniško komponento.
Za povezovalne komponente merilnega sistema sta standardizirani dve vrsti karakteristik:
1) značilnosti, ki zagotavljajo takšno vrednost komponente napake merilnega kanala, ki jo povzroča povezovalna komponenta, ki jo je mogoče zanemariti;
2) značilnosti, ki omogočajo določitev vrednosti komponente pogreška merilnega kanala, ki ga povzroča povezovalna komponenta.
18. Izbira merilnih instrumentov
Pri izbiri merilnih instrumentov je treba najprej upoštevati dovoljeno vrednost napake za določeno meritev, določeno v ustreznih regulativnih dokumentih.
Če dovoljena napaka ni določena v ustreznih regulativnih dokumentih, mora biti največja dovoljena merilna napaka urejena v tehnični dokumentaciji za izdelek.
Pri izbiri merilnih instrumentov je treba upoštevati tudi naslednje:
1) dovoljena odstopanja;
2) merilne metode in metode nadzora. Glavno merilo za izbiro merilnih instrumentov je skladnost merilnih instrumentov z zahtevami merilne zanesljivosti, pridobivanje realnih (dejanskih) vrednosti izmerjenih količin z dano natančnostjo z minimalnimi časovnimi in materialnimi stroški.
Za optimalno izbiro merilnih instrumentov morate imeti naslednje začetne podatke:
1) nazivno vrednost merjene količine;
2) velikost razlike med največjo in najmanjšo vrednostjo izmerjene količine, urejeno v regulativni dokumentaciji;
3) podatke o pogojih za izvajanje meritev.
Če je treba izbrati merilni sistem na podlagi merila točnosti, je treba njegov pogrešek izračunati kot vsoto pogreškov vseh elementov sistema (mer, merilnih instrumentov, merilnih pretvornikov), v skladu z zakonom, določenim v za vsak sistem.
Predhodni izbor merilnih instrumentov se opravi v skladu z merilom točnosti, končni izbor merilnih instrumentov pa mora upoštevati naslednje zahteve:
1) na delovno območje vrednosti količin, ki vplivajo na merilni proces;
2) na dimenzije merilnega instrumenta;
3) na maso merilnega instrumenta;
4) na zasnovo merilnega instrumenta.
Pri izbiri merilnih instrumentov je treba upoštevati prednost standardiziranih merilnih instrumentov.
19. Metode za ugotavljanje in obračunavanje napak
Metode za določanje in upoštevanje merilnih napak se uporabljajo za:
1) na podlagi rezultatov meritev pridobiti realno (dejansko) vrednost merjene količine;
2) ugotoviti točnost dobljenih rezultatov, to je stopnjo njihove skladnosti z resnično (dejansko) vrednostjo.
V postopku ugotavljanja in obračunavanja napak se ocenjujejo:
1) matematično pričakovanje;
2) standardni odklon.
Ocena parametra točke(matematično pričakovanje ali standardni odklon) je ocena parametra, ki se lahko izrazi z eno samo številko. Točkovna ocena je funkcija eksperimentalnih podatkov in mora biti zato sama po sebi naključna spremenljivka, porazdeljena po zakonu, ki je odvisen od porazdelitvenega zakona za vrednosti prvotne naključne spremenljivke. odvisna tudi od parametra, ki se ocenjuje, in od števila testov (eksperimentov).
Točkovne ocene so naslednjih vrst:
1) nepristranska točkovna ocena;
2) ocena efektivne točke;
3) dosledna točkovna ocena.
Nepristranska točkovna ocena je ocena parametra napake, katerega matematično pričakovanje je enako temu parametru.
Učinkovita ocena točk je točkovna ocena. katerih varianca je manjša od variance katere koli druge ocene tega parametra.
Dosledna točkovna ocena je ocena, ki se z naraščanjem števila testov nagiba k vrednosti parametra, ki se ocenjuje.
Osnovni načini določanja ocen:
1) metoda največje verjetnosti (metoda Fisher);
2) metoda najmanjših kvadratov.
1. Metoda največje verjetnosti temelji na ideji, da so informacije o dejanski vrednosti merjene količine in razpršenosti merilnih rezultatov, pridobljene s ponavljajočimi se opazovanji, vsebovane v številnih opazovanjih.
Metoda največje verjetnosti je sestavljena iz iskanja ocen, pri katerih gre funkcija verjetnosti skozi svoj maksimum.
Ocene največje verjetnosti so ocene standardnega odklona in ocene prave vrednosti.
Če so naključne napake porazdeljene po normalnem zakonu porazdelitve, potem je ocena največje verjetnosti za pravo vrednost aritmetična sredina rezultatov opazovanja, ocena disperzije pa aritmetična sredina kvadratnih odstopanj vrednosti od matematičnih pričakovanje.
Prednosti ocenjevalcev največje verjetnosti so, da ti ocenjevalci:
1) nepristransko asimptotično;
2) asimptotično učinkovita;
3) asimptotično porazdeljena po normalnem zakonu.
2. Metoda najmanjših kvadratov sestoji iz tega, da se iz določenega razreda ocen vzame ocena z najmanjšo varianco (najučinkovitejša). Od vseh linearnih ocen realne vrednosti, kjer so prisotne nekatere konstante, se le aritmetična sredina reducira na najmanjšo vrednost variance. V zvezi s tem, pod pogojem, da so vrednosti naključnih napak porazdeljene v skladu z običajnim zakonom porazdelitve, so ocene, dobljene z metodo najmanjših kvadratov, enake ocenam največje verjetnosti. Ocena parametrov z uporabo intervalov se izvede z iskanjem intervalov zaupanja, znotraj katerih se dejanske vrednosti ocenjenih parametrov nahajajo z danimi verjetnostmi.
Meja zaupanja naključnega odklona je število, ki predstavlja dolžino intervala zaupanja, deljeno na pol.
Pri dovolj velikem številu testov se interval zaupanja bistveno zmanjša. Če se število testov poveča, je dovoljeno povečati število intervalov zaupanja.
Odkrivanje hudih napak
Hude napake– gre za napake, ki močno presegajo sistematične in naključne napake, pričakovane v danih merilnih pogojih. Napake in velike napake se lahko pojavijo zaradi velikih napak med postopkom merjenja, tehnične okvare merilnega instrumenta ali nepričakovanih sprememb zunanjih pogojev. Da bi odpravili velike napake, je priporočljivo pred začetkom meritev približno določiti vrednost izmerjene količine.
Če se med meritvami izkaže, da se rezultat posameznega opazovanja zelo razlikuje od ostalih dobljenih rezultatov, je treba ugotoviti razloge za takšno razliko. Rezultate, dobljene z močno razliko, lahko zavržete in vrednost ponovno izmerite. Vendar pa lahko v nekaterih primerih zavrženje takih rezultatov povzroči opazno popačenje v razpršenosti številnih meritev. V zvezi s tem je priporočljivo, da različnih rezultatov ne zavržete naglo, ampak jih dopolnite z rezultati ponovljenih meritev.
Če je treba odpraviti velike napake v procesu obdelave dobljenih rezultatov, ko ni več mogoče prilagoditi merilnih pogojev in ponoviti meritev, se uporabijo statistične metode.
Splošna metoda testiranja statističnih hipotez vam omogoča, da ugotovite, ali je v danem merilnem rezultatu velika napaka.
20. Obdelava in prikaz rezultatov meritev
Običajno so meritve enkratne. V normalnih pogojih je njihova natančnost povsem zadostna.
Rezultat posamezne meritve je predstavljen na naslednji način:
Kje Y jaz– vrednost i – tega odčitka;
I – amandma.
Napaka rezultata enkratne meritve se ugotovi ob potrditvi merilne metode.
V procesu obdelave merilnih rezultatov uporabljamo različne vrste porazdelitveni zakon (normalni porazdelitveni zakon, enakomerni porazdelitveni zakon, korelacijski porazdelitveni zakon) merjene količine (v tem primeru velja za naključno).
Obdelava rezultatov neposrednih enakonatančnih meritev Neposredne meritve- to so meritve, s katerimi neposredno pridobimo vrednost merjene veličine.Neposredne, med seboj neodvisne meritve določene količine imenujemo enako natančne ali enako razpršene, rezultate teh meritev pa lahko obravnavamo kot naključne in jih porazdelimo glede na enak razdelitveni zakon.
Običajno se pri obdelavi rezultatov neposrednih enako natančnih meritev predpostavlja, da so rezultati in merilne napake porazdeljeni po normalnem porazdelitvenem zakonu.
Po odstranitvi izračunov se vrednost matematičnega pričakovanja izračuna po formuli:
Kje x i– vrednost merjene količine;
n– število opravljenih meritev.
Če je sistemska napaka ugotovljena, se njena vrednost odšteje od izračunane vrednosti matematičnega pričakovanja.
Nato se izračuna vrednost standardnega odklona vrednosti izmerjene vrednosti od matematičnega pričakovanja.
Algoritem za obdelavo rezultatov večkratnih enako natančnih meritev
Če je znana sistematična napaka, jo je treba izključiti iz rezultatov meritev.
Izračunajte matematično pričakovanje rezultatov meritev. Aritmetična sredina vrednosti se običajno vzame kot matematično pričakovanje.
Nastavite vrednost naključne napake (odstopanja od aritmetične sredine) rezultata posamezne meritve.
Izračunajte varianco naključne napake. Izračunajte standardni odklon merilnega rezultata.
Preverite predpostavko, da so rezultati meritev normalno porazdeljeni.
Poiščite vrednost intervala zaupanja in napako zaupanja.
Določite vrednost entropijske napake in entropijski koeficient.
21. Verifikacija in kalibracija merilnih instrumentov
Kalibracija merilnih instrumentov- to je niz dejanj in operacij, ki določajo in potrjujejo dejanske (dejanske) vrednosti meroslovnih značilnosti in (ali) ustreznost merilnih instrumentov, ki niso predmet državnega meroslovnega nadzora.
Ustreznost merilnega instrumenta je značilnost, določena s skladnostjo meroslovnih lastnosti merilnega instrumenta s tistimi, ki so odobrene (v regulativnih dokumentih ali s strani stranke) tehnične zahteve Kalibracijski laboratorij ugotavlja ustreznost merilnega instrumenta.
Kalibracija je nadomestila overitev in meroslovno potrjevanje merilnih instrumentov, ki ju je izvajala le državna meroslovna služba. Kalibracijo lahko za razliko od overitve in meroslovnega potrjevanja merilnih instrumentov izvaja katera koli meroslovna služba, če ima možnost zagotoviti ustrezne pogoje za kalibracijo. Kalibracija se izvaja prostovoljno in jo lahko izvaja celo meroslovna služba podjetja.
Toda kljub temu mora meroslovna služba podjetja izpolnjevati določene zahteve. Glavna zahteva za meroslovno službo je zagotoviti skladnost delujočega merilnega instrumenta z državnim etalonom, kar pomeni, da je kalibracija del nacionalnega sistema za zagotavljanje enotnosti meritev.
Obstajajo štirje načini preverjanja (kalibracije) merilnih instrumentov:
1) metoda neposredne primerjave s standardom;
2) primerjalna metoda z uporabo računalnika;
3) metoda neposrednih meritev količin;
4) metoda posrednih meritev količin.
