Курсовая работа: Метрологические характеристики средств измерения

Содержание

1 .Введение
2.Методы поверки ( калибровки) и поверочные схемы
3 .Калибровка и поверка средств измерений
4.Метрологические характеристики средств измерения
5. Измерение физических величин
б.Погрешность системы средств измерения
7 .Заключение
8. Использованная литература.
Введение
Средства измерений
Понятие "средство измерений" является одним из важнейших в теоретической метрологии. ГОСТ 16263-70 определяет средство измерении как техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства. Такое определение представляется слишком кратким и не раскрывает все стороны этого многогранного понятия. Более удачным является другое, данное в [22, 34]: средство измерении - это техническое средство (или их комплекс), предназначенное для измерений, име-ющее нормированные метрологические характеристики, воспроиз¬водящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной по¬грешности) в течение известного интервала времени. Данное опре¬деление раскрывает метрологическую сущность средств измерения, заключающуюся в умении хранить (или воспроизводить) единицу ФВ и в неизменности размера хранимой единицы во времени. Пер-_вое обуславливает возможность выполнения измерения, суть кото¬рого, как известно, состоит в сравнении измеряемой величины с ее единицей. Второе принципиально необходимо, поскольку при из¬менении размера хранимой единицы ФВ с помощью данного сред¬ства измерения нельзя получить результат с требуемой точностью.
Средство измерений является обобщенным понятием [7], объе¬диняющим самые разнообразные конструктивно законченные уст¬ройства, которые реализуют одну из двух функций:
• воспроизводят величину заданного (известного) размера -например, гиря - заданную массу, магазин сопротивлений - ряд дискретных значений сопротивления;
• вырабатывают сигнал (показание), несущий информацию о значении измеряемой величины. Показания СИ либо непосредст¬венно воспринимаются органами чувств человека (например, пока¬зания стрелочного или цифрового приборов), либо они недоступны восприятию человеком и используются для преобразования другими СИ.
Последняя функция, являющаяся основной, может быть реали¬зована только посредством измерения, составляющие операции ко¬торого рассмотрены в разд. 2.2. Очевидно, что СИ должны содер¬жать устройства (блоки, модули, которые выполняют эти элемен¬тарные операции.
Такие устройства называются элементарными средствами измерении. В их число входят измерительные преоб¬разователи, меры и устройства сравнения (компараторы). Измерительный преобразователь - это техническое устройство, построенное на определенном физическом принципе и выполняющее одно частное измерительное преобразование, Т.е. операцию преобразования входного сигнала X в выходной Хь информативный параметр которого с заданной степенью точности функционально связан с информативным параметром входного сигнала и может быть измерен с достаточной степенью точности Информативным параметром входного сигнала СИ является параметр входного сигнала, функционально связанный с измеряемой величиной и используемый для передачи ее значения или являющийся самой измеряемой величиной.
Мера - это средство измерений, предназначенное для воспро¬изведения и (или) хранения физической величины одного (одно¬значная мера) или нескольких (многозначная мера) размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.
Устройство сравнения (КОМпаратор) - это средство измере¬ний, дающее возможность выполнять сравнение мер однородных величин или же показаний измерительных приборов.
По отношению " измеряемой физической величине средства
измерений делятся на:
т • основные - это СИ той физической величины, значение кото¬рой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей;
• вспомогательные - это СИ той физической величины, влия¬ние которой на основное средство измерений или объект измерения - необходимо учесть для получения результатов измерения требуемой точности.
Классификация по роли в процессе измерения и выполняемым функциям является основной и представлена на рис. 11.10. Элементы, составляющие данную классификацию, рассмотрены в по следующих разделах.
Классификация средств измерений по их роли в процессе измерения и выполняемым функциям
Методы поверки (калибровки) и поверочные схемы
Да пускается применение четырех методов поверки (калибравки) средств измерений: непосредственное сличение с эталонам; сличение с помощью кампаратара; прямые измерения величины, косвенные измерения величины.
Метод непосредственного сличения поверяемого (калибровочного) средства измерения с эталонам соответствующего разряда, широка применяется для различных средств измерений. Достоинства этого метода в его простате, наглядности.
Метод сличения с. помощью компоратора основан на использовании прибора сравнения, с помощью которого сличаются поверяемае (калибруемое) и эталонное средства измерения.
Метод прямых измерений применяется, когда имеется возможность сличить испытуемой прибор с эталонным в определенных пределах измерений. В целом этот метод аналогичен методу непосредственного сличения, па методам прямых измерений производится сличение на всех числовых отметках диапазона.
Метод косвенных измерений применяется, когда действительные значения измеряемых величин невозможна определить прямыми измерениями. Метод косвенных измерений обычна применяют в установках автоматизированной поверки (калибровки).
Калибровка и поверка средств измерений
Калибровка средств измерений - это совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных подразумевается соответствие его метрологических характеристик ранее установленным техническим требованиям, которые могут содержаться в нормативном документе или распределяться заказчиком. Калибровку проводят ка¬либровочные лаборатории, которые делают вывод о пригодности средства измерений.
