Метрология, стандартизация и сертификация в радиоэлектронике

1.

Метрология, стандартизация и
сертификация в
радиоэлектронике.
16 лекций
8 практических занятий
8 лабораторных занятий
Зачет
1

2.

Литература
1. Нефедов В.И., Сигов А.С. и др. Метрология и радиоизмерения. Учебник для вузов. М.:
Высш. шк., 2006.-526 с.
2. Сергеев А.Г., Латышев М.В., Терегеря В.В. Метрология, стандартизация,
сертификация. Учебное пособие, изд. 2-е.– М.: Логос, 2005. 560 с.
3. Казаков В.Д., Лазарев Д.В. Основы метрологии, измерений, стандартизации и
сертификации в радиоэлектронике. Учебное пособие. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-т,
2006. 292 с.
4. Радкевич, Я. М. Метрология, стандартизация и сертификация [Электронный ресурс] :
учебное пособие / Я. М. Радкевич, А. Г. Схиртладзе, Б. И. Лактионов. — 2-е изд. —
Электрон. текстовые данные. — Саратов : Вузовское образование, 2019. — 791 c. —
978-5-4487-0335-5. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/79771.html
5. Астайкин, А. И. Метрология и радиоизмерения [Электронный ресурс] : учебное
пособие / А. И. Астайкин, А. П. Помазков, Ю. П. Щербак ; под ред. А. И. Астайкин. —
Электрон. текстовые данные. — Саров : Российский федеральный ядерный центр –
ВНИИЭФ, 2010. — 405 c. — 978-5-9515-0137-0. — Режим доступа:
http://www.iprbookshop.ru/18440.html
6. Жуков, В. К. Метрология. Теория измерений : учебное пособие для вузов /
В. К. Жуков. — Москва : Издательство Юрайт, 2020. — 414 с. — (Высшее
образование). — ISBN 978-5-534-03865-1. — Текст : электронный // ЭБС Юрайт [сайт].
— URL: https://urait.ru/bcode/451396 (дата обращения: 02.09.2020)
2

3.

Цель и задачи дисциплины
Цель дисциплины - формирование базовых знаний в
области метрологии, технического нормирования и
стандартизации, а также подтверждения соответствия
Задачи дисциплины
•приобретение знаний в области измерений физических
величин и оценки их погрешностей;
•формирование навыков технического нормирования и
стандартизации при работе со стандартами;
•изучение практических примеров стандартизации в области
радиоэлектроники;
•изучение основных технических и метрологических
характеристик средств измерений и их классификации.
3

4.

Основные понятия метрологии
Метрология (от греч. μέτρον «мера» + λόγος «мысль; причина»)
– наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их
единства и способах достижения требуемой точности.
Направления метрологии
Теоретическая
метрологиясвязана
с
разработкой
фундаментальных основ метрологии; теории измерений, теории
погрешностей измерений; проблемами изучения, согласования и
измерения значений фундаментальных физических констант;
разработкой систем единиц физических величин; созданием
теоретических основ для построения эталонов единиц
физических величин и установления их взаимных связей;
обоснованием и разработкой оптимальных систем обеспечения
единства измерений .
4

5.

Направления метрологии
Законодательная
метрологияраздел
метрологии,
предметом которого является установление обязательных
технических и юридических требований по применению единиц
физических величин, эталонов, методов и средств измерений,
направленных на обеспечение единств и необходимой точности
измерений в интересах общества. Правовые основы метрологии
обеспечивают единство измерений посредством установленных
в законодательном порядке правил.
Основные документы – федеральные законы «Об
обеспечении единства измерений» и «О техническом
регулировании».
Прикладная
метрологиязанимается
практическим
применением разработок теоретической метрологии и
положений законодательной метрологии
5

6.

6

7.

7

8.