Metoda neposredne primerjave s standardom objektov
meritve, ki so predmet kalibracije, z ustreznim standardom določene kategorije, se izvajajo za različne merilne instrumente na področjih, kot so električne meritve, magnetne meritve, določanje napetosti, frekvence in toka. Ta metoda temelji na meritvah iste fizikalne količine s kalibrirano (verificirano) napravo in referenčno napravo hkrati. Pogrešek kalibrirane (preverjene) naprave se izračuna kot razlika med odčitki kalibrirane naprave in referenčne naprave (tj. odčitki referenčne naprave se vzamejo kot realna vrednost fizikalne količine, ki se meri).
Prednosti metode neposredne primerjave s standardom:
1) preprostost;
2) vidnost;
3) možnost avtomatske kalibracije (verifikacije);
4) možnost kalibracije z uporabo omejenega števila instrumentov in opreme.
Metoda primerjave z uporabo računalnika se izvaja s primerjalnikom - posebno napravo, s katero se odčitki kalibriranega (verificiranega) merilnega instrumenta primerjajo z odčitki referenčnega merilnega instrumenta. Potreba po uporabi primerjalnika je določena z nezmožnostjo neposredne primerjave odčitkov merilnih instrumentov, ki merijo isto fizikalno količino. Primerjalnik je lahko merilni instrument, ki enako zaznava signale referenčnega merilnega instrumenta in naprave, ki jo kalibriramo (verificiramo). Prednost te metode je časovna doslednost primerjave vrednosti.
Metoda neposrednega merjenja uporablja se v primerih, ko je možno merilni instrument, ki se kalibrira, primerjati z etalonom v okviru uveljavljenih merilnih meja. Metoda neposrednega merjenja temelji na enakem principu kot metoda neposredne primerjave. Razlika med tema metodama je v tem, da se pri metodi neposrednega merjenja primerjava izvede na vseh številčnih oznakah posameznega območja (podrazpona).
Posredna merilna metoda uporablja se v primerih, ko realnih (dejanskih) vrednosti izmerjenih fizikalnih veličin ni mogoče pridobiti z neposrednimi meritvami ali ko so posredne meritve natančnejše od neposrednih meritev. Pri uporabi te metode za pridobitev želene vrednosti najprej poiščite vrednosti količin, ki so z želeno vrednostjo povezane z znanim funkcionalnim razmerjem. In nato na podlagi te odvisnosti z izračunom najdemo želeno vrednost. Posredna merilna metoda se običajno uporablja v napravah za avtomatizirano kalibracijo (preverjanje).
Da bi se prenos dimenzij merskih enot na delovne instrumente iz standardov merskih enot izvedel brez velikih napak, so sestavljene in uporabljene sheme preverjanja.
Diagrami preverjanja je normativni dokument, ki potrjuje podrejenost merilnih instrumentov, ki sodelujejo v procesu prenosa velikosti merske enote fizikalne količine iz standarda v delovne merilne instrumente z uporabo določenih metod in kažejo napako. Verifikacijske sheme potrjujejo meroslovno podrejenost državnega standarda, standardov za izpust in merilnih instrumentov.
Sheme preverjanja so razdeljene na:
1) sheme državnega preverjanja;
2) sheme preverjanja oddelkov;
3) lokalne sheme preverjanja.
Državne sheme preverjanja so vzpostavljeni in veljavni za vse merilne instrumente določene vrste, ki se uporabljajo v državi.
Oddelčne sheme preverjanja so nameščeni in delujejo na merilnih instrumentih določene fizične količine, ki so predmet oddelčne verifikacije. Oddelčne sheme verifikacije ne bi smele biti v nasprotju s shemami državne overitve, če so vzpostavljene za merilne instrumente istih fizičnih veličin.Oddelčne sheme overitve se lahko vzpostavijo, če sheme državne overitve ni. V oddelčnih shemah preverjanja je mogoče neposredno navesti določene vrste merilnih instrumentov.
Lokalne sheme preverjanja uporabljajo meroslovne službe ministrstev in veljajo tudi za merilne instrumente podjetij, ki so jim podrejena. Za merilne instrumente, ki se uporabljajo v določenem podjetju, se lahko uporablja lokalna shema verifikacije, ki mora nujno izpolnjevati zahteve podrejenosti, ki jih odobri državna shema verifikacije. Pripravo shem državnega preverjanja izvajajo raziskovalni inštituti Gosstandarta Ruske federacije, ki so lastniki državnih standardov.
Oddelčne sheme preverjanja in lokalne sheme preverjanja so predstavljene v obliki risb.
Sheme državnega preverjanja določi Državni standard Ruske federacije, lokalne sheme preverjanja pa vzpostavijo meroslovne službe ali vodje podjetij.
Shema preverjanja potrjuje postopek za prenos velikosti merskih enot ene ali več fizičnih količin iz državnih standardov v delovne merilne instrumente. Shema preverjanja mora vsebovati vsaj dve stopnji prenosa velikosti merskih enot.
Risbe, ki predstavljajo diagram preverjanja, morajo vsebovati:
1) imena merilnih instrumentov;
2) imena metod preverjanja;
3) nominalne vrednosti fizikalnih količin;
4) razponi nominalnih vrednosti fizikalnih količin;
5) dovoljene vrednosti napak merilnih instrumentov;
6) dovoljene vrednosti napak metod preverjanja.
22. Pravna podlaga meroslovne podpore. Osnovne določbe zakona Ruske federacije "O zagotavljanju enotnosti meritev"
Enotnost meritev– gre za značilnost merilnega procesa, kar pomeni, da so rezultati meritev izraženi v zakonsko določenih in sprejetih merskih enotah in ima ocena merilne točnosti ustrezno stopnjo zaupanja.
Glavna načela enotnosti meritev:
1) določanje fizikalnih količin z obvezno uporabo državnih standardov;
2) uporaba zakonsko odobrenih merilnih instrumentov, ki so pod državnim nadzorom in z velikostmi enot, prenesenimi neposredno iz državnih standardov;
3) uporabljati samo zakonsko odobrene merske enote fizikalnih veličin;
4) zagotavljanje obveznega sistematičnega nadzora nad značilnostmi delujočih merilnih instrumentov v določenih časovnih obdobjih;
5) zagotavljanje potrebne zajamčene merilne točnosti pri uporabi umerjenih (overjenih) merilnih instrumentov in uveljavljenih merilnih tehnik;
6) uporaba dobljenih rezultatov meritev pod obveznim pogojem ocene napake teh rezultatov z ugotovljeno verjetnostjo;
7) zagotavljanje nadzora nad skladnostjo merilnih instrumentov z meroslovnimi pravili in lastnostmi;
8) zagotavljanje državnega in resorskega nadzora nad merili.
Zakon Ruske federacije "O zagotavljanju enotnosti meritev" je bil sprejet leta 1993. Pred sprejetjem tega zakona standardi na področju meroslovja niso bili zakonsko urejeni. V času sprejetja je zakon vseboval veliko novosti. , od potrjene terminologije do licenciranja meroslovne dejavnosti v državi Zakon je jasno razmejil pristojnosti državnega meroslovnega nadzora in državnega meroslovnega nadzora, določil nova pravila kalibracije in uvedel koncept prostovoljnega certificiranja merilnih instrumentov.
Temeljne določbe.
Prvič, cilji zakona so naslednji:
1) zaščita zakonitih pravic in interesov državljanov Ruske federacije, javnega reda in gospodarstva Ruske federacije pred morebitnimi negativnimi posledicami, ki jih povzročijo nezanesljivi in netočni rezultati meritev;
2) pomoč pri razvoju znanosti, tehnologije in gospodarstva z ureditvijo uporabe državnih etalonov veličinskih enot in uporabe merilnih rezultatov z zajamčeno natančnostjo. Rezultati meritev morajo biti izraženi v merskih enotah, ki so uveljavljene v državi;
3) spodbujanje razvoja in krepitev mednarodnih in medpodjetniških odnosov in povezav;
4) ureditev zahtev za proizvodnjo, izdajo, uporabo, popravilo, prodajo in uvoz merilnih instrumentov, ki jih proizvajajo pravne in fizične osebe;
5) integracija merilnega sistema Ruske federacije v svetovno prakso.
Področja uporabe zakona: trgovina; skrb za zdravje; varstvo okolja; gospodarska in zunanjegospodarska dejavnost; nekatera področja proizvodnje, povezana s kalibracijo (preverjanjem) merilnih instrumentov s strani meroslovnih služb v lasti pravnih oseb, ki se izvajajo z uporabo standardov, ki so podrejeni državnim standardom količinskih enot.
Zakon predpisuje naslednje osnovne pojme:
1) enotnost meritev;
2) merilni instrument;
3) standardna vrednostna enota;
4) državni standard enote vrednosti;
5) regulativni dokumenti za zagotavljanje enotnosti meritev;
6) meroslovna služba;
7) meroslovni nadzor;
8) meroslovni nadzor;
9) kalibracijo merilnih instrumentov;
10) potrdilo o kalibraciji.
Vse definicije, odobrene v zakonu, temeljijo na uradni terminologiji Mednarodne organizacije za zakonsko meroslovje (OIML).
Glavni členi zakona urejajo:
1) strukturo organizacije državnih organov za zagotavljanje enotnosti meritev;
2) regulativni dokumenti, ki zagotavljajo enotnost meritev;
3) uveljavljene merske enote fizikalnih količin in državne standarde količinskih enot;
4) merilni instrumenti;
5) merilne metode.
Zakon potrjuje Državno meroslovno službo in druge službe, ki sodelujejo pri zagotavljanju enotnosti meritev, meroslovne službe državnih organov in oblike izvajanja državnega meroslovnega nadzora in nadzora.
Zakon opredeljuje vrste odgovornosti za kršitve zakona.
Zakon potrjuje sestavo in pristojnosti državne meroslovne službe.
V skladu z zakonom je bil ustanovljen institut za izdajo dovoljenj za meroslovne dejavnosti zaradi varstva zakonskih pravic potrošnikov. Samo organi državne meroslovne službe imajo pravico izdati dovoljenje.
Vzpostavljene so bile nove vrste državnega meroslovnega nadzora:
1) količino blaga, ki se odtuji;
2) število blaga v paketu v procesu pakiranja in prodaje.
Skladno z določbami zakona se obseg državnega meroslovnega nadzora povečuje. Dodal je bančno poslovanje, poštno poslovanje, davčno poslovanje, carinsko poslovanje in obvezno certificiranje izdelkov.
V skladu z zakonom se uvaja prostovoljni sistem certificiranja merilnih instrumentov, ki preverja skladnost merilnih instrumentov z meroslovnimi pravili in zahtevami ruskega kalibracijskega sistema za merilne instrumente.
23. Meroslovna služba v Rusiji
Državna meroslovna služba Ruske federacije (SMS) je združenje državnih meroslovnih organov in se ukvarja z usklajevanjem dejavnosti za zagotavljanje enotnosti meritev. Obstajajo naslednje meroslovne službe:
1) Državna meroslovna služba;
2) Državna služba za čas in frekvenco ter določanje parametrov vrtenja Zemlje;
3) Državna služba za standardne vzorce sestave in lastnosti snovi in materialov;
4) državna služba standardnih referenčnih podatkov o fizikalnih konstantah in lastnostih snovi in materialov;
5) meroslovne službe državnih organov Ruske federacije;
6) meroslovne storitve pravnih oseb. Vse zgoraj navedene storitve upravlja Državni komite Ruske federacije za standardizacijo in meroslovje (Gosstandart Rusije).