В отличие от поверки, которую осуществляют органы государственной метрологической службы, калибровка может проводиться любой метрологической службой (или физическим лицом) при наличии условий для квалифицированного выполнения этой работы.,
В соответствии с законом «Об обеспечении единства измерений» калибровка носит добровольный характер, поскольку относится к средствам измерений, не подлежащих. Государственному метрологическому контролю (ГМК). Предприятия вправе самостоятельно решать вопрос о. выборе форм контроля состояния средств измерений, за исключением тех областей применения средств измерений, за которыми государства всего мира устанавливают свой контроль - это здравоохранение, безопасность труда, экология и т. д.
Однако добровольный характер калибровки не освобождает метрологическую службу предприятия от необходимости соблюдать определенные требования. Рабочее средство измерений должно быть обязательно привязано к национальному (государственному) эталону. Таким образом, функцию, калибровки следует рассматривать как составную часть национальной системы обеспечения единства измерений. А так как принципы национальной системы обеспечения единства измерений гармонизированы с международными правилам и и нормами, то калибровка включается в мировую систему обеспечения единства измерений.
Желание иметь конкурентоспособную продукцию побуждает предприятия иметь измерительные средства, дающие достоверные результаты.
Построение Российской системы калибровки (РСК) основывается на следующих принципах.-.добровольность вступления; обязательность получения размеров единиц от государственных эталонов рабочим средством измерений; профессионализм и техническая компетентность субъектов РСК; самоокупаемость. Субъектами рек являются:
•метрологические службы юридических лиц, аккредитованные на право
калибровки средств измерений;
• государственные научные метрологические центры (метрологические институты Госстандарта' России) и органы Государственной метрологической службы, зарегистрированные в рек, как аккредитующие органы, имеющие право аккредитовать метрологические службы юридических лиц на право калибровки средств измерений;
• Госстандарт России - центральный орган рек, координирующий деятельность субъектов Рек;
• совещательный орган рек - Совет рек, формирует и обсуждает проекты решений центрального органа рек.
Вся деятельность субъектов рек осущесгвляется на договорной основе. Основное звено рек - калибровочная лаборатория, которая должна быть аккредитована органом рек.
Поверка средств измерений - совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным обязательным требованиям. 18 июля 1994 г. вышел приказ Госстандарта «Об утверждении «Порядка проведения поверки средств измерений» (см. приложение 5).
Средства измерений, подлежащих метрологическому контролю и надзору, подвергаются поверке при выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту, при продаже и выдаче на прокат, а также при эксплуатации. Если средство измерений по результатам проверки признано пригодным к применению, то на него и техническую документацию наносится оттиск повелительного клейма и выдается «Свидетельство О поверке» (см. приложение 6).
Существуют следующие виды поверки:
Первичная поверка - проводится для средств измерений утвержденных
типов при выпуске их из производства, после ремонта.
Периодическая поверка проводится для средств из~ерений, находящихся в эксплуатации, через определенные межповерочные интервалы.
Внеочередная поверка проводится при необходимости подтверждения пригодности средства измерений к .применению; в случае повреждения клейма или утери свидетельства о поверке.
Экспертная поверка проводится при возникновении разногласий по вопросам, относящимся к метрологическим характеристикам, исправности средств измерений и пригодности их К применению.
Инспекционная поверка выполняется в рамках государственного надзора или ведомственного контроля.
Руководители предприятий общественного питания несут от¬ветственность за состояние весоизмерительного оборудования. Они обязаны постоянно следить за соблюдением правил его эксплуатации, сроками поверки и клеймения их в органах госнадзора. Весы и гири к ним поверяют ежегодно, меры объема и длинны - один раз в два года. Стеклянные мензурки, и мерные кружки поверяют и клеймят только при выпуске из производства.
Поверка и клеймение измерительного оборудования проводится в лабораториях, куда efo доставляют предприятия. Стационарные и громоздкие весы клеймит на месте. Клеймо наносится на металлическую пробку шм на металличику то плом]
N -i |Q|
N-IOl a)
N,101 N
N, N2 6) Nn
Мера - это средство измерений, предназначенное для воспро¬изведения и (или) хранения ФВ одного или нескольких размеро.Л, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.
Операцию воспроизведения величины заданного размера можно формально представить как преобразование цифрового кода N в заданную физическую величину ХМ' основанное на единице данной физической величины [О]. Поэтому уравнение преобразования меры запишется в виде ХМ = N [Q].
Выходом меры является квантованная аналоговая величина ХМ заданного размера, а входом следует считать числовое значение величины N
Метрологические свойства" СИ-это свойства , влияющие на
результат измерений и его погрешность. Показатели метрологических
свойств являются их количественной характеристикой и называются метрологическими характеристиками.
Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативной
документацией, называют нормируемыми метрологическими
характеристиками.
