Mikä on metrologian määritelmä historiasta. Mitä metrologia on ja miksi ihmiskunta tarvitsee sitä? Termit "mittaus", "kontrolli", "testi" ja "diagnoosi" on erotettava toisistaan.

Metrologia- tiede mittauksista, menetelmistä ja keinoista, joilla varmistetaan niiden yhtenäisyys ja keinot saavuttaa vaadittu tarkkuus. Tämä määritelmä annetaan kaikissa Venäjän säädöksissä GOST 16263-70:stä äskettäin hyväksyttyihin suosituksiin RMG 29-2013.

Kansainvälinen metrologian sanakirja (VIM3) antaa laajemman määritelmän termille "metrologia" mittaustieteen ja sen soveltamisen tieteeksi, joka sisältää kaikki mittauksen teoreettiset ja käytännön näkökohdat niiden epävarmuudesta ja laajuudesta riippumatta.

Viite. GOST 16263-70 “GSI. Metrologia. Perustermit ja -määritelmät" astui voimaan 1.1.1971, korvattiin 1.1.2001 alkaen samannimisellä RMG 29-99:llä.
RMG 29-2013 “GSI. Metrologia. Perustermit ja määritelmät” - Suositukset osavaltioiden välisestä standardoinnista (otettu käyttöön 1.1.2015 RMG 29-99 sijaan). Ne on päivitetty ja harmonisoitu VIM3-2008-sanakirjan kanssa (3. painos). Sen koko nimi on International Dictionary of Metrology: Basic and yleisiä käsitteitä ja niihin liittyvät termit.

Jos puhua selkeää kieltä, metrologia käsittelee fysikaalisten suureiden mittaamista, jotka kuvaavat kaikenlaisia ​​aineellisia esineitä, prosesseja tai ilmiöitä. Hänen kiinnostuksen kohteensa ovat mittausteknologioiden, -työkalujen ja -laitteiden sekä saadun tiedon käsittelyn välineet ja menetelmät kehittäminen ja soveltaminen käytännössä. Lisäksi metrologia säätelee toimia laillisesti virallisia rakenteita ja yksilöt, tavalla tai toisella liittyvät mittausten toteuttamiseen toiminnassaan, tutkivat ja systematisoivat historiallista kokemusta.

Sana metrologia itse tulee Kreikan sanat"metron" - mitta ja "logos" - oppi. Aluksi oppi kehittyi tällä tavalla mittatieteeksi ja mitta-arvojen välisistä suhteista (käytetty mm. eri maat), ja se oli kuvaava (empiirinen).

Uusien nykyaikaisten arvojen mittaukset, mittausalueiden laajentaminen, niiden tarkkuuden kasvu, kaikki tämä edistää luomista uusimmat tekniikat, standardit ja mittauslaitteet (SI), ihmisten luonnon ymmärtämisen tapojen parantaminen, ympäristön kvantitatiivisten ominaisuuksien tuntemus.

On todettu, että tällä hetkellä on tarvetta mitata yli kaksituhatta parametria ja fyysistä suureetta, mutta tähän mennessä mitataan käytettävissä olevien työkalujen ja menetelmien perusteella noin 800 suuretta. Jäljelle jää uudentyyppisten mittausten hallinta ajankohtainen aihe ja meidän päivinämme. Metrologia imee viimeisimmät tieteellisiä saavutuksia ja sillä on erityinen paikka teknisten tieteiden joukossa, koska tieteen ja tekniikan kehitykseen ja niiden parantamiseen metrologian on oltava muita tieteen ja teknologian aloja edellä.

Yksikään tekninen asiantuntija ei voi tulla toimeen ilman metrologian tuntemusta (noin 15% sosiaalisen työn kustannuksista kuuluu mittauksiin). Mikään teollisuus ei voi toimia ilman sen mittausjärjestelmää. Mittausten perusteella toteutetaan teknisten prosessien hallinta ja tuotteiden laadunvalvonta. Kehittyneiden teollisuusmaiden asiantuntijoiden mukaan mittaukset ja niihin liittyvät tapahtumat ovat arviolta 3-9 % bruttokansantuotteesta.

Metrologian tavoitteet ja tavoitteet

Metrologian tavoitteet tieteenä ovat mittausten yhdenmukaisuuden (OEI) varmistaminen; kvantitatiivisen tiedon kerääminen kohteen ominaisuuksista, ympäröivästä maailmasta, prosesseista tietyllä tarkkuudella ja luotettavuudella.

Käytännön metrologian tavoitteina on tuotannon metrologinen tukeminen, ts. NEI:n edellyttämien tieteellisten ja organisatoristen perusteiden, teknisten välineiden, sääntöjen ja normien luominen ja soveltaminen sekä vaadittu mittaustarkkuudet.

Metrologian tehtävät:

• valtion politiikan täytäntöönpano OEI:ssä;
• uuden sääntelykehyksen kehittäminen ja nykyisen sääntelykehyksen parantaminen OEI:tä ja metrologisia toimia varten;
• suureiden yksiköiden (U), yksikköjärjestelmien muodostaminen, niiden yhtenäistäminen ja laillisuuden tunnustaminen;
• määräyksiköiden valtion ensisijaisten standardien kehittäminen, parantaminen, sisältö, vertailu ja soveltaminen;
• menetelmien (mittausperiaatteiden) parantaminen mittayksiköiden siirtämiseksi standardista mitattavaan kohteeseen;
• menetelmien kehittäminen suuren yksikkökokojen siirtämiseksi ensisijaisista ja työmittausstandardeista työskentely-SI:hen;
• OEI:n liittovaltion tietorahaston ylläpitäminen ja sen sisältämien asiakirjojen ja tietojen toimittaminen;
• julkisten palvelujen tarjoaminen NEI:lle akkreditoinnin laajuuden mukaisesti;
• sääntöjen laatiminen, mittauslaitteiden tarkastusta koskevat määräykset;
• menetelmien ja SI:n kehittäminen, parantaminen, standardointi, menetelmät niiden tarkkuuden määrittämiseksi ja lisäämiseksi;
• virheiden, vian ja valvonnan tilan arviointimenetelmien kehittäminen;
• parannus yleinen teoria mitat.

Viite. Aiemmat metrologiset tehtävät muotoiltiin GOST 16263-70:ssä.

Tehtävien mukaisesti metrologia on jaettu alaosiin teoreettisesta, sovelletusta, lainsäädännöllisestä ja historiallisesta metrologiasta.

Teoreettinen tai perusmetrologia käsittelee teorian kehitystä, suureiden mittausongelmia, niiden yksiköitä, mittausmenetelmiä. Teoreettinen metrologia käsittelee yleisiä ongelmia, joita syntyy suoritettaessa mittauksia tietyllä tekniikan alalla, humanistiset tieteet, ja jopa monien, joskus kaikkein monipuolisimpien tiedon alueiden risteyksessä. Metrologit-teoreetikot voivat käsitellä esimerkiksi lineaaristen mittojen, tilavuuden ja painovoiman mittaamista n-ulotteisessa avaruudessa, kehittää menetelmiä kosmisten kappaleiden säteilyintensiteetin instrumentaaliseen arvioimiseen suhteessa planeettojen välisten lentojen olosuhteisiin tai luoda täysin uusia teknologiat, jotka lisäävät prosessin intensiteettiä, tarkkuustasoa ja sen muita parametreja, parantavat siihen liittyviä teknisiä keinoja jne. Tavalla tai toisella melkein mikä tahansa toiminta missä tahansa toiminnassa alkaa teoriasta, ja vasta tällaisen tutkimuksen jälkeen se siirtyy erityiseen sovellusalueeseen.