Основные понятия метрологии
Измерения – совокупность операций по применению технического
средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих
нахождение соотношения (в явном или в неявном виде) измеряемой
величины с ее единицей и получения значения этой величины. Это
значение является результатом измерения.
Определение измерения содержит основные признаки :
• Измерению подлежат только физические величины (т.е. свойства
материальных объектов, явлений, процессов)
• Измерение всегда выполняются опытным путем (является
экспериментом)
• Измерение осуществляется с помощью специальных технических
средств (средства измерений)
• Измерение – это сравнение величины с ее единицей для
определения значения величины
Метрология занимается измерением только
физических величин.
8

9.

Основные понятия метрологии
Физическая величина- одно из свойств физического объекта
(физической системы, явления или процесса), общее в качественном
отношении для многих физических объектов, но в количественном
отношении индивидуальное для каждого из них. Физические
величины по способу количественного оценивания делятся на
измеряемые и оцениваемые.
Измеряемые физические величины – это такие величины, методы и
средства измерений для которых уже созданы, для оцениваемых
величин методы и средства измерений пока ещё не созданы. К
оцениванию
таких
величин
применяют
экспертные
и
органолептические оценки.
Результат измерения
физической величины.
физической
величины
–
значение
Единица величины – величина фиксированного размера, которой
условно присвоено числовое значение, равное 1, применяемое для
количественного выражения однородных с ней величин.
9

10.

Основные понятия метрологии
Размер физической величины – количественная определенность
физической величины, присущая конкретному материальному
объекту, системе, явлению или процессу.
Значение физической величины – выражение размера
физической величины в виде некоторого числа принятых для нее
единиц.
Значение может быть истинным и действительным.
Истинное значение физической величины – значение, которое
идеальным образом (истинно) характеризует в качественном и
количественном
отношениях
соответствующую
физическую
величину.
Действительное значение физической величины – значение,
полученное экспериментальным путем и настолько близкое к
истинному значению, что в поставленной измерительной задаче
может быть использовано вместо него.
10

11.

Постоянная физическая величина – физическая величина,
размер которой по условию измерительной задачи можно считать не
изменяющимся за время, превышающей длительность измерения.
Переменная физическая величина – физическая величина,
изменяющаяся по размеру в процессе измерения.
Физический параметр – физическая величина, характеризующая
частную особенность измеряемой величины. Например, при
измерении напряжения переменного тока в качестве параметров
напряжения могут выступать его амплитуда, мгновенное, постоянная
составляющая или среднеквадратическое значения и пр.
Влияющая физическая величина – физическая величина,
непосредственно не измеряемая средством измерения, но
оказывающая влияние на него или на объект измерения таким
образом, что это приводит к искажению результата измерения .
Например при измерении параметров диода влияющей величиной
11
м.б. температура.

12.

Влияние температуры на вольт-амперную характеристику
диода
Увеличение обратного тока при возрастании температуры объясняется усилением
генерации пар носителей.
12

13.

Основные понятия метрологии
Средство измерений – техническое средство, предназначенное для
измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики,
воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины,
размер которой принимают неизменным (в пределах установленной
погрешности) в течение известного интервала времени.
Средство измерений должно хранить (или воспроизводить) единицу
физической величины с заданной погрешностью, обеспечивая неизменность
хранимой единицы за установленный промежуток времени.
Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения
измеряемой физической величины с ее единицей или шкалой в
соответствии с реализованным принципом измерения. Обычно метод
измерений обусловлен устройством средства измерений.
Методика выполнения измерений – установленная совокупность
операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает
получение результатов измерений с гарантированной точностью в
соответствии с принятым методом
13

14.

Классификация величин
Физические величины могут быть измерены с помощью
технических средств, т.е. определяют значение физической
величины в ее единицах. Это связь выражается основным
уравнением измерений
X=x[X].
(1)
14

15.