Državna meroslovna služba vsebuje:
1) državni znanstveni meroslovni centri (SSMC);
2) Organi državne službe za migracije na ozemlju sestavnih subjektov Ruske federacije. Državna meroslovna služba vključuje tudi centre državnih standardov, specializirane za različne merske enote fizičnih količin.
Državna služba za čas in frekvenco ter določanje parametrov rotacije Zemlje (GSVP) se ukvarja z zagotavljanjem enotnosti meritev časa, frekvence in določanja parametrov rotacije Zemlje na medregionalni in medsektorski ravni. Merilne informacije državnega mikrovalovnega radia uporabljajo navigacijske in nadzorne službe letal, ladij in satelitov, enotni energetski sistem itd.
Državna služba za standardne vzorce sestave in lastnosti snovi in materialov (SSSO) se ukvarja z ustvarjanjem in izvajanjem sistema standardnih vzorcev za sestavo in lastnosti snovi in materialov. Koncept materialov vključuje:
1) kovine in zlitine;
2) naftni derivati;
3) zdravila itd.
GSSO razvija tudi instrumente za primerjavo lastnosti standardnih vzorcev in lastnosti snovi in materialov, ki jih proizvajajo različne vrste podjetij (kmetijska, industrijska itd.), da bi zagotovili nadzor.
Državna služba za standardne referenčne podatke o fizikalnih konstantah in lastnostih snovi in materialov (GSSSD) se ukvarja z razvojem natančnih in zanesljivih podatkov o fizikalnih konstantah, lastnostih snovi in materialov (minerali, nafta, plin itd.). Merilne informacije GSSSD uporabljajo različne organizacije, ki sodelujejo pri oblikovanju tehničnih izdelkov s povečanimi zahtevami po natančnosti. SSSSD objavlja referenčne podatke, dogovorjene z mednarodnimi meroslovnimi organizacijami.
Meroslovne službe državnih organov Ruske federacije in meroslovne službe pravnih oseb se lahko ustanovijo v ministrstvih, podjetjih in ustanovah, registriranih kot entiteta, za izvajanje različnih vrst del za zagotavljanje enotnosti in pravilne točnosti meritev, za zagotavljanje meroslovnega nadzora in nadzora.
24. Državni sistem za zagotavljanje enotnosti meritev
Državni sistem za zagotavljanje enotnosti meritev je bil oblikovan za zagotavljanje enotnosti meritev v državi. Državni sistem za zagotavljanje enotnosti meritev izvaja, usklajuje in upravlja državni standard Ruske federacije. Gosstandart Ruske federacije je vladna agencija izvršilna oblast na področju meroslovja.
Sistem za zagotavljanje enotnosti meritev opravlja naslednje naloge:
1) zagotavlja varstvo pravic in zakonsko določenih interesov državljanov;
2) zagotavlja varstvo vzpostavljenega javnega reda in miru;
3) zagotavlja zaščito gospodarstva.
Sistem za zagotavljanje enotnosti meritev opravlja te naloge z odpravljanjem negativnih posledic nezanesljivih in netočnih meritev na vseh področjih človekovega življenja in družbe z uporabo ustavnih norm, uredb in uredb vlade Ruske federacije.
Sistem za zagotavljanje enotnosti meritev deluje po:
1) ustava Ruske federacije;
2) Zakon Ruske federacije "O zagotavljanju enotnosti meritev";
3) Uredba Vlade Ruske federacije "O organizaciji dela na področju standardizacije, zagotavljanja enotnosti meritev, certificiranja izdelkov in storitev";
4) GOST R 8.000–2000 "Državni sistem za zagotavljanje enotnosti meritev."
Državni sistem za zagotavljanje enotnosti meritev vključuje:
1) pravni podsistem;
2) tehnični podsistem;
3) organizacijski podsistem.
Glavni cilji državnega sistema za zagotavljanje enotnosti mer so:
1) odobritev učinkovitih načinov usklajevanja dejavnosti na področju zagotavljanja enotnosti meritev;
2) zagotavljanje raziskovalnih dejavnosti, namenjenih razvoju natančnejših in naprednejših metod in metod za reprodukcijo merskih enot fizikalnih količin in prenos njihovih velikosti iz državnih standardov v delujoče merilne instrumente;
3) odobritev sistema merskih enot fizičnih veličin, dovoljenih za uporabo;
4) določitev merilnih lestvic, dovoljenih za uporabo;
5) potrditev temeljnih pojmov meroslovja, ureditev uporabljenih izrazov;
6) odobritev sistema državnih standardov;
7) proizvodnja in izboljšanje državnih standardov;
8) odobritev metod in pravil za prenos velikosti merskih enot fizikalnih količin iz državnih standardov v delovne merilne instrumente;
9) izvajanje kalibracije (overitve) in overitve merilnih instrumentov, ki niso zajeti v obseg državne meroslovne kontrole in nadzora;
10) izvajanje informacijske pokritosti sistema za zagotavljanje enotnosti meritev;
11) izboljšanje državni sistem zagotavljanje enotnosti meritev.
Pravni podsistem- to je niz medsebojno povezanih aktov (potrjenih z zakonodajo in predpisi), ki imajo enake cilje in potrjujejo medsebojno dogovorjene zahteve za določene medsebojno povezane objekte sistema za zagotavljanje enotnosti meritev.
Tehnični podsistem je zbirka:
1) mednarodni standardi;
2) državni standardi;
3) standardi merskih enot fizikalnih količin;
4) etaloni merilnih lestvic;
5) standardne vzorce sestave in lastnosti snovi in materialov;
6) standardne referenčne podatke o fizikalnih konstantah in lastnostih snovi in materialov;
7) merilni instrumenti in drugi instrumenti, ki se uporabljajo za meroslovni nadzor;
8) zgradbe in prostori, zasnovani posebej za visoko natančne meritve;
9) raziskovalni laboratoriji;
10) kalibracijski laboratoriji.
Organizacijski podsistem vključuje meroslovne službe.
25. Državni meroslovni nadzor in nadzor
Državni meroslovni nadzor in nadzor (GMKiN) zagotavlja Državna meroslovna služba za preverjanje skladnosti z normami zakonskega meroslovja, odobrenimi z zakonom Ruske federacije "O zagotavljanju enotnosti meritev", državnimi standardi in drugimi regulativnimi dokumenti.
Državni meroslovni nadzor in nadzor velja za:
1) merilni instrumenti;
2) standardi količin;
3) merilne metode;
4) zakonsko meroslovno potrjeno kakovost blaga in drugih predmetov.
Področje uporabe državnega meroslovnega nadzora in nadzora se razteza na:
1) zdravstveno varstvo;
2) veterinarska praksa;
3) varstvo okolja;
4) trgovina;
5) obračuni med gospodarskimi subjekti;
6) računovodske posle, ki jih izvaja država;
7) obrambna sposobnost države;
8) geodetska dela;
9) hidrometeorološko delo;
10) bančno poslovanje;
11) davčne transakcije;
12) carinsko poslovanje;
13) poštno poslovanje;
14) izdelki, dobavljeni po državnih pogodbah;
15) preverjanje in nadzor kakovosti izdelkov za izvedbo obvezne zahteve državni standardi Ruske federacije;
16) meritve, ki se izvajajo na zahtevo pravosodnih organov, tožilstva in drugih državnih organov;
17) evidentiranje športnih rekordov v državnem in mednarodnem merilu.
Opozoriti je treba, da lahko netočnost in nezanesljivost meritev na neproizvodnih področjih, kot je zdravstvo, povzroči resne posledice in varnostna tveganja. Netočnost in nezanesljivost meritev na področju trgovine in bančnega poslovanja lahko na primer povzroči velike finančne izgube tako za posameznega državljana kot za državo.
Predmet državnega meroslovnega nadzora in nadzora so lahko na primer naslednji merilni instrumenti:
1) naprave za merjenje krvnega tlaka;
2) medicinski termometri;
3) instrumenti za ugotavljanje stopnje sevanja;
4) naprave za ugotavljanje koncentracije ogljikovega monoksida v izpušnih plinih vozil;
5) merilni instrumenti za kontrolo kakovosti blaga.
Zakon Ruske federacije določa tri vrste državnega meroslovnega nadzora in tri vrste državnega meroslovnega nadzora.
Vrste državnega meroslovnega nadzora:
1) določitev vrste merilnih instrumentov;
2) overitev merilnih instrumentov;
3) licenciranje pravnih in posamezniki se ukvarja s proizvodnjo in popravilom merilnih instrumentov. Vrste državnega meroslovnega nadzora:
1) nad proizvodnjo, stanjem in delovanjem merilnih instrumentov, certificiranimi metodami izvajanja meritev, standardi enot fizikalnih veličin, skladnostjo z meroslovnimi pravili in predpisi;
2) število blaga, ki se odtuji v procesu trgovinskega poslovanja;
3) količino blaga, pakiranega v kakršno koli embalažo v procesu pakiranja in prodaje.
Merjenje je najpomembnejši koncept v meroslovju. To je organizirano človeško delovanje, ki se izvaja za kvantitativno poznavanje lastnosti fizičnega predmeta z empiričnim določanjem vrednosti katere koli fizikalne količine.
Obstaja več vrst meritev. Pri njihovem razvrščanju običajno izhajajo iz narave odvisnosti merjene količine od časa, vrste merilne enačbe, pogojev, ki določajo točnost merilnega rezultata in načinov izražanja teh rezultatov.
Glede na naravo odvisnosti izmerjene vrednosti od časa meritve delimo na:
statična, pri katerem izmerjena količina ostane konstantna skozi čas;
dinamično, med katerim se merjena količina spreminja in ni konstantna skozi čas.
Statične meritve so na primer meritve velikosti telesa, konstantnega tlaka, dinamične meritve so meritve pulzirajočih tlakov, tresljajev.
Glede na način pridobivanja merilnih rezultatov jih delimo na
naravnost;
posredno;
Agregat;
Sklep.
Neposredno- to so meritve, pri katerih se želena vrednost fizikalne količine nahaja neposredno iz eksperimentalnih podatkov. Neposredne meritve lahko izrazimo s formulo Q=X, kjer je Q želena vrednost merjene količine, X pa vrednost, pridobljena neposredno iz eksperimentalnih podatkov.
Pri neposrednih meritvah je merjena količina podvržena poskusnim operacijam, ki jih primerjamo z mero neposredno ali z merilnimi instrumenti, umerjenimi v zahtevanih enotah. Primeri ravnih črt so merjenje dolžine telesa z ravnilom, mase s tehtnico itd.
Neposredne meritve so zelo razširjene v strojništvu, pa tudi pri vodenju tehnoloških procesov (merjenje tlaka, temperature itd.).
posredno- to so meritve, pri katerih je želena količina določena na podlagi znanega razmerja med to količino in količinami, ki so podvržene neposrednim meritvam, tj. Ne merijo dejanske količine, ki se določa, temveč druge, ki so funkcionalno povezane z njo. Vrednost izmerjene količine se ugotovi z izračunom po formuli Q=F(x 1,x 2,…,x N), kjer je Q želena vrednost posredno izmerjene količine; F je funkcionalna odvisnost, ki je vnaprej znana, x 1,x 2,…,x N so vrednosti neposredno izmerjenih količin.