Sovellettu tai käytännön metrologia käsittelee metrologisen tuen kysymyksiä, teoreettisen metrologian kehityksen käytännön käyttöä, laillisen metrologian määräysten täytäntöönpanoa. Sen tehtävänä on mukauttaa edellisen jakson yleiset säännökset ja teoreettiset laskelmat selkeästi määriteltyyn, pitkälle erikoistuneeseen teolliseen tai tieteellinen ongelma. Joten jos on tarpeen arvioida moottorin akselin lujuus, kalibroi suuri numero laakerirullia tai tarjota esimerkiksi kattava metrologinen valvonta prosessissa laboratoriotutkimus, ammatinharjoittajat valitsevat sopivan tekniikan suuresta määrästä jo tunnetuista, muokkaavat ja mahdollisesti täydentävät sitä tiettyjen olosuhteiden mukaan, määrittävät tarvittavat laitteet ja työkalut, henkilöstön määrän ja pätevyyden sekä analysoivat monia muita teknisiä näkökohtia. tietty prosessi.

laillinen metrologia vahvistaa sitovia oikeudellisia ja tekniset vaatimukset mittausten yhtenäisyyden (UI) ja vaaditun tarkkuuden varmistamiseen tähtäävien standardien, suureiden yksiköiden, menetelmien ja mittauslaitteiden käytöstä. Tämä tiede syntyi teknisen ja yhteiskunnallisen tiedon risteyskohdassa, ja se on suunniteltu tarjoamaan yhtenäinen lähestymistapa mittauksiin, jotka suoritetaan poikkeuksetta kaikilla alueilla. Oikeudellinen metrologia rajoittuu myös suoraan standardointiin, joka varmistaa teknologioiden, mittauslaitteiden ja muiden metrologisen tuen ominaisuuksien yhteensopivuuden sekä kotimaisella että kansainvälisellä tasolla. Laillisen metrologian kiinnostusalueeseen kuuluvat mittausstandardien parissa työskentely, mittauslaitteiden ja -laitteiden todentaminen ja asiantuntijoiden koulutus sekä monet muut asiat. Pääasiallinen oikeudellinen asiakirja, joka säätelee toimintaa tällä alalla, on laki Venäjän federaatio N 102-FZ "Mittausten yhdenmukaisuuden varmistamisesta", 26. kesäkuuta 2008. Sääntelykehys sisältää myös useita säädöksiä, määräyksiä ja teknisiä määräyksiä, jotka määrittelevät lailliset vaatimukset tietyille laillisten metrologien alueille ja toimille.

Historiallinen metrologia on suunniteltu tutkimaan ja systematisoimaan menneisyydessä käytettyjä mittayksiköitä ja järjestelmiä, teknistä ja instrumentaalista tukea fyysisten kohteiden ja prosessien parametrien seurantaan, historiallisia organisatorisia ja juridisia näkökohtia, tilastoja ja paljon muuta. Tämä osio tutkii myös rahayksiköiden historiaa ja kehitystä, jäljittää niiden järjestelmien välisiä suhteita, jotka ovat muodostuneet eri yhteiskuntien ja kulttuurien olosuhteissa. Historiallinen metrologia, rinnakkain numismatiikan kanssa, tutkii rahayksiköitä jo siksi, että mittausten sellaisenaan syntyvaiheessa kustannusarviomenetelmien alkeisperustat ja muut rahalaskelmaan täysin riippumattomat parametrit toistivat suurelta osin toisiaan.

Toisaalta historiallinen metrologia ei ole puhtaasti sosiaalinen tieteenala, koska usein sen avulla kadonnut, mutta kuitenkin nykypäivän relevantit mittaustekniikat palautetaan, kehityspolkuja seurataan aikaisemman kokemuksen perusteella ja lupaavia muutoksia ennustetaan tällä alueella. kehitetään uusia teknisiä ratkaisuja. Usein progressiiviset menetelmät minkä tahansa parametrin arvioimiseksi ovat jo tunnettujen, uusien mahdollisuuksien huomioon ottavien uusien menetelmien kehittäminen. moderni tiede ja tekniikka. Historian opiskelu on välttämätöntä mittausstandardien kanssa työskentelyssä niiden kehittämisen ja parantamisen kannalta, perinteisten ja edistyneiden menetelmien yhteensopivuuden varmistamiseksi sekä käytännön kehitystyön systematisoimiseksi niiden käyttöä varten tulevaisuudessa.

Otteita metrologian kehityksen historiasta

Kaikenlaisten mittausten, ajoituksen jne. ihmiskunnan täytyi luoda eri mittausjärjestelmä tilavuuden, painon, pituuden, ajan jne. määrittämiseksi. Siksi metrologia käytännön toiminnan alana sai alkunsa antiikista.

Metrologian historia on osa järjen, tuotantovoimien, valtiollisuuden ja kaupan kehityksen historiaa, se kypsyi ja kehittyi niiden mukana. Joten jo Venäjän suurruhtinas Svjatoslav Jaroslavovichin aikana alettiin käyttää "esimerkkiä" - prinssin "kultaista vyötä". Näytteitä säilytettiin kirkoissa ja luostareissa. Novgorodin ruhtinas Vsevolodin aikana määrättiin toimenpiteiden vertailu vuosittain, laiminlyönnistä sovellettiin rangaistusta - kuolemanrangaistukseen asti.

Ivan Julman vuoden 1560 "Dvinskaja-peruskirja" säänteli irtotavara-aineiden - mustekala - koon varastointia ja siirtämistä. Ensimmäiset kopiot olivat Moskovan valtion, temppelien ja kirkkojen järjestyksessä. Tuolloin toimenpiteiden valvontaa ja niiden tarkastamista koskeva työ tehtiin Pomernaja-majan ja Suuren Tullin valvonnassa.

Pietari I salli englantilaisten mittojen (jalat ja tuumat) liikkua Venäjällä. Mittataulukot ja korrelaatiot Venäjän ja ulkomaisten mittareiden välillä kehitettiin. Toimenpiteiden käyttöä kaupassa, kaivoksissa ja tehtaissa sekä rahapajoissa valvottiin. Admiraliteettilautakunta huolehti goniometrien ja kompassien oikeasta käytöstä.

Vuonna 1736 perustettiin painojen ja mittojen komissio. Alkuperäinen pituusmitta oli kupariarshin ja puinen sazhen. Punta pronssi kullattu paino - ensimmäinen laillistettu valtion standardi. Rauta-arshinit valmistettiin keisarinna Elizabeth Petrovnan tilauksesta vuonna 1858.