Шкала величиныупорядоченная совокупность размеров величины, служащая исходной
основой для измерений данной величины.
1. Шкала наименований- применяется для установления только
эквивалентности свойств объектов.
2. Шкала порядка- устанавливает свойства величины в порядке
возрастания или убывания оцениваемого свойства.
3. Шкала интервалов- состоит из одинаковых интервалов, имеет
единицу измерения и одну произвольно выбранную нулевую
точку (Шкала Цельсия, Фаренгейта).
X=X0+x[X]
4. Шкала отношений- является самой совершенной и характеризуется
наличием единицы измерения и естественным началом отсчетанулем шкалы. Значение величины, для которой строится шкала,
описывается уравнение (1).
5. Абсолютная шкала- обладает всеми признаками шкалы
отношений, но дополнительно имеет естественное однозначное
определение единицы измерения, не зависящее от принятой
системы единиц.
15

16.

Международная система единиц СИ
Уравнение связи приводится к уравнению размерности.
Единство измерений предусматривает согласованность размеров
единиц всех величин. Такая согласованность достигается созданием
системы единиц. Сначала образуется система величин, т.е
совокупность величин, образованная по принципу, когда одни
величины принимаются за независимые, а другие являются
функциями этих независимых величин. Величина, принятая за
независимую от других величин данной системы называется
основной величиной. Величины системы, определяемые через
основные, производными величинами.
Единица основной величины называется основной единицей.
Единица производной величины называется производной единицей.
Уравнение связи между величинами
X=f(X1, X2, … Xn)
где X1, X2, … Xn – величины, связанные с измеряемой величиной X
некоторым уравнением (F=ma=mlt-2).
16

17.

Размерность (dim) - это
выражение в форме степенного
одночлена, составленного из произведений символов основных
физических величин и отражающее связь данной физической
величины с физическими величинами, принятыми в данной системе
величин за основные, с коэффициентом пропорциональности равным
единице.
Размерность основной величины относительно самой себя равна
единице, например dim(t)=T1=Т.
Показатель размерности физической величины- это показатель
степени, в которую возведена размерность основной физической
величины, входящая в размерность производной физической
величины, например Q=It dim(Q)=TI.
Для размерностей приняты следующие правила:
1. Если X=X1 X2, то dim X=dimX1 dim X2
2. Если X=X1 /X2, то dim X=dimX1/dim X2
17

18.

Системы единиц
Абсолютная система- 1832 г. Карл Гаусс, основные единицы:
миллиметр, миллиграмм, секунда .
СГС система- 1881 г, основные единицы: сантиметр, грамм, секунда.
Системы СГСЭ (абсолютная электростатическая система) и СГСМ
(абсолютная электромагнитная система), а также гауссова. В каждой
из этих систем электромагнитные законы записываются по-разному (с
разными коэффициентами пропорциональности).
МКСА система- основные единицы: метр, килограмм, секунда, ампер.
1960 г в октябре после длительной проработки XI Генеральная
конференция по мерам и весам (ГКМВ) приняли международную
систему единиц SI, в русской транскрипции СИ (система
интернациональная). Система СИ была регламентировано стандартом
ISO 31, который в настоящее время заменяется стандартом ISO/IES
80000. В Российской Федерации единицы величин регламентируются
стандартом ГОСТ 8.417-2002.
18

19.

19

20.

20

21.

21

22.

22

23.

23

24.

24

25.

25

26.

26

27.

27

28.

28

29.

29

30.

30

31.

31

32.

32

33.

Классификация измерений
1. По характеристике точности – равноточные и неравноточные:
2. По числу измерений в серии – однократные и многократные
3. По отношению к изменению измеряемой величины –
статические и динамические
4. По метрологическому назначению – технические и
метрологические
5. По отношению к основным единицам – абсолютные и
относительные
6. По способу получения результатов измерений – прямые,
косвенные, совместные и совокупные
33

34.

34

35.

Классификация методов измерения
Методы измерений
Методы непосредственной
оценки
Методы сравнения с мерой
дифференциальный
нулевой
замещения
дополнения
совпадения
35

36.

36