Основные элементы измерений (4)

1. Основные элементы измерений

2.

• Метрология – наука об измерениях, методах и
средствах достижения их единства и требуемой
точности.
• Предметом метрологии является излечение
количественной информации о свойствах объектов и
процессов с заданной точностью и достоверностью.
• Измерение – нахождение значения физической
величины опытным путем с помощью специальных
технических средств.

3.

Физическая величина — физическое свойство материального
объекта, физического явления, процесса, которое может быть
охарактеризовано количественно.
Единица измерения физической величины – физическая
величина фиксированного размера, которой условно присвоено
числовое значение, равное 1, и применяемая для
количественного выражения однородных с ней физических
величин.
Система единиц физических величин – совокупность
основных и производных единиц физических величин,
образованная в соответствии с принципами для заданной
системы физических величин.

4. Основные и дополнительные единицы Международной системы единиц (СИ)

Величина
Наименование
Единица
Размерность
Наименование
Обозначение
Международное
Русское
Основные
Длина
L
Метр
m
м
Масса
M
Килограмм
kg
кг
Время
T
Секунда
s
с
Сила электрического тока
I
Ампер
A
А
Термодинамическая температура
θ
Кельвин
K
К
Количество вещества
N
Моль
mol
моль
Сила света
J
Кандела
cd
кд
Дополнительные
Плоский угол
Радиан
rad
рад
Телесный угол
Стерадиан
cr
ср

5.

Принцип измерений — физическое явление или эффект,
положенный в основу измерений.
Метод измерений — приём или совокупность приёмов
сравнения измеряемой физической величины с её
единицей в соответствии с реализованным принципом
измерений. Метод измерений обычно обусловлен
устройством средств измерений.

6. Основные понятия о погрешностиизмерений

Истинное значение физической величины — это значение,
идеальным образом отражающее свойство данного объекта как
в количественном, так и в качественном отношении.
Действительное значение физической величины —
значение, найденное экспериментально и настолько
приближающееся к истинному, что для данной цели оно может
быть использовано вместо него.
Результат измерения – приближенная оценка истинного
значения величины, найденная путем измерения.
Погрешность измерения — отклонение измеренного значения
величины от её истинного (действительного) значения.
Погрешность измерения является
характеристикой точности измерения.

7. Погрешности по способу математического выражения

Абсолютная
погрешность, Δ –
погрешность
измерения, выраженная
в единицах измеряемой
величины. Находится
как разница между
результатом измерения
и истинным
(действительным)
значением измеряемой
величины
Относительная
погрешность, δ –
погрешность измерения,
выраженная отношением
абсолютной погрешности
измерения к
действительному или
среднему значению
измеряемой величины.
Выражается в процентах
или долях.
Приведённая
погрешность, γ –
погрешность,
выраженная отношением
абсолютной
погрешности средства
измерений к условно
принятому значению
величины, постоянному
во всем диапазоне
измерений или в части
диапазона.

8. Нормирующее значение

если шкала прибора
односторонняя, то есть нижний
предел измерений равен нулю,
то Хn определяется равным
верхнему пределу измерений;
• если шкала прибора
двухсторонняя, то нормирующее
значение равно ширине диапазона
измерений прибора;
• если шкала прибора безнулевая,
то Хn равно разности конечного и
начального значения диапазона.

9. Инструментальная погрешность

Инструментальные погрешности, присущие данной
конструкции
Инструментальные погрешности, являющиеся
следствием несовершенства или неправильности
технологии изготовления средств измерений
(технологические)
Инструментальные погрешности, являющиеся
следствием износа, старения или неисправности
средств измерений.

10. Методическая погрешность

Погрешность метода (теоретическая
погрешность) измерения – составляющая
погрешности измерений, происходящая от
несовершенства метода измерений
• является следствием тех или иных допущений или
упрощений, применения эмпирических формул и
функциональных зависимостей.