8. toukokuuta 1790 Ranskassa otettiin pituuden yksikkönä metri - yksi neljäskymmenesmiljoonas osa maapallon pituuspiiristä. (Se otettiin virallisesti käyttöön Ranskassa 10. joulukuuta 1799 annetulla asetuksella.)

Venäjällä vuonna 1835 hyväksyttiin massa- ja pituusstandardit - platinapunta ja platinasylä (7 englantilaista jalkaa). 1841 - vuosi, jolloin Venäjällä avattiin esimerkillisten painojen ja mittojen varasto.

20. toukokuuta 1875 metrisopimuksen allekirjoitti 17 valtiota, mukaan lukien Venäjä. Kilosta ja metristä on luotu kansainvälisiä ja kansallisia prototyyppejä. (Metrologin päivää vietetään 20. toukokuuta).

Vuodesta 1892 lähtien esimerkillisten painojen ja mittojen varastoa on johtanut kuuluisa venäläinen tiedemies D.I. Mendelejev. Vuodet 1892-1918 kutsutaan yleensä Mendelejevin aikakaudeksi metrologiassa.

Vuonna 1893 Depotin pohjalta perustettiin painojen ja mittojen pääkamari - metrologinen instituutti, jossa suoritettiin eri mittauslaitteiden testejä ja todentamista. (Mendelejev johti kamaria vuoteen 1907). Tällä hetkellä se on DIMENdelejevin mukaan nimetty koko Venäjän metrologian tutkimuslaitos.

Vuoden 1899 paino- ja mittamääräysten perusteella avattiin vielä 10 kalibrointitelttaa Venäjän eri kaupungeissa.

1900-luku matematiikan ja fysiikan löytöineen teki M:stä mittaustieteen. Nykyään metrologisen tuen tila ja muodostuminen määräävät suurelta osin teollisuuden, kaupan, tieteen, lääketieteen, puolustuksen ja koko valtion kehityksen tason.

Mittojen ja painojen metrijärjestelmä otettiin käyttöön RSFSR:n kansankomissaarien neuvoston asetuksella 14. syyskuuta 1918 (venäläisen metrologian "normatiivinen vaihe" alkoi siitä). Liittyminen kansainväliseen metrijärjestelmään tapahtui vuonna 1924, samoin kuin standardointikomitean perustaminen Venäjälle.

1960 - "Kansainvälinen yksikköjärjestelmä" luotiin. Neuvostoliitossa sitä on käytetty vuodesta 1981 (GOST 8.417-81). 1973 - hyväksytty Neuvostoliitossa Valtion järjestelmä mittausten yhdenmukaisuuden (GSI) varmistaminen.

1993 hyväksyttiin: Venäjän federaation ensimmäinen laki "mittausten yhdenmukaisuuden varmistamisesta", Venäjän federaation lait "standardointi" ja "tuotteiden ja palvelujen sertifiointi". Vastuu oikeudellisten normien ja standardien pakollisten vaatimusten rikkomisesta mittausten yhtenäisyyden ja metrologisen tuen alalla on vahvistettu.

Metrologia (kreikan kielestä "Metron" - mitta, mittauslaite ja "logos" - opetus) on tiedettä mittauksista, menetelmistä ja keinoista varmistaa niiden yhtenäisyys ja keinot saavuttaa vaadittu tarkkuus. Metrologian aiheena on kvantitatiivisen tiedon kerääminen esineiden ominaisuuksista tietyllä tarkkuudella ja luotettavuudella. Metrologinen työkalu on joukko mittauksia ja metrologisia standardeja, jotka tarjoavat vaaditun tarkkuuden.

Metrologia koostuu kolmesta osasta: teoreettinen, sovellettu ja lainsäädännöllinen.

Teoreettinen metrologia käsittelee mittausteorian peruskysymyksiä, uusien mittausmenetelmien kehittämistä, mittayksikköjärjestelmien ja fyysisten vakioiden luomista.

Soveltava metrologia tutkii teoreettisen ja oikeudellisen metrologian kehittämisen tulosten käytännön soveltamista eri toiminta-aloilla.

Oikeudellinen metrologia asettaa pakollisia oikeudellisia, teknisiä ja oikeudellisia vaatimuksia suuryksikköjen, standardien, standardinäytteiden, menetelmien ja mittauslaitteiden käytölle, joilla pyritään varmistamaan mittausten yhtenäisyys ja tarkkuus yhteiskunnan edun mukaisesti.

Metrologian aiheena on kvantitatiivisen tiedon hankkiminen esineiden ja prosessien ominaisuuksista tietyllä tarkkuudella ja luotettavuudella.

Fysikaalinen suure on yksi esineen (järjestelmän, ilmiön, prosessin) ominaisuuksista, joka voidaan erottaa muista ominaisuuksista ja arvioida (mittaa) tavalla tai toisella, myös kvantitatiivisesti. Jos esineen (ilmiön, prosessin) ominaisuus on laadullinen luokka, koska se luonnehtii erottuvia piirteitä sen erossa tai yhteisyydessä muiden esineiden kanssa, niin suuruuden käsite kuvaa kvantitatiivisesti yhtä tämän kohteen ominaisuuksista. Määrät jaetaan ideaalisiin ja todellisiin, joista jälkimmäiset ovat fyysisiä ja ei-fyysisiä.

Fysikaalisen suuren yksikkö - kiinteän kokoinen fyysinen suure, jolle perinteisesti annetaan numeerinen arvo, joka on yhtä suuri kuin 1, ja jota käytetään sen kanssa homogeenisten fyysisten määrien kvantifiointiin.

Metrologian peruskäsite on mittaus. Mittaus on suuren arvon määrittämistä empiirisesti erityisillä teknisillä keinoilla tai toisin sanoen operaatioiden sarjaa, jolla määritetään suuren määrällinen arvo.

Mittausten merkitys ilmaistaan ​​kolmella aspektilla: filosofisella, tieteellisellä ja teknisellä tasolla.

Filosofinen puoli piilee siinä, että mittaukset ovat tärkein väline ympäröivän maailman objektiiviseen tuntemiseen, tärkein universaali menetelmä fysikaalisten ilmiöiden ja prosessien kognitioon.

Mittausten tieteellinen puoli on se, että mittausten avulla toteutetaan yhteys teorian ja käytännön välillä, ilman niitä on mahdotonta testata tieteellisiä hypoteeseja ja kehittää tiedettä.

Mittausten tekninen puoli on kvantitatiivisen tiedon hankkiminen hallinnan ja valvonnan kohteesta, jota ilman on mahdotonta varmistaa suorituksen edellytyksiä. tekninen prosessi, tuotteen laatu ja tehokas hallinta käsitellä asiaa.

Mittayksikkö - mittaustila, jossa niiden tulokset ilmaistaan ​​laillisina yksiköinä ja virheet tunnetaan annettu todennäköisyys. Mittausten yhtenäisyys on tarpeen, jotta eri aikoina, eri menetelmillä ja mittauslaitteilla sekä eri maantieteellisillä paikoilla tehtyjen mittausten tuloksia voidaan verrata. Mittausten yhtenäisyyden varmistavat niiden ominaisuudet: mittaustulosten konvergenssi, mittaustulosten toistettavuus ja mittaustulosten oikeellisuus.