Primeri posrednih meritev: določanje prostornine telesa z neposrednimi meritvami njegovih geometrijskih dimenzij, ugotavljanje električne upornosti prevodnika z njegovim uporom, dolžino in površino preseka.
Posredne meritve se pogosto uporabljajo v primerih, ko je želene količine nemogoče ali pretežko neposredno izmeriti ali ko neposredno merjenje daje manj natančen rezultat. Njihova vloga je še posebej velika pri merjenju količin, ki so nedostopne neposredni eksperimentalni primerjavi, na primer razsežnosti astronomskega ali subatomskega reda.
Agregat- to so meritve več istoimenskih veličin, ki se izvajajo hkrati, pri čemer se želena določi z reševanjem sistema enačb, pridobljenih z neposrednimi meritvami različnih kombinacij teh veličin.
Primer kumulativnih meritev je določanje mase posameznih uteži v nizu (umerjanje z uporabo znane mase ene izmed njih in rezultatov neposrednih primerjav mas različnih kombinacij uteži).
Primer. Potrebno je umeriti utež, sestavljeno iz uteži 1, 2, 2*, 5, 10 in 20 kg (z zvezdico je označena utež, ki ima enako nazivno vrednost, a različno pravo vrednost). Kalibracija je sestavljena iz določanja mase vsake uteži z uporabo ene referenčne uteži, na primer uteži, ki tehta 1 kg. Za to bomo izvedli meritve, pri čemer bomo vsakič spremenili kombinacijo uteži (številke kažejo maso posameznih uteži, 1 arr. pomeni maso standardne uteži 1 kg):
Pisma a, b, c, d pomeni uteži, ki jih je treba dodati ali odšteti od mase uteži, navedene na desni strani enačbe, da se tehtnica uravnoteži. Z rešitvijo tega sistema enačb lahko določite maso vsake uteži.
Sklep- to so meritve dveh ali več količin različnih imen, ki se izvajajo hkrati, da bi ugotovili odvisnosti med njimi.
Primer je merjenje električnega upora pri 20 0 C in temperaturnih koeficientov merilnega upora na podlagi neposrednih meritev njegovega upora pri različnih temperaturah.
Glede na pogoje, ki določajo točnost rezultata, delimo meritve v tri razrede:
1. ^ Meritve z največjo možno natančnostjo , dosegljivo z obstoječo stopnjo tehnologije.
Sem spadajo predvsem standardne meritve, povezane z najvišjo možno natančnostjo reprodukcije ustaljenih enot fizikalnih količin, poleg tega pa meritve fizikalnih konstant, predvsem univerzalnih (na primer absolutna vrednost pospeška). prosti pad, žiromagnetno razmerje protona itd.).
Ta razred vključuje tudi nekatere posebne meritve, ki zahtevajo visoko natančnost.
2. ^ Kontrolne in verifikacijske meritve , katere napaka z določeno verjetnostjo ne sme preseči določene določene vrednosti.
Sem spadajo meritve, ki jih izvajajo državni laboratoriji za nadzor nad izvajanjem in izpolnjevanjem standardov ter stanjem merilne opreme in tovarniški merilni laboratoriji, ki jamčijo
napaka rezultata z določeno verjetnostjo, ki ne presega določene vnaprej določene vrednosti.
3. ^ Tehnične meritve , pri katerem je napaka rezultata določena z značilnostmi merilnih instrumentov.
Primeri tehničnih meritev so meritve, ki se izvajajo med proizvodnim procesom v strojnih podjetjih, na stikalnih ploščah elektrarn itd.
Glede na način izražanja merilnih rezultatov ločimo absolutne in relativne meritve.
Absolutno se imenujejo meritve, ki temeljijo na neposrednih meritvah ene ali več osnovnih količin ali na uporabi vrednosti fizikalnih konstant.
Primer absolutnih meritev je določitev dolžine v metrih, električnega toka v amperih, gravitacijskega pospeška v metrih na sekundo na kvadrat.
Sorodnik se imenujejo meritve razmerja količine do istoimenske količine, ki igra vlogo enote, ali meritve količine glede na istoimensko količino, vzeto za začetno.
Primer relativnih meritev je merjenje relativne vlažnosti zraka, definirano kot razmerje med količino vodne pare v 1 m3 zraka in količino vodne pare, ki nasiči 1 m3 zraka pri dani temperaturi.
Glavne značilnosti meritev so: merilni princip, merilna metoda, napaka, točnost, pravilnost in zanesljivost.
^ Princip merjenja - fizikalni pojav ali niz fizikalnih pojavov, ki so podlaga za meritve. Na primer, merjenje telesne teže s tehtanjem z gravitacijo, sorazmerno masi, merjenje temperature s termoelektričnim učinkom.
Metoda merjenja- nabor tehnik za uporabo principov in merilnih instrumentov. Merilni instrumenti so uporabljena tehnična sredstva, ki imajo standardizirane meroslovne lastnosti.
Merilna napaka - razlika med vrednostmi izmerjene količine, dobljene med merjenjem X" in pravimi vrednostmi Q:
Napaka je posledica nepopolnosti merilnih metod in instrumentov, variabilnosti pogojev opazovanja, pa tudi nezadostnih izkušenj opazovalca ali značilnosti njegovih čutil.
^ Natančnost meritev je značilnost meritev, ki odraža bližino njihovih rezultatov resnični vrednosti izmerjene vrednosti.
Kvantitativno se lahko natančnost izrazi kot recipročna vrednost modula relativne napake:
Na primer, če je merilna napaka 10 -2%=10 -4, potem je točnost 10 4.
^ Pravilna meritev je opredeljena kot kakovost meritve, ki odraža bližino ničle sistematičnih napak v rezultatih (tj. takih napak, ki ostanejo konstantne ali se naravno spreminjajo s ponavljajočimi se meritvami iste količine). Natančnost meritev je odvisna predvsem od tega, koliko se dejanska velikost enote, v kateri merimo, razlikuje od njene prave velikosti (po definiciji), tj. o tem, v kolikšni meri so bili uporabljeni merilni instrumenti za določeno vrsto meritev pravilni (pravilni).
Najpomembnejša značilnost kakovosti meritev je njihova zanesljivost; označuje zaupanje v rezultate meritev in jih deli v dve kategoriji:
zanesljivi in nezanesljivi, odvisno od tega, ali so verjetnostne značilnosti njihovih odstopanj od resničnih vrednosti ustreznih količin znane ali neznane. Rezultati meritev, katerih zanesljivost ni znana, so brez vrednosti in v nekaterih primerih lahko služijo kot vir napačnih informacij.
Prisotnost napake omejuje zanesljivost meritev, tj. uvaja omejitev števila zanesljivih pomembnih števk numerične vrednosti merjene količine in določa natančnost meritev.
Trenutno obstaja veliko vrst meritev, ki se razlikujejo po fizični naravi merjene količine in dejavnikih, ki določajo različne pogoje in načine merjenja. Glavne vrste meritev fizikalnih količin, vključno z linearno-kotnimi (GOST 16263–70), so naravnost, posredno, kumulativno, sklep, absolutno in relativno.
Najbolj razširjena uporaba neposredne meritve , ki je sestavljen iz dejstva, da se želena vrednost izmerjene količine najde iz eksperimentalnih podatkov z uporabo merilnih instrumentov. Linearno dimenzijo lahko nastavite neposredno z lestvicami ravnila, merilnega traku, čeljusti, mikrometra, delujočo silo - z dinamometrom, temperaturo - s termometrom itd.
Enačba neposrednega merjenja ima obliko:
kjer je Q želena vrednost merjene količine; X je vrednost izmerjene količine, pridobljena neposredno iz odčitkov merilnih instrumentov.
posredno– takšne meritve, pri katerih je želena količina določena z znanim razmerjem med to količino in drugimi količinami, dobljenimi z neposrednimi meritvami.
Posredna merilna enačba ima obliko:
Q = f (x 1, x 2, x 3, ...),
kjer je Q želena vrednost posredno merjene količine; x 1, x 2, x 3, ... – vrednosti količin, izmerjene z neposredno meritvijo.
Posredne meritve se uporabljajo v primerih, ko je želeno vrednost nemogoče ali zelo težko neposredno izmeriti, tj. direktni način merjenja ali kadar neposredni način merjenja daje manj natančen rezultat.
Primeri posredne vrste meritev so določitev prostornine paralelepipeda z množenjem treh linearnih količin (dolžine, višine in širine), določenih z neposredno vrsto meritve, izračun moči motorja, določitev električne upornosti prevodnika z njegovo upornostjo, dolžina in površino prečnega prereza itd.
Primer posredne meritve je tudi meritev povprečnega premera zunanjega pritrdilnega navoja po metodi »treh žic«. Ta metoda temelji na najbolj natančni določitvi povprečnega premera navoja d2 kot premera običajnega valja, katerega generatrisa deli profil navoja na enake dele P/2 (slika 2.1):
kjer je Dmeas – razdalja, vključno s premeri žice, dobljena z neposrednimi meritvami;
d 2 – premer žice, ki zagotavlja stik s profilom navoja v točkah, ki ležijo na generatorju d 2;
α – kot profila navoja;
P – korak navoja.
Agregatne meritve se izvaja s hkratnim merjenjem več istoimenskih količin, pri katerih se želena vrednost najde z reševanjem sistema enačb, pridobljenih z neposrednimi meritvami različnih kombinacij teh količin. Primer kumulativnih meritev je kalibracija uteži niza z uporabo znane mase enega od njih in rezultatov neposrednih primerjav mas različnih kombinacij uteži.
Na primer, treba je umeriti zgorelo maso 1; 2; 5; 10 in 20 kg. Primerna teža je 1 kg, označena z 1 volumen.
Opravimo meritve in vsakič spremenimo kombinacijo uteži:
1 = 1 06 + A; 1 + l obrat = 2 + b; 2 = 2 + z; 1+2 + 2 = 5 + d itd.
Pisma A, b, z, d– neznane vrednosti uteži, ki jih je treba dodati ali odšteti od mase uteži. Z reševanjem sistema enačb lahko določite vrednost vsake uteži.
Skupne meritve– hkratne meritve dveh ali več različnih količin za iskanje razmerja med njimi, na primer meritve prostornine telesa z meritvami različnih temperatur, ki določajo spremembo prostornine tega telesa.
Glavne vrste meritev, ki temeljijo na naravi merilnih rezultatov za različne fizikalne količine, vključujejo absolutne in relativne meritve.
Absolutne meritve temeljijo na neposrednih meritvah ene ali več fizikalnih količin. Primer absolutne meritve bi bilo merjenje premera ali dolžine valja s čeljusti ali mikrometrom ali merjenje temperature s termometrom.
Absolutne meritve spremlja ocena celotne izmerjene vrednosti.
Relativne meritve temeljijo na merjenju razmerja med merjeno količino, ki igra vlogo enote, ali merjenju količine glede na istoimensko količino, vzeto za izhodiščno. Kot vzorci se pogosto uporabljajo standardne mere v obliki ravniparalelnih končnih dolžinskih mer.
Primer relativnih meritev so lahko meritve kalibrov čepov in sponk na horizontalnih in vertikalnih optimetrih z nastavitvijo merilnih instrumentov po standardnih merah. Pri uporabi referenčnih standardov ali referenčnih delov lahko relativne meritve izboljšajo točnost merilnih rezultatov v primerjavi z absolutnimi meritvami.