11. Субъективная погрешность

– это погрешность,
возникающая из-за низкой степени квалификации
оператора средства измерений, а также из-за
погрешности зрительных органов человека, т. е.
причиной возникновения субъективной
погрешности является человеческий фактор.
• например, погрешности отсчитывания, параллакса, реакции
наблюдателя и т.п.

12.

13. Погрешности по взаимодействию изменений во времени и входной величины

Статическая погрешность – это погрешность, которая возникает в
процессе измерения постоянной (не изменяющейся во времени)
величины
Динамическая погрешность – это погрешность, численное значение
которой вычисляется как разность между погрешностью,
возникающей при измерении непостоянной (переменной во
времени) величины, и статической погрешностью (погрешностью
значения измеряемой величины в определенный момент времени)

14. По характеру зависимости погрешности от влияющих величин

Основная погрешность – это погрешность, полученная в нормальных условиях
эксплуатации средства измерений (при нормальных значениях влияющих
величин)
• Нормальные условия – это условия, в которых все значения влияющих величин являются
нормальными либо не выходят за границы области нормальных значений.
Дополнительная погрешность – это погрешность, которая возникает в
условиях несоответствия значений влияющих величин их нормальным
значениям, или если влияющая величина переходит границы области
нормальных значений.
• Рабочие условия – это условия, в которых изменение влияющих величин имеет более широкий
диапазон (значения влияющих не выходят за границы рабочей области значений).
• Рабочая область значений влияющей величины – это область значений, в которой проводится
нормирование значений дополнительной погрешности.

15. Погрешности, возникающие вследствие влияния внешних величин

Влияние окружающей
температуры
Влияние магнитных и
электрических полей
Влияние атмосферного
давления и влажности воздуха

16. По характеру зависимости погрешности от входной величины

Аддитивная погрешность – это погрешность,
возникающая по причине суммирования численных
значений и не зависящая от значения измеряемой
величины, взятого по модулю (абсолютного).
Мультипликативная погрешность – это погрешность,
изменяющаяся вместе с изменением значений
величины, подвергающейся измерениям.

17. Систематические погрешности

• Систематическая погрешность – это составная
часть всей погрешности результата измерения, не
изменяющаяся или изменяющаяся закономерно
при многократных измерениях одной и той же
величины
Постоянные систематические погрешности
Переменные погрешности
• Прогрессивные погрешности
• Периодические погрешности
• Изменяющиеся по сложному закону

18. Устранение источников погрешностей до начала измерения

Устранение влияния температуры
• осуществляется применением термостатирования, т.е. обеспечением
определенной температуры окружающей среды.
Устранение влияния магнитных полей
• достигается устройством замкнутых и непрерывных экранов из магнитомягких
материалов
Устранение вредных вибраций и сотрясений
• достигается путем амортизации средства измерений и его деталей
Устранение вредного влияния давления
• Достигается применением барокамеры с регулируемым давлением

19. Исключение систематических погрешностей в процессе измерения

Способ введения поправок основан на знании
систематической погрешности и закономерности ее
изменения. В этом случае в результат измерения,
содержащий систематические погрешности, или в
показания прибора вносят поправки, равные этим
погрешностям, но с обратным знаком.
Специальные статистические способы обнаружения
систематических погрешностей.

20. Случайная погрешность

– это составная часть
погрешности результата измерения, изменяющаяся
случайно, незакономерно при проведении повторных
измерений одной и той же величины
Грубая погрешность (или промах) – это погрешность
результата отдельного измерения, входящего в ряд
измерений, которая для данных условий резко
отличается от остальных результатов этого ряда

21. Возможные источники грубых погрешностей

Неправильный отсчет по шкале
измерительного прибора, происходящий из-за
неверного учета цены малых делений шкалы
Неправильная запись результата наблюдений,
значений отдельных мер использованного
набора (например, гирь или концевых мер)
Хаотические изменения параметров
напряжения, питающего средство измерения,
например, его амплитуды или частоты

22. Средство измерения (СИ)

Техническое средство или совокупность средств, применяющееся
для осуществления измерений и обладающее нормированными
метрологическими характеристиками.