Konvergenssi on samalla menetelmällä, identtisillä mittauslaitteilla saatujen mittaustulosten läheisyys ja satunnaisen mittausvirheen nollan läheisyys.

Mittaustulosten toistettavuudelle on ominaista eri mittauslaitteilla eri menetelmillä saatujen mittaustulosten läheisyys (tietysti sama tarkkuus).

Mittaustulosten oikeellisuuden määrää sekä itse mittausmenetelmien oikeellisuus että niiden käytön oikeellisuus mittausprosessissa sekä systemaattisen mittausvirheen nollaläheisyys.

Minkä tahansa mittausongelman ratkaisuprosessi sisältää pääsääntöisesti kolme vaihetta: valmistelu, mittaus (koe) ja tulosten käsittely. Itse mittauksen suorittamisprosessissa mittauskohde ja mittausvälineet saatetaan vuorovaikutukseen.

Mittauslaite - tekninen laite, jota käytetään mittauksissa ja jolla on normalisoidut metrologiset ominaisuudet.

Mittaustulos on mittaamalla löydetyn fyysisen suuren arvo. Mittausprosessissa mittauslaitteeseen, käyttäjään ja mittauskohteeseen vaikuttavat erilaiset ulkoiset tekijät, joita kutsutaan vaikuttaviksi fyysisiksi suureiksi.

Näitä fyysisiä suureita ei mitata mittauksella, mutta ne vaikuttavat mittaustuloksiin. Epätäydellisyys mittauslaitteiden valmistuksessa, niiden kalibroinnin epätarkkuus, ulkoiset tekijät (lämpötila ympäristöön, ilmankosteus, tärinä, jne.), subjektiiviset käyttäjävirheet ja monet muut fyysisiin suureisiin vaikuttavat tekijät ovat väistämättömiä syitä mittausvirheisiin.

Mittaustarkkuus luonnehtii mittausten laatua, heijastaen niiden tulosten läheisyyttä mitatun suureen todelliseen arvoon, ts. nollan mittausvirheen läheisyys.

Mittausvirhe - mittaustuloksen poikkeama mitatun arvon todellisesta arvosta.

Fysikaalisen suuren todellinen arvo ymmärretään arvoksi, joka ihannetapauksessa heijastaisi laadullisesti ja kvantitatiivisesti mitattavan kohteen vastaavia ominaisuuksia.

Metrologian peruspostulaatit: tietyn suuren todellinen arvo on olemassa ja se on vakio; mitatun suuren todellista arvoa ei löydy. Tästä seuraa, että mittaustulos on matemaattisesti suhteessa mitattuun arvoon todennäköisyysriippuvuudella.

Koska todellinen arvo on ideaaliarvo, käytetään todellista arvoa lähimpänä sitä. Fyysisen suuren todellinen arvo on kokeellisesti löydetyn fysikaalisen suuren arvo, joka on niin lähellä todellista arvoa, että sitä voidaan käyttää sen sijaan. Käytännössä todelliseksi arvoksi otetaan mitatun suuren aritmeettinen keskiarvo.

Mittausten käsitteen tarkastelun jälkeen on erotettava toisiinsa liittyvät termit: valvonta, testaus ja diagnoosi.

Ohjaus - erikoistapaus mittaus suoritetaan sen varmistamiseksi, että mitattu arvo on määritettyjen rajojen mukainen.

Testi - tiettyjen vaikutusten toisto tietyssä järjestyksessä, testiobjektin parametrien mittaus ja niiden rekisteröinti.

Diagnoosi on prosessi, jossa tunnistetaan kohteen elementtien tila tietyllä ajanhetkellä. Käytön aikana muuttuville parametreille tehtyjen mittausten tulosten perusteella on mahdollista ennustaa kohteen tila jatkokäyttöä varten.

Metrologia - Tiede mittauksista, menetelmistä ja keinoista niiden yhtenäisyyden varmistamiseksi sekä tavoista saavuttaa vaadittu tarkkuus.

Teoreettinen (fundamentaalinen) metrologia - metrologian osa, jonka aiheena on metrologian perusperustojen kehittäminen.

laillinen metrologia - metrologian osa, jonka aiheena on pakollisten teknisten ja oikeudellisten vaatimusten vahvistaminen fyysisten suureiden yksiköiden, standardien, menetelmien ja mittauslaitteiden käytölle, jotta voidaan varmistaa yhtenäisyys ja mittaustarkkuuden tarve. yhteiskuntaan.

Käytännön (soveltava) metrologia - metrologian osa, jonka aiheena on teoreettisen metrologian kehityksen ja laillisen metrologian säännösten käytännön soveltaminen.

(Graneev)

Fyysinen määrä - ominaisuus, joka on laadullisesti yhteinen useille esineille ja yksilöllinen määrällisesti jokaiselle niistä.

Fyysisen suuren koko - ominaisuuden kvantitatiivinen sisältö (tai fyysisen suuren koon ilmaisu), joka vastaa tälle objektille ominaista "fyysisen suuren" käsitettä .

Fyysisen suuren arvo - mitatun arvon määrällinen arviointi tietyn tälle arvolle hyväksyttyjen yksiköiden lukumäärän muodossa.

Fysikaalisen suuren mittayksikkö - kiinteän kokoinen fyysinen suure, jolle annetaan numeroarvo, joka on yhtä suuri kuin yksi ja jota käytetään sen kanssa homogeenisten fyysisten suureiden kvantifiointiin.

Mittauksessa käytetään fysikaalisen suuren todellisen ja todellisen arvon käsitteitä. Fyysisen suuren todellinen arvo - suuren arvo, joka ihannetapauksessa kuvaa vastaavaa fyysistä määrää laadullisesti ja määrällisesti. Fyysisen suuren todellinen arvo on kokeellisesti saadun fysikaalisen suuren arvo, joka on niin lähellä todellista arvoa, että sitä voidaan käyttää sen sijasta mittaustehtävässä.

Mittaus - fyysisen suuren arvon löytäminen empiirisesti erityisillä teknisillä keinoilla.

"Mittauksen" käsitteen pääpiirteet:

a) on mahdollista mitata todella olemassa olevien tietoobjektien ominaisuuksia eli fyysisiä suureita;

b) mittaus vaatii kokeita, eli teoreettinen päättely tai laskelmat eivät voi korvata kokeilua;

c) kokeiden suorittamiseen tarvitaan erityisiä teknisiä välineitä - mittauslaitteet, saatettu vuorovaikutukseen aineellisen esineen kanssa;

G) mittaustulos on fyysisen suuren arvo.

Mittausten ominaisuudet: mittausperiaate ja -menetelmä, tulos, virhe, tarkkuus, konvergenssi, toistettavuus, oikeellisuus ja luotettavuus.