Диапазон измерений - область значений величины, в пределах которых нормированы допускаемые пределы погрешностей. Значения величины, ограничивающие предел измерений снизу или сверху, называют, соответственно. Нижним или верхним пределом измерений
Порог чувствительности - наименьшее изменение измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение выходного сигнала. Например, если порог чувствительности весов равен 1 г, то это означает, что заметное перемещение стрелки весов достигается при таком изменении массы, как 1 г. , , Точность измерений СИ определяется их погрешностью. Погрешность средства измерений - это разность между показаниями СИ и действительным значением измеряемой величины. Поскольку истинное значение физической величины неизвестно, то на практике пользуются ее действительным значением. Для рабочего СИ за действительное значение принимают показания рабочего эталона низшего разряда.
Погрешности СИ могут быть классифицированы по ряду признаков, в частности:
• по способу выражения - абсолютные, относительные;
• по-характеру проявления - систематические, случайные;
• по отношению к условиям применения- основные, дополнительные.
Наибольшее распространение получили метрологические свойства,
связанные с первой группировкой - с абсолютными и относительными погрешностями.
Абсолютная погрешность определяется по формуле:
Хп=Хц-Ха,
где LXn - погрешность поверяемого си;
Хп - значение величины, найденное с помощью поверяемого СИ; \а- показания рабочего эталона (действительное значение). Например, при измерении массы на циферблатных .весах получено значение Хп = 100 г. За действительное значение принято показание рабочего эталона ха= 101г. Следовательно, погрешность весов составила:
Измерение физических величин
Измерение - нахождение значения физической велисины опытным путем с помощью специальных технических средств.
От термина «Измерение» происходит термин «измерять». Не следует применять другие термины- «мерить», «обмерять», «замерять», «промерять». Они не вписываются в систему метрологических терминов.
Для проведения измерения необходимо наличие:
физической величины;
• метода измерений;
• средства измерений;
• оператора;
Цель измерения - получение значения физической величины в форме, наиболее удобной для пользования.
Что понимают^под физической величиной, значение которой находят
опытным путем?
Физическая величина, как уже отмечалось выше, - это характеристика физического объекта (физической системы, явления или процесса), общая в качественном отношении для многих физических объектов , но в количественном отношении индивидуальная для каждого из них
Индивидуальность понимается в том смысле , что свойство может для одного объекта в определенное число раз быть больше или меньше , чем для другого объекта. Примерами физических величин могут служить плотность , температура плавления, показатель преломления света и многие другие.
Физическая величина характеризуется размером , значением, числовым значением, истенным и действительным значениями.
Размер физической величины- количественная определенность физической феличины, присущая конкретному материальному объекту, системе , явлению или процессу.
Значение физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.
Меры подразделяются на:
• однозначные, воспроизводящие физическую величину одного размера, например: гиря 1 кг, плоскопараллельная, концевая мера 100
мм, конденсатор постоянной емкости, нормальный элемент;
• .многозначные, воспроизводящие ФВ разных размеров, например:
конденсатор переменной емкости, штриховая мера длины.
Кроме этого, различают наборы .мер .магазины .мер, установочные, встроенные и ввозимые .меры.
Степень совершенства меры определяется постоянством размера каждой ступени квантования [Q] и степенью многозначности, т.е. числом N воспроизводимых известных значений ее выходной величины. С наиболее высокой точностью посредством мер воспроизводятся основные физические величины: длина, масса, частота, напряжение и ток.
Числовое значение физической величины - отвлеченное число, входящее в значение величины.
"Величина"- многовидовое понятие. Но термином "величина" часто выражают размер конкретной физической величины . Неправельно говорить " величина скорости1"1" величина напряженности" так как и скорость, и напряжение являются величинами.
Между размером и значением величины есть разница. Размер величины существует реально. Выразить размер величины можно любой из единиц данной величины при помощи числового значения . Числовое значение изменяется в зависимости от выбранных единиц, тогда как
физический размер величины остается неизменным.
Единица физической величины -физическая величина фиксированного размера, которой присвоено числовое значение, равное 1.
Физическую величину характеризует ее истинное значение , которое идеальным образом отражает в качественном и количественном
отношении соответствующее свойство объекта. Действительным называют значение физической величины , найденное
экспериментальным путем и настолько приближенное к истинному значению , что для данной цели может быть использовано вместо него.
-Виды измерений. По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения делятся на четыре основных вида : прямые , косвенные , совокупные и совместные.
Прямыми называются измерения, при которых искомое значение физической величины получают непосредственно из опятных данных '(например, измерение массы на весах, длины детали микрометром).
Строго говоря, измерение всегда прямое и рассматриваегся как сравнение величины с ее единицей. В этом случае лучше применять термин «прямой метод измерения».
Косвенные измерения- определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной Косвенные измерения проводятся в тех случаях. Когда:
1. значение измеряемой величины легче находить путем косвенных измерений , чем путем прямых измерений»
2. прямые измерения той или иной величины отсутствуют
3. косвенные измерения дают меньшую погрешность, чем прямые измерения,.....