Poleg obravnavanih vrst meritev glede na glavno značilnost - način pridobivanja merilnega rezultata, vrste meritev razvrščamo tudi glede na točnost merilnih rezultatov - na enako natančni in neenakopravni, glede na število meritev – na večkraten in enkrat, glede na spremembo izmerjene vrednosti skozi čas – po statična in dinamično, zaradi prisotnosti stika merilne površine merilnega instrumenta s površino izdelka - na stik in brezkontaktno in itd.
Glede na meroslovni namen meritve delimo na tehnične– proizvodne meritve, nadzor in preverjanje in meroslovni– meritve z največjo možno natančnostjo z uporabo standardov za reprodukcijo enot fizikalnih veličin za prenos njihove velikosti na delujoče merilne instrumente.
Metode merjenja
V skladu z RMG 29–99 so glavne merilne metode metoda neposrednega ocenjevanja in primerjalne metode: diferencialna, ničelna, substitucijska in naključna.
Neposredna metoda– merilna metoda, pri kateri se vrednost količine določi neposredno iz naprave za odčitavanje neposredno delujoče merilne naprave, na primer merjenje gredi z mikrometrom in sile z mehanskim dinamometrom.
Metode za primerjavo z mero– metode, pri katerih se izmerjena vrednost primerja z vrednostjo, ki jo poustvari merilo:
diferencialna metoda za katerega je značilno merjenje razlike med izmerjeno količino in znano količino, ki jo poustvari mera. Primer diferencialne metode je merjenje z voltmetrom razlike med dvema napetostama, od katerih je ena znana z veliko natančnostjo, druga pa je želena vrednost;
ničelna metoda– pri katerem je razlika med merjeno količino in merilom zmanjšana na nič. V tem primeru ima ničelna metoda to prednost, da je mera lahko večkrat manjša od izmerjene vrednosti, na primer pri tehtanju na tehtnici, ko je breme, ki se tehta, na eni roki, niz referenčnih uteži pa na drugi. ;
substitucijska metoda– metoda primerjanja z merilom, pri kateri se izmerjena vrednost nadomesti z znano vrednostjo, ki jo reproducira merilo. Metoda zamenjave se uporablja pri tehtanju z izmeničnim postavljanjem izmerjene mase in uteži na isto lestvico;
metoda naključja– metoda primerjave z merilom, pri kateri se razlika med merjeno količino in vrednostjo, ki jo ponazarja merilo, meri s sovpadanjem oznak skale ali periodičnih signalov. Primer uporabe te metode je merjenje dolžine s pomično merilom.
Glede na vrsto uporabljenih merilnih instrumentov ločimo instrumentalne, ekspertne, hevristične in organoleptične merilne metode.
Instrumentalna metoda temelji na uporabi posebnih tehničnih sredstev, vključno z avtomatiziranimi in avtomatiziranimi.
Strokovna metoda Ocena temelji na presoji skupine strokovnjakov.
Hevristične metode ocene temeljijo na intuiciji.
Organoleptične metode ocene temeljijo na uporabi človeških čutil. Ocena stanja objekta se lahko izvede s poelementnimi in kompleksnimi meritvami. Za metodo po elementih je značilno merjenje vsakega parametra izdelka posebej. Na primer, ekscentričnost, ovalnost, rez cilindrične gredi. Kompleksna metoda za katerega je značilno merjenje splošnega kazalnika kakovosti, na katerega vplivajo njegove posamezne komponente. Na primer, merjenje radialnega odtoka cilindričnega dela, na katerega vplivajo ekscentričnost, ovalnost itd.; nadzor položaja profila vzdolž mejnih kontur itd.
Merske napake
Splošne določbe . Merilni proces neizogibno spremljajo napake, ki so posledica nepopolnosti merilnih instrumentov, nestabilnosti merilnih pogojev, nepopolnosti same metode in merilne tehnike, nezadostnih izkušenj in nepopolnosti čutil osebe, ki izvaja meritve, ter drugih dejavnikov. .
Napaka pri merjenju Odklon merilnega rezultata od prave vrednosti merjene količine imenujemo:
ΔХ enostavno = Х i – Х in,
kjer je X j – i-ta vrednost rezultat meritve;
X in – prava vrednost merjene količine.
Ker prava vrednost izmerjene količine vedno ostane neznana, se pri ponovnih meritvah zanjo vzame aritmetična sredina:
, (2.1)
kjer je n število opravljenih meritev.
Merilna napaka (ΔX enostavno), izražena v enotah izmerjene vrednosti, se imenuje absolutna. Ni vedno informativen. Na primer, absolutna napaka 0,01 mm je lahko precej velika pri merjenju količin desetink milimetra in majhna pri merjenju količin, katerih dimenzije presegajo nekaj metrov.
Bolj informativna količina je relativna napaka, ki jo razumemo kot razmerje med absolutno merilno napako in njeno resnično vrednostjo (ali matematičnim pričakovanjem), %:
.
To je relativna napaka, ki se uporablja za opredelitev točnosti meritev.
Po svoji naravi ( vzorci manifestacije) merilne napake delimo na sistematične, naključne in velike napake.
Sistematske napake. Sistematske napake vključujejo napake, ki pri ponavljajočih se meritvah ostanejo nespremenjene ali se spreminjajo po neki zakonitosti. Sistematske napake pri merjenju z isto metodo in istimi merilnimi instrumenti imajo vedno konstantne vrednosti. Razlogi, ki povzročajo njihov videz, vključujejo:
– napake metode ali teoretične napake;
– instrumentalne napake;
– napake zaradi vpliva okolja in merilnih pogojev.
Napake metode pojavijo zaradi napak ali nezadostne razvitosti merilne metode. Sem spada tudi nezakonita ekstrapolacija lastnosti, pridobljene z eno samo meritvijo, na celoten merjenec. Na primer, ko se odločate o primernosti gredi na podlagi ene same meritve, lahko naredite napako, saj se ne upoštevajo takšne oblikovne napake, kot so odstopanja od cilindričnosti, okroglosti, profila vzdolžnega preseka itd.. Zato je za odpravo Pri tovrstnih sistematičnih napakah v merilni tehniki je priporočljivo izvajati meritve na več mestih delov in medsebojno pravokotnih smereh.
Napake metode vključujejo tudi vpliv orodja na lastnosti predmeta (na primer velika merilna sila, ki spremeni obliko tankostenskega dela) ali napake, povezane s pregrobim zaokroževanjem merilnega rezultata.
Instrumentalne napake so povezane z napakami v merilnih instrumentih, ki so posledica proizvodnih napak ali obrabe sestavnih delov merilnega instrumenta.
Na povzročene napake vplivi okolja in merilni pogoji, vključujejo temperaturo (na primer merjenje dela, ki se še ni ohladil), vibracije, mehkobo površine, na katero je nameščen merilni instrument itd.
Eden od načinov odkrivanja sistemske napake je lahko zamenjava merilnega instrumenta s podobnim, če obstaja sum, da je vir sistemske napake. Na podoben način je mogoče zaznati sistematične napake, ki jih povzročajo zunanji pogoji: na primer zamenjava površine, na katero je nameščen merilni instrument, z bolj togo.
Pojav sistematične napake je mogoče statistično zaznati z izrisom rezultatov meritev na papir z danimi mejami (na primer največjimi dimenzijami) pri določeni frekvenci. Enakomerno premikanje merilnega rezultata proti eni od meja bo pomenilo pojav sistematske napake in potrebo po posegu v tehnološki proces.
Za odpravo sistematičnih napak v proizvodnih pogojih se izvaja verifikacija merilnih instrumentov, odpravljanje vzrokov, ki nastanejo zaradi vplivov okolja, same meritve pa potekajo v strogem skladu s priporočeno metodologijo, po potrebi pa se izvajajo ukrepi za njeno izboljšanje.
Stalne sistematične napake ne vplivajo na vrednosti naključnih merilnih odstopanj od aritmetičnih sredin, zato jih je težko zaznati statistične metode. Analiza takšnih napak je mogoča le na podlagi vnaprejšnjega znanja o napakah, pridobljenih zlasti pri preverjanju merilnih instrumentov. Na primer, pri preverjanju instrumentov za merjenje linearnih veličin se izmerjena količina običajno reproducira s standardno mero (dolžinska mera), katere dejanska vrednost je znana. Sistematične napake povzročajo izkrivljanje merilnih rezultatov, zato jih je treba prepoznati in upoštevati pri ocenjevanju merilnih rezultatov. Skoraj nemogoče je popolnoma izključiti sistematično napako; med postopkom merjenja vedno ostane določena majhna vrednost, imenovana neizključena sistematična napaka. Ta vrednost se upošteva pri spremembah.
Razlika med aritmetično sredino merilnih rezultatov in vrednostjo merila s točnostjo, določeno z napako pri njegovem potrjevanju, se imenuje sprememba . Vnese se v potni list merilnega instrumenta, ki se certificira, in se upošteva kot želena sistematična napaka.
Naključne napake. Naključne napake so napake, ki med ponavljajočimi se meritvami zavzamejo različne vrednosti, neodvisne po predznaku in velikosti, ki ne sledijo nobenemu vzorcu. Razlogov za naključne napake je lahko veliko; na primer nihanja dodatka za obdelavo, mehanske lastnosti materialov, tuji vključki, natančnost namestitve delov na stroj, natančnost instrumenta za merjenje obdelovanca, sprememba merilne sile pritrjevanja dela na stroj, rezalna sila itd.
Praviloma je posamezen vpliv vsakega od teh razlogov na rezultate meritev majhen in ga ni mogoče oceniti, še posebej, ker se kot vsak naključni dogodek v vsakem posameznem primeru lahko zgodi ali ne.
Za naključne napake so značilni številni pogoji:
– majhne naključne napake so pogostejše od velikih;
– negativne in pozitivne glede na povprečno merilno vrednost, enake napake, se pojavljajo enako pogosto;
– vsaka merilna metoda ima svojo mejo, nad katero se napake praktično ne pojavljajo (sicer bo ta napaka velika).
Identifikacija naključnih napak je še posebej potrebna za natančne, na primer laboratorijske meritve. Za to se uporablja več meritev iste količine, njihovi rezultati pa se obdelujejo z metodami teorije verjetnosti in matematične statistike. To vam omogoča, da pojasnite rezultate izvedenih meritev.
Vpliv naključnih napak se izraža v širjenju dobljenih rezultatov glede na matematično pričakovanje, zato je prisotnost naključnih napak kvantitativno dobro ocenjena s standardnim odklonom (RMS).
Za oceno disperzije rezultatov meritev fizikalne količine X i glede na povprečje, določeno z (2.1), se standardna deviacija določi s formulo
za n ≥ 20 (2,2)
za n ≤ 20, (2.3)
kjer je n število meritev.
Ker je povprečna vrednost niza meritev naključni približek resnični vrednosti izmerjene vrednosti, se za oceno možnih odstopanj povprečne vrednosti uporablja eksperimentalni standardni odklon – S:
. (2.4)
Vrednost S se uporablja pri ocenjevanju napak končnega rezultata.
Naključne merilne napake, ne da bi spremenile točnost merilnega rezultata, pa kljub temu vplivajo na njegovo zanesljivost.