Mittausperiaate - mittausten taustalla oleva fysikaalinen ilmiö tai vaikutus. Esimerkiksi:

Mittausmenetelmä - menetelmä tai menetelmäsarja mitatun fyysisen suuren vertaamiseksi sen yksikköön toteutuneen mittausperiaatteen mukaisesti. Esimerkiksi:

Mittaustulos - sen mittaamalla saadun suuren arvo.

Mittausvirhe - mittaustuloksen poikkeama mitatun suuren todellisesta (todellisesta) arvosta.

Mittaustuloksen tarkkuus - yksi mittausten laadun ominaisuuksista, mikä heijastaa mittaustuloksen virheen läheisyyttä nollalle.

Mittaustulosten konvergenssi - toistuvasti samoilla keinoilla, samalla menetelmällä samoissa olosuhteissa ja samalla huolella suoritettujen saman suuren mittausten tulosten läheisyys toisiinsa. Mittausten konvergenssi heijastaa satunnaisvirheiden vaikutusta mittaustulokseen.

Toistettavuus - saman suuren mittaustulosten läheisyys, jotka on saatu eri paikoista, eri menetelmillä ja keinoilla, eri operaattoreiden toimesta eri aikoina, mutta samoihin olosuhteisiin (lämpötila, paine, kosteus jne.) alennettu.

Oikeus - mittausten laadun ominaisuus, joka kuvastaa niiden tulosten systemaattisten virheiden nollaa.

Luotettavuus - mittauksen laatuominaisuus, joka heijastaa niiden tulosten luottamusta, joka määräytyy todennäköisyydellä (luottamus), että mitatun suuren todellinen arvo on määritetyissä rajoissa (luottamus).

Joukko suureita, jotka liittyvät toisiinsa riippuvuuksilla, muodostaa fyysisten suureiden järjestelmän. Järjestelmän muodostavia yksiköitä kutsutaan järjestelmäyksiköiksi, ja yksiköitä, jotka eivät sisälly mihinkään järjestelmään, kutsutaan ei-järjestelmäyksiköiksi.

Vuonna 1960 11. Paino- ja mittakonferenssi hyväksyttiin kansainvälinen järjestelmä yksiköt - SI, joka sisältää ISS-yksikköjärjestelmän (mekaaniset yksiköt) ja MKSA-järjestelmän (sähköyksiköt).

Yksikköjärjestelmät rakennetaan perus- ja johdetuista yksiköistä. Perusyksiköt muodostavat minimaalisen joukon itsenäisiä lähdeyksiköitä, ja johdetut yksiköt ovat erilaisia ​​perusyksiköiden yhdistelmiä.

Mittaustyypit ja -menetelmät

Mittausten suorittamiseksi on suoritettava seuraavat mittaustoiminnot: toisto, vertailu, mittausten muunnos, skaalaus.

Toistaa määritetyn koon arvon - toiminto, jolla luodaan lähtösignaali tietyllä informatiivisen parametrin koolla, eli jännitteen, virran, vastuksen jne. arvolla. Tämä toimenpide toteutetaan mittauslaitteella - mitta.

Vertailu - homogeenisten määrien välisen suhteen määrittäminen, joka suoritetaan vähentämällä ne. Tämän toiminnon toteuttaa vertailulaite (vertailija).

Muutoksen mittaaminen – toimenpide, jolla tulosignaali muunnetaan lähdöksi, joka toteutetaan mittausanturin avulla.

Skaalaus - tulosignaalin kanssa homogeenisen lähtösignaalin luominen, jonka informatiivisen parametrin koko on verrannollinen K kertaa tulosignaalin informatiivisen parametrin kokoon. Asteikkomuunnos toteutetaan laitteessa nimeltä asteikkomuunnin.

Mittausluokitus:

mittausten lukumäärän mukaan - yksittäinen, kun mittaukset tehdään kerran, ja useita– sarja samankokoisen fyysisen suuren yksittäisiä mittauksia;

tarkkuusominaisuus - vastaava- tämä on sarja suuren mittauksia, jotka on tehty saman tarkkuuden mittauslaitteilla samoissa olosuhteissa ja samalla huolellisesti, ja epätasa-arvoinen kun minkä tahansa suuren mittaussarja suoritetaan mittauslaitteilla, joilla on erilainen tarkkuus ja eri olosuhteissa;

mitatun arvon ajanmuutoksen luonne - staattinen, kun fyysisen suuren arvoa pidetään muuttumattomana mittausajan kuluessa, ja dynaaminen– fyysisen suuren kooltaan vaihtelevat mittaukset;

tapa esittää mittaustulokset - ehdoton mittaamalla suuren yksiköissään ja suhteellinen- suuren muutosten mittaus suhteessa samannimiseen arvoon, joka otetaan alkuarvona.

menetelmä mittaustuloksen saamiseksi (kokeellisten tietojen käsittelymenetelmä) - suora ja epäsuora, jotka jaetaan kumulatiivisiin tai yhteisiin.

Suora mittaus - mittaus, jossa haluttu suuren arvo saadaan suoraan kokeellisista tiedoista mittauksen tuloksena. Esimerkki suorasta mittauksesta on lähdejännitteen mittaus volttimittarilla.

Epäsuora mittaus - mittaus, jossa suuren haluttu arvo löydetään tämän suuren ja suorien mittausten kohteena olevien suureiden välisen tunnetun suhteen perusteella. Epäsuoralla mittauksella mitatun suuren arvo saadaan ratkaisemalla yhtälö x =F(x1, x2, x3,...., Xn), Missä x1, x2, x3,...., Xn- suorilla mittauksilla saatujen suureiden arvot.

Esimerkki epäsuorasta mittauksesta: vastuksen R resistanssi löytyy yhtälöstä R=U/minä johon jännitehäviön mitatut arvot korvataan U vastuksen yli ja virta I sen läpi.

Liitosmitat - useiden erilaisten suureiden samanaikaiset mittaukset niiden välisen suhteen löytämiseksi. Tässä tapauksessa yhtälöjärjestelmä on ratkaistu

F(х1, х2, х3, ...., хn, х1́, х2́, х3́, ...., хḿ) = 0;

F(x1, x2, x3, ...., xn, x1΄΄, x2΄΄, x3΄΄, ...., xm΄΄) = 0;

…………………………………………………

F(x1, x2, x3, ...., xn, x1(n) , x2(n), x3(n), ...., xm(n)) = 0,

missä х1 , х2 , х3 , ...., хn ovat vaaditut arvot; x1 , x2 , x3 , ...., xḿ ; x1΄΄, x2΄΄, x3΄΄, ...., xm΄΄; x1(n) , x2(n), x3(n), ...., xm(n) - mitatut arvot.

Esimerkki liitoksen mittauksesta: määritä vastuksen resistanssin riippuvuus lämpötilasta Rt = R0(1 + At + Bt2); vastuksen resistanssin mittaaminen kolmessa erilaisia ​​lämpötiloja, muodostaa kolmen yhtälön järjestelmä, josta saadaan parametrit R0, A ja B.

Kumulatiivinen mittaus - useiden samannimisen suureiden samanaikaiset mittaukset, joissa määrien halutut arvot löydetään ratkaisemalla yhtälöjärjestelmä, joka koostuu näiden määrien erilaisten yhdistelmien suorien mittausten tuloksista.