23. Классификация средств измерений

По метрологическому назначению:
• Образцовые предназначены для поверки по ним других СИ как рабочих,
так и образцовых менее высокой точности.
• Рабочие СИ предназначены для измерения размеров величин,
необходимых в разнообразной деятельности человека
По способам конструктивной реализации:
• меры величины
• измерительные преобразователи
• измерительные приборы
• измерительные установки
• измерительные системы

24. Меры величины – это средства измерения определенного фиксированного размера, многократно используемые для измерения

Однозначные
меры
• стандартные образцы состава
• стандартные образцы свойств
Многозначные
меры
• линейка
• конденсатор переменной емкости
Наборы мер
Магазины мер
• Набор концевых мер длины
• Набор гирь
• Магазин сопротивлений

25.

Измерительные преобразователи (ИП) – это средства
измерения, выражающие измеряемую величину через
другую величину или преобразующие ее в сигнал
измерительной информации, который в дальнейшем можно
обрабатывать, преобразовывать и хранить.
Преобразование измерительной информации:
1 – чувствительный элемент;
2 – первичный преобразователь;
3 – промежуточные преобразователи;
4 – передающий преобразователь.

26. Измерительный прибор

Это средство измерения, посредством которого получается значение
физической величины, принадлежащее фиксированному диапазону
Измерительные приборы прямого действия – это приборы, посредством
которых можно получить значение измеряемой величины непосредственно
на отсчетном устройстве
Измерительный прибор сравнения – это прибор, посредством которого
значение измеряемой величины получается при помощи сравнения с
известной величиной, соответствующей ее мере
Показывающие приборы
Регистрирующие приборы

27. Виды отсчетных устройств

Отсчетное устройство – конструктивно обособленная часть
средства измерений, которая предназначена для отсчета
показаний
шкальные
отсчетные
устройства
Шкала – это система
отметок и соответствующих
им последовательных
числовых значений
измеряемой величины
цифровые
отсчетные
устройства
регистрирующие
отсчетные
устройства

28. Главные характеристики шкалы

Деление шкалы – это расстояние от одной отметки шкалы до соседней отметки.
Длина деления – это расстояние от одной осевой до следующей по воображаемой линии,
которая проходит через центры самых маленьких отметок данной шкалы.
Цена деления шкалы – это разность двух соседних значений на данной шкале.
Диапазон показаний шкалы – это область значений шкалы, нижней границей которой
является начальное значение данной шкалы, а верхней – конечное значение данной шкалы.
Диапазон измерений – это область значений величин в пределах которой установлена
нормированная предельно допустимая погрешность.
Пределы измерений – это минимальное и максимальное значение диапазона измерений.

29.

Диапазон измерений
Диапазон показаний

30. Виды шкал

Практически равномерная шкала –
это шкала, у которой цены делений
разнятся не больше чем на 13 % и
которая обладает фиксированной
ценой деления.
Существенно неравномерная шкала
– это шкала, у которой деления
сужаются и для делений которой
значение выходного сигнала
является половиной суммы
пределов диапазона измерений.

31. Виды шкал

Односторонняя шкала
Двусторонняя шкала
Симметричная шкала
Безнулевая шкала

32. Измерительная установка

Это средство измерения,
представляющее собой комплекс мер,
ИП, измерительных приборов и прочее,
выполняющих схожие функции,
используемые для измерения
фиксированного количества физических
величин и собранные в одном месте.

33. Измерительная система

Это средство измерения,
представляющее собой
объединение мер, ИП,
измерительных приборов и
прочее, выполняющих схожие
функции, находящихся в разных
частях определенного
пространства и предназначенных
для измерения определенного
числа физических величин в
данном пространстве