V tem primeru ima disperzija aritmetične sredine niza meritev vedno manjšo napako kot napaka posamezne meritve. Iz formul (2.2) in (2.3) izhaja, da če je treba povečati natančnost rezultata (z izključeno sistematično napako) za 2-krat, je treba število meritev povečati za 4-krat.
Hude napake (zgrešitve). Velike napake so napake, ki niso značilne za tehnološki proces ali rezultat in povzročajo očitna izkrivljanja rezultatov meritev. Najpogosteje jih izdela neusposobljeno osebje zaradi nepravilnega ravnanja z merilnim instrumentom, nepravilnih odčitkov, napak pri zapisovanju ali zaradi nenadnega zunanjega vzroka med izvajanjem tehnoloških procesov obdelave delov. Med dobljenimi rezultati so vidne takoj, saj se dobljene vrednosti razlikujejo od ostalih vrednosti niza meritev.
Če je med postopkom merjenja možno najti razloge, ki povzročajo bistvene razlike, in po odpravi teh vzrokov ponovne meritve ne potrdijo teh razlik, se takšne meritve lahko izločijo iz obravnave. Toda nepremišljena zavrnitev merilnih rezultatov, ki se močno razlikujejo od drugih rezultatov, lahko povzroči znatno izkrivljanje merilnih značilnosti. Včasih pri obdelavi rezultatov meritev ni mogoče upoštevati vseh okoliščin, v katerih so bili pridobljeni. V tem primeru se moramo pri ocenjevanju velikih napak zateči k običajnim metodam preverjanja statističnih hipotez.
Hipoteza, ki se testira, je izjava, da rezultat meritve X i ne vsebuje velike napake, ampak je ena od vrednosti naključne spremenljivke. Običajno se preveri največja vrednost X m ax in najmanjša vrednost X min rezultatov meritev. Za preverjanje hipotez se uporabljajo naslednja merila.
1) Če je število meritev n ≤ 10, se lahko uporabi Chauvinov kriterij. V tem primeru se rezultat X i šteje za veliko napako (zgrešeno), če razlika presega vrednosti S, določene glede na število meritev:
kjer je σ x standardna deviacija, dobljena s formulo (2.3).
2) kriterij Romanovskega, ki se uporablja, ko je število meritev 10< n < 20. При этом вычисляют отношение
in dobljena vrednost β se primerja s teoretično vrednostjo β t na izbrani ravni pomembnosti q (glej tabelo 2.4). Spomnimo se, da je stopnja pomembnosti verjetnost zavrnitve pravilne hipoteze med statističnim testiranjem hipoteze. Običajno se pri obdelavi rezultatov meritev njegova vrednost vzame v območju 0,05...0,1. Če β presega β t, se rezultat X i šteje za veliko napako.
Tabela 2.4
Tabela vrednosti β t = f(n)
| Stopnja pomembnosti q | Število meritev n | ||||||
| 0,01 | 1,73 | 2,16 | 2,43 | 2,62 | 2,75 | 2,90 | 3,08 |
| 0,02 | 1,72 | 2,13 | 2,37 | 2,54 | 2,66 | 2,80 | 2,96 |
| 0,05 | 1,71 | 2,10 | 2,27 | 2,41 | 2,52 | 2,64 | 2,78 |
| 0,10 | 1,69 | 2,00 | 2,17 | 2,29 | 2,39 | 2,49 | 2,62 |
3) Kriterij 3S je najpogostejši. Uporablja se, kadar je število meritev n ≥ 20...50. V tem primeru se šteje, da je rezultat, dobljen z verjetnostjo P = 0,003, malo verjeten in ga je mogoče označiti kot zgrešeno, kar pomeni, da je treba dvomljiv rezultat X i izključiti iz meritev, če
Primer 1. Pri merjenju luknje Ø20Н13(+0,33) smo dobili naslednje rezultate:
Ø20,32; Ø20,18; Ø20,26; Ø20,21; Ø20,28; Ø20,42 mm.
Treba je preveriti, ali je velikost Ø20,42 mm zgrešena.
Ker je n = 6, se uporabi Chauvinetov test:
iz enačbe (2.1) najdemo
z uporabo enačbe (2.3) najdemo S
To pomeni, da čeprav je rezultat zunaj določene največje dovoljene velikosti, se ne more šteti za zgrešeni rezultat. Zato je treba del zavrniti.
Primer 2. Pri merjenju gredi Ø40h12(-0,25) so bili doseženi naslednji rezultati: 39,72; 39,75; 39,76; 39,80; 39,81; 39,82; 39,82; 39,83; 39,85; 39,87; 39,88; 39,88; 39,90; 39,91; 39,92; 39,92; 39,93; 39,94; 39,96; 39,98; 39,99 mm.
Ker je rezultat 39,72 mm zunaj najmanjše meje velikosti in je del lahko zavrnjen, je treba ugotoviti, ali je ta velikost zgrešena.
Ker je število meritev večje od 20, lahko uporabimo kriterij S. Po obdelavi rezultatov meritev dobimo:
39,91 mm, S =0,12 mm,
potem je 3S = 3 0,12 = 0,36 mm
Zato se rezultat meritve 39,72 mm ne more šteti za zgrešeno in del je treba zavrniti.
Osnovni meroslovni koncepti, izrazi in definicije so oblikovani z državnimi standardi.
Merjenje je postopek iskanja vrednosti fizikalne količine eksperimentalno z uporabo posebnih sredstev. Glede na način pridobivanja rezultata meritve delimo na neposredne in posredne.
pri neposredne meritve zahtevana fizikalna količina je določena neposredno z indikatorjem naprave: napetost - voltmeter, frekvenca - merilnik frekvence, tok - ampermeter. Neposredne meritve so v meroslovni praksi zelo pogoste.
pri posredne meritve veličino, ki nas zanima, poiščemo z izračunom na podlagi rezultatov meritev drugih veličin, ki jih z določeno funkcionalno odvisnostjo povezujemo z želeno količino. Na primer, z merjenjem toka in napetosti na podlagi dobro znane formule lahko določite moč:
V meroslovni praksi se pogosto uporabljajo tudi posredne meritve.
Ukrep (naprava) je merilni instrument, zasnovan za reprodukcijo fizikalne količine dane velikosti. Po meroslovnem pomenu, po vlogi, ki jo imajo pri zagotavljanju enotnosti in zvestobe, delimo merila na vzorčna in delovna.
Referenca- to je telo ali naprava z najvišjo natančnostjo, ki se uporablja za reprodukcijo in shranjevanje enote fizikalne količine ter prenos njene velikosti nižjim v skladu s shemo preverjanja. Primer točnosti standarda je ruski državni časovni standard, katerega napaka v 30.000 letih ne bo presegla 1 s.
Fizična količina- to je lastnost, ki je v kvalitativnem smislu skupna za številne predmete, fizične sisteme, njihova stanja in procese, ki se v njih dogajajo, vendar je kvantitativno individualna za vsakega od njih. Glede na pripadnost različnim skupinam fizikalnih procesov delimo fizikalne količine na električne, magnetne, prostorsko-časovne, toplotne itd.
Vrednost fizikalne količine je ocena fizične količine v sprejetih merskih enotah (npr. 5 mA je vrednost toka, pri čemer je 5 številska vrednost). Ta izraz se uporablja za izražanje kvantitativnih značilnosti zadevne nepremičnine. Ne smete reči ali napisati "trenutna magnituda", "napetostna magnituda", saj sta jakost toka in napetost sami količini. Uporabiti je treba izraza "vrednost toka" in "vrednost napetosti".
Enota fizikalne količine je fizikalna količina, ki ji je po definiciji dodeljena standardna številska vrednost, enaka ena. Enote fizikalnih količin delimo na osnovne in izpeljane.
Zaradi širokega razpona realnih vrednosti večine izmerjenih fizikalnih količin uporaba celih enot ni vedno priročna, saj se kot rezultat meritev dobijo velike ali majhne vrednosti. Zato so v merskem sistemu SI (SI je mednarodni sistem) vzpostavljeni večkratniki in večkratniki.
Tabela 1.1. Električne enote, ki se uporabljajo v elektroniki
| Električna količina | Enote | |||||||
| Ime | Simbol označbe | Glavni | Več ali podveč | |||||
| Ime | Ruska oznaka | Mednarodna oznaka | Ime | Ruska oznaka | Mednarodna oznaka | |||
| Odpornost | R, r | ohm | Ohm | Ω | megaohm kiloohm | MΩ kΩ | MΩ kΩ | 1 MOhm=10 6 Ohm 1 kOhm=10 3 Ohm |
| Moč toka | jaz, jaz | amper | A | A | miliamper mikroamper | mA μA | mA μA | 1 mA=10 -3 A 1 µA=10 -6 A |
| Napetost in EMF | U, u E, e | volt | IN | V | kilovolt milivolt mikrovolt | kV µV | kV μV | 1 kV=10 3 V 1 µV=10 -6 V |
| Moč | p | vat | W | W | gigavat megavat mikrovat | GW MW μW | GW MW μW | 1 GW=10 9 W 1 MW=10 6 W 1 μW=10 -6 W |
| Električna količina | Enote | Razmerje večkratnikov (kratnikov) in osnovnih enot | ||||||
| Glavni | Več ali podveč | |||||||
| Ime | Simbol označbe | Ime | Ruska oznaka | Mednarodna oznaka | Ime | Ruska oznaka | Mednarodna oznaka | |
| Zmogljivost | C | farad | F | F | mikrofarad nanofarad pikofarad | µF nF pF | μF nF pF | 1 µF=10 -6 F 1 nF=10 -9 F 1 pF=10 -12 F |
| Induktivnost | L | Henry | Gn | H | milhenry mikrohenry | mH μH | mH μH | 1 mH=10 -3 Hn 1 μH=10 -6 Hn |
| Pogostost | F,f | hertz | Hz | Hz | gigaherc megaherc | GHz MHz | GHz MHz | 1 GHz=10 9 Hz 1 MHz=10 6 Hz |
| Pika | T | drugo | z | s | milisekunda nanosekunda | ms ns | ms ns | 1 ms=10 -3 s 1 ns=10 -9 s |
| Valovna dolžina | λ | meter | m | m | milimeter centimeter decimeter | mm cm dm | mm cm dm | 1 mm=10 -3 m 1 cm=10 -2 m 1 dm=10 -1 m |
| Fazni premik | ∆φ | radian | vesel | rad | stopnja | º | º |
Več enot fizikalne količine vedno večja od glavne (sistemske) za celo število krat. Na primer megaohm (10 6 Ohm), kilovolt (10 3 V)
Podvečkratna enota fizikalne količine manjša od glavne (sistemske) za celo število krat. Na primer nanofarade (10 -9 F), mikroampere (10 -6 A).
Z izbrano oceno fizikalne veličine jo lahko karakteriziramo z resnično in dejansko (izmerjeno) vrednostjo merjene fizikalne količine.
Prava (realna) vrednost fizikalne količine je vrednost brez napak. Iskanje prave vrednosti je glavni problem meroslovja, saj so napake pri merjenju neizogibne. Pri tem se v praksi za pravo vrednost vzame odčitek vzorčnega merila (naprave), katerega pogrešek je zanemarljivo majhen v primerjavi z pogreškom uporabljenih delovnih meril (instrumentov).
Izmerjena vrednost fizikalne količine- to je vrednost količine, izračunana glede na delovno mero (napravo).