Esimerkki kumulatiivisesta mittauksesta: kolmioon kytkettyjen vastusten resistanssien mittaaminen mittaamalla vastukset kolmion eri kärkien välillä; kolmen mittauksen tulosten perusteella määritetään vastusten resistanssit.

Mittauslaitteiden vuorovaikutus kohteen kanssa perustuu fyysisiä ilmiöitä, jonka kokonaisuus on mittausperiaate , ja menetelmäjoukkoa periaatteen ja mittauslaitteiden käyttämiseksi kutsutaan mittausmenetelmä .

Mittausmenetelmät luokitellaan seuraavien kriteerien mukaan:

mittauksen taustalla olevan fyysisen periaatteen mukaan - sähköinen, mekaaninen, magneettinen, optinen jne.;

vuorovaikutuksen aste välineiden ja mittauskohteen välillä - kosketus ja ei-kosketus;

välineen ja mittauskohteen välinen vuorovaikutusmuoto - staattinen ja dynaaminen;

mittaussignaalien tyyppi - analoginen ja digitaalinen;

mitatun arvon ja mittaan vertailun järjestäminen - suoran arvioinnin ja mittaan vertailun menetelmät.

klo suora arviointimenetelmä (laskenta) mitatun suuren arvo määritetään suoraan suoramuunnosmittauslaitteen lukulaitteella, jonka asteikko on aiemmin kalibroitu moniarvoisella mittauksella, joka toistaa mitatun suuren tunnetut arvot. Suoramuunnoslaitteissa käyttäjä vertaa mittausprosessin aikana lukulaitteen osoittimen sijaintia ja asteikkoa, jolla lukema tehdään. Virran mittaaminen ampeerimittarilla on esimerkki suorasta mittauksesta.

Measure Comparison Methods - menetelmät, joissa mitattua arvoa ja mittarin toistamaa arvoa verrataan. Vertailu voi olla suora tai epäsuora muiden suureiden kautta, jotka liittyvät ainutlaatuisesti ensimmäiseen. Vertailumenetelmien erottuva piirre on tunnetun suuren, mitatun kanssa homogeenisen suuren suora osallistuminen mittausprosessiin.

Vertailumenetelmien ryhmä suurella sisältää seuraavat menetelmät: nolla, differentiaali, substituutio ja sattuma.

klo nolla menetelmä mittauksen aikana mitatun arvon ja tunnetun arvon välinen ero tai mitattujen ja tunnettujen arvojen tuottamien vaikutusten välinen ero pienennetään mittausprosessin aikana nollaan, jonka tallentaa erittäin herkkä laite - nollaindikaattori. Tunnettua arvoa toistavien mittausten suurella tarkkuudella ja nolla-indikaattorin suurella herkkyydellä voidaan saavuttaa korkea mittaustarkkuus. Esimerkki nollamenetelmän soveltamisesta on vastuksen resistanssin mittaaminen nelihaaraisella sillalla, jossa vastuksen yli oleva jännitehäviö on

tuntematon vastus tasapainotetaan jännitehäviöllä tunnetun vastuksen yli.

klo differentiaalinen menetelmä mitatun arvon ja tunnetun, toistettavissa olevan arvon välinen ero mitataan mittauslaitteella. Tuntematon arvo määritetään tunnetusta arvosta ja mitatusta erosta. Tässä tapauksessa mitatun arvon tasapainottamista tunnetun arvon kanssa ei suoriteta kokonaan, ja tämä on ero differentiaalimenetelmän ja nollamenetelmän välillä. Differentiaalinen menetelmä voi myös tarjota korkean mittaustarkkuuden, jos tunnettu arvo toistetaan suurella tarkkuudella ja ero sen ja tuntemattoman arvon välillä on pieni.

Esimerkki mittauksesta tällä menetelmällä on tasajännitteen Ux mittaus diskreetillä jännitteenjakajalla R U ja volttimittarilla V (kuva 1). Tuntematon jännite Ux = U0 + ΔUx, missä U0 on tunnettu jännite, ΔUx on mitattu jännite-ero.

klo korvausmenetelmä mitattu arvo ja tunnettu arvo kytketään vuorotellen laitteen tuloon ja tuntemattoman arvon arvo arvioidaan laitteen kahdesta lukemasta. Pienin mittausvirhe saadaan, kun tunnetun arvon valinnan seurauksena laite antaa saman lähtösignaalin kuin tuntemattomalla arvolla. Tällä menetelmällä voidaan saavuttaa korkea mittaustarkkuus tunnetun arvon mittauksen suurella tarkkuudella ja instrumentin suurella herkkyydellä. Esimerkki tästä menetelmästä on pienen jännitteen tarkka mittaus erittäin herkän galvanometrin avulla, johon ensin liitetään tuntematon jännitelähde ja määritetään osoittimen poikkeama ja sitten saavutetaan sama osoittimen poikkeama käyttämällä säädettävää jännitelähdettä. tunnettu jännite. Tässä tapauksessa tunnettu jännite on yhtä suuri kuin tuntematon.

klo sovitusmenetelmä mitataan mitatun arvon ja mittarin toistaman arvon välinen ero käyttämällä asteikkomerkkien tai jaksollisten signaalien yhteensopivuutta. Esimerkki tästä menetelmästä on osan nopeuden mittaaminen vilkkuvalla vilkkulampulla: tarkkailemalla merkin asentoa pyörivässä osassa lampun välähdyshetkellä, osan nopeus määritetään välähdystaajuudesta ja poikkeamasta. merkistä.

MITTAUSLAITTEIDEN LUOKITUS

Mittauslaite (SI) - tekniset välineet, jotka on tarkoitettu mittauksiin, normalisoituihin metrologisiin ominaisuuksiin, fysikaalisen suuren yksikön toistamiseen ja (tai) tallentamiseen, jonka koon oletetaan pysyvän muuttumattomana (määrätyn virheen sisällä) tunnetun ajanjakson ajan.

Tarkoituksen mukaan SI:t jaetaan mitoihin, mittausmuuntimiin, mittalaitteisiin, mittauslaitteistoihin ja mittausjärjestelmiin.

Mittaa - mittauslaite, joka on suunniteltu toistamaan ja (tai) tallentamaan yhden tai useamman tietyn mittaisen fyysisen suuren, jonka arvot ilmaistaan ​​vahvistetuissa yksiköissä ja tunnetaan vaaditulla tarkkuudella. Toimenpiteitä on:

- yksiselitteinen- samankokoisen fyysisen suuren toistaminen;

- polysemanttinen - toistaa erikokoisia fyysisiä määriä;

- toimenpidekokonaisuus- saman fyysisen suuren erikokoisia mittoja, jotka on tarkoitettu käytännön käyttöön sekä yksittäin että erilaisina yhdistelminä;

- mittakauppa - toimenpidekokonaisuus, joka on rakenteellisesti yhdistetty yhdeksi laitteeksi, jossa on laitteita niiden yhdistämiseksi eri yhdistelmissä.

Mittausanturi - normatiivisilla metrologisilla ominaisuuksilla varustettu tekninen työkalu, jolla mitattu arvo muunnetaan toiseksi arvoksi tai prosessoitavaksi sopivaksi mittaussignaaliksi. Tämä muunnos on suoritettava tietyllä tarkkuudella ja sen on tarjottava tarvittava toiminnallinen suhde muuntimen lähtö- ja tuloarvojen välillä.

Mittausanturit voidaan luokitella seuraavasti:

muunnoksen luonteen mukaan erotetaan seuraavat mittausmuuntimet: sähkösuureet sähköisiksi, magneettisista sähköisiksi, ei-sähköisistä sähköisiksi;

paikkaan mittauspiirissä ja toiminnoissa erotetaan ensiö-, väli-, mitta- ja lähetysmuuntimet.

Mittauslaite - mittauslaite, joka on suunniteltu saamaan mitatun fyysisen suuren arvot määritellyllä alueella.

Mittauslaitteet jaetaan:

mitatun arvon rekisteröintimuodon mukaan - analogiseen ja digitaaliseen;

sovellus - ampeerimittarit, volttimittarit, taajuusmittarit, vaihemittarit, oskilloskoopit jne.;

käyttötarkoitus - laitteet sähköisten ja ei-sähköisten fyysisten suureiden mittaamiseen;

toiminta - yhdistäminen ja yhteenveto;

menetelmä mitatun arvon arvojen ilmoittamiseksi - näyttäminen, signalointi ja tallennus;

mitatun suuren muuntamismenetelmä - suora arviointi (suora muuntaminen) ja vertailu;

levitys- ja suunnittelumenetelmä - paneeli, kannettava, kiinteä;

suoja ulkoisten olosuhteiden vaikutuksilta - tavallinen, kosteus-, kaasu-, pölytiivis, tiivistetty, räjähdyssuojattu jne.

Mittausasetukset - joukko toiminnallisesti yhdistettyjä mittoja, mittalaitteita, mittausantureita ja muita laitteita, jotka on suunniteltu mittaamaan yhtä tai useampaa fyysistä suuretta ja jotka sijaitsevat yhdessä paikassa.

Mittausjärjestelmä - joukko toiminnallisesti yhdistettyjä mittoja, mittauslaitteita, mittausantureita, tietokoneita ja muita teknisiä välineitä, jotka on sijoitettu ohjatun kohteen eri kohtiin yhden tai useamman tälle esineelle ominaisen fyysisen suuren mittaamiseksi ja mittaussignaalien tuottamiseksi eri tarkoituksiin. Mittausjärjestelmät jaetaan käyttötarkoituksen mukaan tietoon, ohjaukseen, hallintaan jne.

Mittaus- ja laskentakompleksi - toiminnallisesti integroitu mittauslaitteiden, tietokoneiden ja apulaitteiden sarja, joka on suunniteltu suorittamaan tietty mittaustehtävä osana mittausjärjestelmää.

Metrologisten toimintojen mukaan SI:t jaetaan standardeihin ja toimiviin mittalaitteisiin.

Fyysisen määrän standardiyksikkö - mittauslaite (tai mittauslaitesarja), joka on suunniteltu toistamaan ja (tai) varastoimaan yksikköä ja siirtämään sen kokoa alemmille mittauslaitteille todentamissuunnitelman mukaisesti ja hyväksytty standardiksi määrätyllä tavalla.

Toimiva mittauslaite - tämä on mittauskäytännössä käytettävä mittauslaite, jota ei liity fyysisten suureiden kokoyksiköiden siirtoon muihin mittalaitteisiin.

MITTAUSLAITTEIDEN METROLOGISET OMINAISUUDET

Mittauslaitteen metrologiset ominaisuudet - mittauslaitteen yhden ominaisuuden ominaisuus, joka vaikuttaa tulokseen ja sen mittausten virheeseen. Normatiivisissa ja teknisissä asiakirjoissa määritettyjä metrologisia ominaisuuksia kutsutaan standardoidut metrologiset ominaisuudet, ja kokeellisesti määritetyt todelliset metrologiset ominaisuudet.

Muunnosfunktio (staattinen muunnosominaisuus) – toiminnallinen riippuvuus mittauslaitteen lähtö- ja tulosignaalien informatiivisten parametrien välillä.

SI-virhe - tärkein metrologinen ominaisuus, joka määritellään mittauslaitteen näytön ja mitatun suuren todellisen (todellisen) arvon erona.

SI herkkyys - mittauslaitteen ominaisuus, joka määräytyy tämän instrumentin lähtösignaalin muutoksen suhteesta sen aiheuttavaan mittausarvon muutokseen. Erota absoluuttinen ja suhteellinen herkkyys. Absoluuttinen herkkyys määritetään kaavalla

Suhteellinen herkkyys - kaavan mukaan

,

missä ΔY on muutos lähtösignaalissa; ΔX on mitatun arvon muutos, X on mitattu arvo.

Asteikkojaon arvo ( instrumentin vakio ) – SI-asteikon kahta vierekkäistä merkkiä vastaavan suuren arvon ero.

Herkkyysraja - pienin arvo fyysisen suuren muutokset, joista alkaen se voidaan mitata tällä menetelmällä. Herkkyyskynnys syöttöarvon yksiköissä.

Mittausalue - arvoalue, jonka sisällä SI:n sallitut virherajat normalisoidaan. Suuruuden arvoja, jotka rajoittavat mittausaluetta alhaalta ja ylhäältä (vasemmalta ja oikealta), kutsutaan vastaavasti alhaalta ja ylhäältä mittausraja. Kutsutaan instrumentin asteikon aluetta, jota rajoittavat asteikon alku- ja loppuarvot indikaatioalue.

Indikaatioiden vaihtelu - suurin vaihtelu laitteen lähtösignaalissa jatkuvissa ulkoisissa olosuhteissa. Se on seurausta kitkasta ja välystä laitteiden solmuissa, elementtien mekaanisesta ja magneettisesta hystereesistä jne.

Tulosten vaihtelu - se on samaa tulosuureen todellista arvoa vastaavien lähtösignaalien arvojen välinen ero lähestyttäessä hitaasti vasemmalta ja oikealta valittua tulosuureen arvoa.

dynaamiset ominaisuudet, eli mittauslaitteen inertiaominaisuuksien (elementtien) ominaisuudet, jotka määrittävät MI-lähtösignaalin riippuvuuden ajallisesti muuttuvista suureista: tulosignaalin parametrit, ulkoiset vaikuttamissuureet, kuormitus.

VIRHEIDEN LUOKITUS

Mittausprosessi koostuu seuraavista vaiheista: mittauskohdemallin hyväksyminen, mittausmenetelmän valinta, SI:n valinta ja kokeen suorittaminen tuloksen saamiseksi. Tämän seurauksena mittaustulos poikkeaa mitatun suuren todellisesta arvosta tietyllä määrällä, ns virhe mitat. Mittaus voidaan katsoa suoritetuksi, jos mitattu arvo on määritetty ja mahdollinen tutkinto sen poikkeama todellisesta arvosta.