Merilna naprava- to je merilni instrument, zaradi uporabe katerega izmerjena fizikalna količina postane indikacija.
Glede na načelo delovanja so vsi merilni instrumenti razdeljeni v dve skupini:
Elektromehanske naprave, ki se uporabljajo v enosmernih tokokrogih in nizke frekvence;
Elektronske naprave, ki se uporabljajo v enosmernih tokokrogih in v celotnem frekvenčnem območju.
Glede na način pridobivanja rezultatov delimo merilne instrumente na:
- analogni(z številčnico, samosnemalni), katerega odčitki so zvezna funkcija meritve in izmerjene vrednosti;
- digitalni, katerih odčitki nastanejo kot rezultat samodejnega generiranja diskretnih signalov merilnih informacij, predstavljenih v digitalni obliki.
Obstajajo neposredni merilni instrumenti in primerjalni instrumenti.
Neposredno delujoče naprave prikaz izmerjene vrednosti na indikatorju v enotah te vrednosti. Vrsta fizikalne količine se med postopkom merjenja ne spremeni. Takšni instrumenti vključujejo ampermetre in voltmetre.
Primerjalne naprave (komparatorji) služijo za primerjavo izmerjenih količin s količinami, katerih vrednosti so znane. Naprave delimo po namenu na delovne in vzorne.
Delovne naprave so namenjeni le meritvam na vseh področjih gospodarske dejavnosti.
Zgledne naprave služijo za kontrolo in kalibracijo delovnih instrumentov. Merilna napaka standardnih instrumentov je 1-2 reda velikosti manjša v primerjavi z delovnimi instrumenti.
Cena naprave je neposredno povezana z merilno napako: če ima naprava 10-krat manjšo napako, potem takšna naprava stane 10-krat več. Uporaba standardnih instrumentov za masne meritve ni ekonomsko izvedljiva, zato se v laboratorijih izobraževalnih ustanov in v proizvodnji uporabljajo predvsem delovni instrumenti.
Lestvice analognih merilnih instrumentov (AIP) so razvrščene po naslednjih kriterijih:
1. Na podlagi enotnosti ločimo:
- enotna lestvica- to je lestvica z delitvami konstantne dolžine in s konstantno ceno delitve (slika 1.1, a). Takšno lestvico imajo le elektromehanske naprave magnetoelektričnega sistema;
- neenakomerna lestvica- to je lestvica z delitvami spremenljive dolžine in s spremenljivo vrednostjo delitve (slika 1.1, b). Takšen obseg imajo elektromehanske naprave usmerniških, elektromagnetnih, elektrodinamičnih, ferodinamičnih, elektrostatičnih, termoelektričnih sistemov.
riž. 1.1. Lestvice analognih instrumentov: enotna (a), neenakomerna (b), direktna (b), obratna (d), enostranska (c)), dvostranska (e), neničelna (g)
2. Glede na smer mature ločimo:
- ravna lestvica diplomiral od leve proti desni, tj. ničla na lestvici se nahaja na levi (slika 1.1, c). Ta lestvica je najpogostejša v AIP;
- obratna lestvica diplomiral od desne proti levi, tj. ničla na lestvici se nahaja na desni (slika 1.1, d). Ta lestvica se uporablja na primer v analognih multimetrih pri odčitavanju vrednosti upora uporov in kapacitivnosti kondenzatorja.
3. Glede na ničelno pozicijo na lestvici in smer gibanja kazalne puščice se razlikujejo:
- enosmerna lestvica- to je lestvica, katere indikatorska igla pri merjenju odstopa le v eno smer od nič (slika 1.1, e). Ta lestvica je najpogostejša;
- dvostranska lestvica- to je lestvica, indikatorska puščica pri merjenju odstopa levo in desno od ničle. Poleg tega odstopanje v levo od nič daje negativne vrednosti izmerjene vrednosti, odstopanje v desno pa daje pozitivne vrednosti (slika 1.1, e). Indikatorji analognih merilnih mostov in galvanometrov imajo takšno lestvico;
- neničelna lestvica- to je lestvica, na kateri ni ničelne oznake (slika 1.1, g). Elektromehanski merilniki frekvence in generatorji imajo takšno lestvico, umerjeno glede na frekvenco, trajanje impulza in časovni zamik.
Elektromehanski in elektronski AIP so v meroslovni praksi precej razširjeni. Za instrumente in njihove lestvice so značilni številni osnovni kazalci.
Delitev lestvice- to je razmik med dvema sosednjima oznakama lestvice.
Vrednost delitve lestvice (konstanta naprave), Z, označuje število enot izmerjene vrednosti na en razdelek lestvice (slika 1.2):
riž. 1.2. Določitev vrednosti delitve lestvice
(1.2),
Kje A 1, A 2- sosednje digitalizirane razdelke;
n je število delitev med dvema števkama.
V primeru (glej sliko 1.2) je cena delitve na lestvici
Pri neenakomernem merilu se vrednost razdelka nahaja v delu lestvice (ne na začetku) med dvema sosednjima digitaliziranima razdelkoma.
Visina lestvice- to je interval digitaliziranih razdelkov na skali instrumenta. Na primer, če indikatorska lestvica vsebuje digitalizirane delitve 0-10-20-30-40-50, potem je stopnja lestvice 10.
Delovni del tehtnice- to je območje, znotraj katerega napaka instrumenta ne presega določenega razreda točnosti. Za lestvico miliampermetra, prikazano na sl. 1.3a je delovni odsek od 10 do 50 mA (je tudi merilno območje v enomejni napravi). Za lestvico voltmetra, prikazano na sl. 1.3 b, delovni odsek je odsek od 3 do 10 V. V delovnem odseku proizvajalec naprave zagotavlja deklarirani razred točnosti od prvega digitaliziranega razdelka analogne indikatorske lestvice.
riž. 1.3. Skale analognih instrumentov z različnimi delovnimi področji: miliampermeter (a) in voltmeter (b)
občutljivost,s, Naprava glede na izmerjeni parameter prikazuje število razdelkov lestvice na enoto izmerjene vrednosti, t.j. je recipročna cena delitve:
(1.3).
Občutljivost večmejne naprave se določi pri najmanjši merilni meji.
Frekvenčno območje naprave je treba poznati, da jo pravilno uporabljamo in dosežemo najmanjšo merilno napako. Frekvenčni razpon- to je frekvenčni pas, znotraj katerega napaka instrumenta, dobljena pri spremembi frekvence signala, ne presega dovoljene meje. Obstajajo naprave za delovanje v DC, AC in univerzalnih tokokrogih (uporabljajo se v DC in AC tokokrogih).
Za naprave, ki delujejo v enosmernih tokokrogih, je frekvenca enaka metku; Za naprave, ki delujejo v tokokrogih izmeničnega toka in univerzalnih napravah, je frekvenčno območje običajno navedeno na indikatorski lestvici in v potnem listu.
Notranji upor naprave (ampermeter, voltmeter) je običajno naveden v potnem listu in na sprednji plošči (neposredno ali posredno). Za ampermetre je značilen nizek upor R A, za voltmetre - visok upor R B.
Moč, ki jo porabi naprava, je določena z naslednjimi formulami:
za ampermeter 
(1.4),
in za voltmetre (1,5).
Manjša kot je poraba energije, natančnejša je meritev.
Tok, ki ga porabi voltmeter, je izražen s formulo:
Padec napetosti na ampermetru je podan s formulo:
(1.7).
Delovni položaj naprave je lahko drugačen:
Vodoravno (označeno na lestvici s simboli ali);
Navpično (označeno na lestvici s simboli ali);
Nagnjen (na skali označen s simbolom, ki označuje kot naklona).
Če je dovoljen kateri koli delovni položaj, potem ni oznake.
Razlaga znakov in simbolov na sprednji plošči naprave je podana v tabeli 1.2.
Tabela 1.2. Simboli na lestvicah električnih merilnih instrumentov
| Ime | Simbol | Črkovna šifra |
| Naprava magnetoelektričnega sistema s premičnim okvirjem | M | |
| Naprava elektromagnetnega sistema | E | |
| Naprava elektrodinamičnega sistema | D | |
| Naprava ferodinamičnega sistema | d | |
| Naprava elektrostatičnega sistema | Z | |
| Usmerniška sistemska naprava z usmernikom (usmerniška naprava) | IN | |
| Magnetoelektrična naprava z elektronskim pretvornikom v merilnem krogu (elektronska naprava) | - | |
| Naprava termoelektričnega sistema | T | |
| Naprava za vibracijski sistem | - | |
| enosmerni tok | - | |
| AC tok (enofazni) | - | |
| Enosmerni in izmenični tok (univerzalna naprava) | - | |
| Trifazni izmenični tok (splošna oznaka) | - | |
| Napravo uporabljajte s tehtnico v navpičnem položaju | - | |
| Uporabite napravo tako, da je skala vodoravna | - | |
| Poševno (pod kotom 60°) | - | |
| Razred točnosti instrumenta, na primer 1,5 | - | |
| Preskusna napetost, na primer 2 kV | - | |
| Naprava je zaščitena pred vplivom zunanjih magnetnih polj (kategorija zaščite 1) | - | |
| Naprava je zaščitena pred vplivom zunanjih električnih polj (kategorija zaščite 1) | - | |
| Pozor! Glejte navodila v navodilih za uporabo naprave. | - |
Meja merjenja parametrov,A max- to je največja vrednost merilnega območja.
Merilno območje parametrov- to je obseg vrednosti izmerjene količine, za katerega so normalizirane dovoljene napake AIP.
Metode merjenja.
Glede na način obdelave eksperimentalnih merilnih podatkov za pridobitev rezultata ločimo naslednje vrste meritev: neposredne, posredne, skupne, kumulativne in meritve korelacijskih veličin.
Direktno merjenje− to je meritev, pri kateri se vrednost količine ugotovi neposredno iz eksperimentalnih podatkov kot rezultat meritve. Primer neposrednega merjenja je merjenje napetosti vira z voltmetrom.
Posredna meritev− to je meritev, pri kateri se želena vrednost neke količine ugotovi na podlagi znanega razmerja med to količino in količinami, ki so podvržene neposrednim meritvam. Pri posrednem merjenju vrednost merjene količine dobimo z rešitvijo enačbe y = F(x 1 ,x 2 ,x 3 ,...,x n), kjer je x 1 ,x 2 ,x 3 ,..., x n so vrednosti količin, dobljenih kot rezultat neposrednih meritev.
Primer posredne meritve - upornost upora najdemo iz izraza, v katerega nadomestimo rezultat neposrednih meritev padca napetosti. U in tok, ki teče skozi upor JAZ.
Skupne meritve− hkratne meritve vrednosti več različnih veličin za ugotavljanje razmerja med njimi. Na primer, potrebno je določiti kalibracijsko karakteristiko toplotne upornosti.
Agregatne meritve− sočasne meritve več vrednosti istih količin, pri katerih se želena vrednost najde z reševanjem sistema enačb, sestavljenega iz rezultatov neposrednih meritev različnih kombinacij vrednosti teh količin.
Merjenje koreliranih količin− merjenje vrednosti družine funkcij xk(t) in y k(t), ki so implementacije procesov R x in RU da bi vzpostavili odnos med njimi.
Prisotnost odnosa se izraža v tem, da v določenem trenutku t 0 obstaja parameter, pri katerem se izvajajo procesi R x in RU združeni na najboljši možni način.
Merilne metode ločimo glede na njihovo interakcijo z mero; njihova razvrstitev je prikazana na sl. 1.4.
riž. 1.4. Razvrstitev merilnih metod
Metoda merjenja- nabor tehnik za uporabo principov in merilnih instrumentov. Meritve izvajamo z eno od dveh metod: metodo neposrednega ocenjevanja ali metodo primerjave z merilom.
Metoda neposrednega ocenjevanja- metoda, pri kateri se vrednost želene količine določi neposredno iz odčitka merilne naprave. Primer metode neposrednega ocenjevanja je merjenje toka z ampermetrom.
Metoda primerjave z mero- merilna metoda, pri kateri se želena količina, ki se meri, primerja s homogeno količino, ki jo reproducira merilo. Metoda primerjave z mero ima več vrst:
Diferencialna metoda
Ničelna metoda
Metoda zamenjave
Naključja.
Ničelna metoda je metoda, pri kateri se razlika med izmerjeno količino in ponovljivo mero zmanjša na 0.
riž. 1.5. Blok diagram ničelne metode,
Kje NI– ničelni indikator; E x– predmet merjenja; U o– meriti.
Polarnost je pomembna: tukaj so naprave povezane v nasprotnih smereh; izberemo merilo, katerega izhodni signal je enak signalu merilnega objekta (tj. i NI=0). Razlika med izmerjeno vrednostjo in vrednostjo ponovljive mere se v procesu merjenja zmanjša na nič, kar se zabeleži z ničelnim indikatorjem. Rezultat meritve je enak vrednosti mere.
Metoda zagotavlja visoko natančnost, če ima merilo visoko natančnost in NI visoko občutljivost. Običajno
Podobna metoda je osnova za gradnjo merilnih mostov. Prednost metode je natančnost.
pri diferencialna metoda, kot tudi z ničlo, merjeno količino najdemo tako, da izmerimo razliko med želeno količino in neposredno ali posredno z merilom.
Slika 1.6. Blok diagram diferencialne metode.
Razliko med izmerjeno vrednostjo in vrednostjo ponovljive mere izmerimo z merilnim instrumentom - voltmetrom (na sliki 1.6.). Rezultat je opredeljen kot vsota odčitka merilnega instrumenta in vrednosti ponovljive mere 
. Za to metodo
Metoda zamenjave– metoda, pri kateri se izmerjena količina nadomesti z reproducirano mero.
Slika 1.7. Blok diagram substitucijske metode,
Kje Rx– predmet merjenja; R0– meriti.
Odvisno od ključne pozicije TO lahko zapišemo enačbo:
i x R x =u dobava, i o R o =u dobava.
kjer je i x R x =i o R o,
Primer uporabe substitucijske metode je lahko merjenje relativno velikega električnega upora pri enosmernem toku z izmeničnim merjenjem toka, ki teče skozi krmiljeni upor in referenčnega. Med meritvami mora biti vezje napajano iz istega vira toka. Upor tokovnega vira in naprave za merjenje toka mora biti zelo majhen v primerjavi s spremenljivim in referenčnim uporom.
Metoda ujemanja- to je metoda, pri kateri se merjena količina določa s periodičnimi signali ali posebnimi lestvicami. Lissajousova figura je klasičen primer metode naključja.
Razvrstitev merilnih instrumentov.
Električni merilni instrumenti se razlikujejo po naslednjih značilnostih:
Po vrsti količine, ki se meri;
Po vrsti toka;
Glede na stopnjo natančnosti;
Po principu delovanja;
Glede na način pridobivanja odčitka;
Po naravi uporabe.
Poleg teh značilnosti lahko ločimo tudi električne merilne instrumente:
Po načinu namestitve;
Glede na način zaščite pred zunanjimi magnetnimi ali električnimi polji;
V smislu vzdržljivosti glede na preobremenitve;
Primernost za uporabo pri različnih temperaturah;
Po splošnih dimenzijah in drugih značilnostih.
Za merjenje električnih veličin se uporabljajo različni električni merilni instrumenti, in sicer:
Tok - ampermeter;
Napetost - voltmeter;
Električni upor - ohmmeter, uporovni mostovi;
Moč - vatmeter;
Električna energija - števec;
AC frekvence - merilnik frekvence;
Faktor moči - fazni meter.
Glede na vrsto toka delimo naprave na enosmerne, izmenične ter enosmerne in izmenične.
Glede na stopnjo natančnosti so instrumenti razdeljeni v devet razredov: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 in 4 . Številke označujejo vrednost dovoljene zmanjšane napake v odstotkih.
Po principu delovanja so naprave razdeljene na: magnetoelektrične; elektromagnetni; elektrodinamični (feromagnetni); indukcija in drugi.
Glede na način pridobivanja odčitka so naprave lahko neposredno odčitne ali samosnemalne.
Glede na naravo uporabe delimo naprave na stacionarne, prenosne in za mobilne instalacije.
Tema 1.2. Meroslovni kazalniki merilnih instrumentov.
Splošne značilnosti električnih merilnih instrumentov so njihove napake, variacije odčitkov, občutljivost na izmerjeno vrednost, poraba električne energije, čas ugotavljanja odčitkov in zanesljivost.
Sprememba odčitkov instrumenta- to je največja razlika v odčitkih instrumentov za isto vrednost izmerjene vrednosti. Določa se z gladkim približevanjem puščice oznaki preskusne lestvice, ko se premakne enkrat od začetne in drugič od končne oznake lestvice. Variacija odčitkov označuje stopnjo stabilnosti odčitkov naprave pri enakih pogojih merjenja iste količine. Približno je enak dvakratni napaki trenja, saj je vzrok variacije predvsem trenje v nosilcih gibljivega dela.
Občutljivost električni merilni instrument na izmerjeno vrednost X se imenuje odvod gibanja kazalca A po izmerjeni vrednosti x. Premikanje kazalca A, ki je izražen v razdelkih ali milimetrih lestvice, je za široko skupino instrumentov določen predvsem s kotom odklona gibljivega dela merilnega mehanizma. Poleg tega je odvisno od vrste čitalnika in njegovih značilnosti (puščica ali svetlobni indikator, dolžina lestvice, število razdelkov lestvice itd.).
Občutljivost dejanskega mehanizma naprav te skupine (ne glede na uporabljeno bralno napravo) je enaka:
(1.9)
Izraz določa občutljivost naprave na določeni točki na lestvici. Če je občutljivost konstantna, tj. ni odvisna od merjene količine, lahko jo določimo iz izraza
V tem primeru je občutljivost naprave številčno enaka gibanju kazalca, ki ustreza enoti izmerjene vrednosti. Pri napravah s konstantno občutljivostjo je gibanje kazalca sorazmerno z izmerjeno vrednostjo, tj. Lestvica naprave je enotna.
Občutljivost naprave ima razsežnost, ki je odvisna od narave količine, ki se meri, zato, ko se uporablja izraz "občutljivost", pravijo "občutljivost naprave na tok", "občutljivost naprave na napetost", "občutljivost naprave na napetost". itd. Na primer, napetostna občutljivost voltmetra je 10 div/V.
Recipročna vrednost občutljivosti se imenuje na ceno delitve(konstanta) naprave. Enako je številu enot merjene količine na en razdelek lestvice:
Na primer, če S=10 div/V, torej Z-0,1 V/div.
Ko je električna merilna naprava priključena na tokokrog pod napetostjo, naprava porabi nekaj energije iz tega tokokroga. V večini primerov je ta moč majhna z vidika prihranka energije. Toda pri merjenju v vezjih z nizko porabo energije se lahko zaradi porabe energije s strani naprav spremeni način delovanja vezja, kar bo povzročilo povečanje merilne napake. Zato je nizka poraba električne energije iz vezja, v katerem se izvaja meritev, prednost naprave.
Moč, ki jo porabijo naprave, je glede na princip delovanja, namembnost naprave in mejo merjenja največja različne pomene in za večino naprav se giblje od 10 -12 do 15 W.
Po priključitvi električne merilne naprave na električni tokokrog preteče določen čas (čas uravnavanja) do vzpostavitve odčitkov naprave, ko je možno odčitavanje. Čas za ugotavljanje odčitkov je treba razumeti kot časovno obdobje, ki preteče od trenutka, ko se izmerjena vrednost spremeni, do trenutka, ko kazalec zavzame položaj, ki ustreza novi vrednosti izmerjene vrednosti. Vendar, če upoštevamo, da imajo vsi instrumenti neko inherentno napako, čas, ki je potreben za premikanje kazalca znotraj dovoljene napake instrumenta, ni zanimiv.
Pod časom poravnave indikacij električnega merilnega instrumenta se razume kot čas, ki je pretekel od trenutka priključitve ali spremembe izmerjene vrednosti do trenutka, ko odstopanje kazalca od ugotovljene vrednosti ne presega 1,5 % dolžine skale. Čas za vzpostavitev odčitkov za večino vrst kazalnih naprav ne presega 4 s.
Karakterizirane so digitalne naprave čas merjenja, ki se razume kot čas od trenutka, ko se izmerjena vrednost spremeni ali od začetka merilnega cikla, do trenutka, ko je na odčitni napravi dosežen nov rezultat z normalizirano napako.
Spodaj zanesljivost električnih merilnih instrumentov razumeti njihovo zmožnost ohranjanja določenih lastnosti v določenih delovnih pogojih za določen čas. Če je vrednost ene ali več karakteristik naprave zunaj določenih mejnih vrednosti, se reče, da je prišlo do okvare. Kvantitativno merilo zanesljivosti je najmanjša verjetnost brezhibnega delovanja naprave v določenem časovnem obdobju in pogojih delovanja.
Verjetnost brezhibnega delovanja je verjetnost, da v določenem času T neprekinjeno delovanje, ne bo prišlo do okvare. Čas delovanja je naveden v opisih naprave. Pogosto se uporablja približna vrednost tega indikatorja, določena z razmerjem števila naprav, ki se nadaljujejo po določenem času T delujejo brezhibno skupno število testirane naprave. Na primer, za ampermetre in voltmetre tipa E8027 je najmanjša vrednost verjetnosti brezhibnega delovanja 0,96 na 2000 ur, zato je verjetnost, da naprava te vrste bo ohranil navedene lastnosti po 2000 urah delovanja, ni manjši od 0,96, z drugimi besedami, od 100 naprav te vrste po delovanju 2000 ur praviloma ne bo treba popraviti več kot štiri naprave,
Indikatorji zanesljivosti vključujejo tudi povprečni čas delovanja naprave, ki je opredeljen kot aritmetično povprečje časa pravilnega delovanja posamezne naprave.
Običajno, ko se naprave začnejo množično proizvajati, se majhen del le-teh izbere za testiranje zanesljivosti. Kazalniki zanesljivosti, določeni na podlagi rezultatov teh testov, so dodeljeni celotni seriji naprav.
Garancijska doba se nanaša na časovno obdobje, v katerem proizvajalec jamči za pravilno delovanje izdelka ob upoštevanju pravil delovanja naprave. Na primer, za mikroampermetre tipa M266M proizvajalec zagotavlja brezplačno zamenjavo ali popravilo naprave v 36 mesecih od datuma odpreme iz tovarne, za merilnike frekvence tipa E373 pa je to obdobje 11 let.