Ilmaisutavan mukaan mittauslaitteiden virheet jaetaan absoluuttisiin, suhteellisiin ja pelkistettyihin.

Absoluuttinen virhe - SI-virhe, ilmaistuna mitatun fyysisen suuren yksiköissä:

Suhteellinen virhe - SI-virhe ilmaistuna mittauslaitteen absoluuttisen virheen suhteena mittaustulokseen tai mitatun fyysisen suuren todelliseen arvoon:

Mittauslaitteelle γrel luonnehtii virhettä asteikon tietyssä pisteessä, riippuu mitatun suuren arvosta ja sillä on pienin arvo laitteen asteikon lopussa.

Vähentynyt virhe - suhteellinen virhe, joka ilmaistaan ​​mittauslaitteen absoluuttisen virheen suhteena suuren ehdollisesti hyväksyttyyn arvoon, joka on vakio koko mittausalueella tai osassa aluetta:

jossa Хnorm on normalisoiva arvo, eli jokin asetettu arvo, jonka suhteen virhe lasketaan. Normalisoiva arvo voi olla SI-mittausten yläraja, mittausalue, asteikon pituus jne.

Mittauslaitteiden virheiden esiintymisen syistä ja ehdoista johtuen ne jaetaan pää- ja lisätoimintoihin.

Päävirhe on SI:n virhe, jotka ovat sisällä normaaleissa olosuhteissa operaatio.

Lisävirhe - MI-virheen komponentti, joka syntyy päävirheen lisäksi, koska jokin vaikuttavista suureista poikkeaa normaaliarvostaan ​​tai koska se ylittää normaalin arvoalueen.

Sallitun perusvirheen raja - suurin perusvirhe, jolla mittauslaite voidaan tunnistaa soveltuvaksi ja hyväksytty käytettäväksi eritelmien mukaisesti.

Sallitun lisävirheen raja - tämä on suurin lisävirhe, jolla mittauslaitetta voidaan sallia käyttää.

Tämän tyyppisten mittauslaitteiden yleistetty ominaisuus, joka heijastaa yleensä niiden tarkkuustasoa, joka määräytyy sallittujen perus- ja lisävirheiden rajojen sekä muiden tarkkuuteen vaikuttavien ominaisuuksien perusteella. tarkkuusluokka SI.

Systemaattinen virhe - mittauslaitteen virheen komponentti vakiona tai säännöllisesti muuttuvana.

Satunnainen virhe - SI-virheen komponentti, joka vaihtelee satunnaisesti.

Miss – karkeat virheet, jotka liittyvät käyttäjän virheisiin tai huomioimattomiin ulkoisiin vaikutuksiin.

Mitatun arvon arvosta riippuen MI-virheet jaetaan additiivisiin tuloarvon X arvosta riippumattomiin ja kertoviin - suhteessa X:ään.

Lisäysvirhe Δadd ei riipu laitteen herkkyydestä ja sen arvo on vakio kaikille syöttösuureen X arvoille mittausalueella. Esimerkki: nollavirhe, diskreettisyys (kvantisointi) virhe digitaalisissa laitteissa. Jos laitteessa on vain additiivinen virhe tai se ylittää huomattavasti muut komponentit, sallitun perusvirheen raja normalisoidaan pienennetyn virheen muodossa.

Kerrannaisvirhe riippuu laitteen herkkyydestä ja vaihtelee suhteessa tulomuuttujan nykyiseen arvoon. Jos laitteessa on vain kerrannaisvirhe tai se on merkitsevä, niin sallitun suhteellisen virheen raja ilmaistaan ​​suhteellisena virheenä. Tällaisen SI:n tarkkuusluokka on merkitty yhdellä numerolla, joka on sijoitettu ympyrään ja joka on yhtä suuri kuin sallitun suhteellisen virheen raja.

Mittausarvon muutoksen luonteen vaikutuksesta riippuen MI-virheet jaetaan staattisiin ja dynaamisiin.

Staattiset virheet - fyysisen suuren mittauksessa käytetyn SI:n virhe vakiona.

Dynaaminen virhe - MI-virhe, joka ilmenee mitattaessa muuttuvaa (mittausprosessissa) fyysistä määrää, joka on seurausta MI:n inertiaominaisuuksista.

JÄRJESTELMÄVIRHEET

Muutoksen luonteen mukaan systemaattiset virheet jaetaan vakioihin (säilyttävät suuruus ja etumerkki) ja muuttujiin (muuttuvat tietyn lain mukaan).

Syntymissyiden mukaan systemaattiset virheet jaetaan metodologisiin, instrumentaalisiin ja subjektiivisiin.

Metodologiset virheet syntyvät käytetyn mittausmenetelmän epätäydellisyydestä, teoreettisten perustelujen epätäydellisyydestä, yksinkertaistavien oletusten ja oletusten käyttämisestä sovellettujen kaavojen johtamisessa, mikä johtuu väärästä mitattujen suureiden valinnasta.

Useimmissa tapauksissa metodologiset virheet ovat systemaattisia ja joskus satunnaisia ​​(esimerkiksi kun mittausmenetelmän työyhtälöiden kertoimet riippuvat satunnaisesti muuttuvista mittausolosuhteista).

Instrumentaaliset virheet määräytyy käytetyn SI:n ominaisuuksien, niiden vaikutuksen mittauskohteeseen, teknologiaan ja valmistuksen laatuun perusteella.

Subjektiivisia virheitä johtuvat mittauksia suorittavan käyttäjän tilasta, asennosta työskentelyn aikana, aistielinten epätäydellisyydestä, mittauslaitteiden ergonomisista ominaisuuksista - kaikki tämä vaikuttaa näön tarkkuuteen.

Syiden ja lajien löytäminen toiminnallinen riippuvuus mahdollistaa systemaattisen virheen kompensoinnin lisäämällä mittaustulokseen asianmukaisia ​​korjauksia (korjauskertoimia).

SATUNNAISET VIRHEET

Satunnaismuuttujan täydellinen kuvaus ja siten virhe on sen jakautumislaki, joka määrittää yksittäisten mittausten eri tulosten esiintymisen luonteen.

Sähkömittausten käytännössä on olemassa erilaisia ​​jakautumislakeja, joista joitain käsitellään alla.

normaali laki jakelu (Gaussin laki). Tämä laki on yksi yleisimmistä virheiden jakelulaeista. Tämä selittyy sillä, että monissa tapauksissa mittausvirhe muodostuu useiden erilaisten, toisistaan ​​riippumattomien syiden vaikutuksesta. Todennäköisyysteorian keskeisen rajalauseen perusteella näiden syiden tuloksena on normaalin lain mukaan jakautunut virhe, mikäli mikään näistä syistä ei ole merkittävästi hallitseva.

Virheiden normaalijakauma kuvataan kaavalla

missä ω(Δx) - virhetodennäköisyyden tiheys Δx; σ[Δx] - virheen keskihajonta; Δxc - virheen systemaattinen komponentti.

Normaalin lain muoto on esitetty kuvassa. 1a kahdelle σ[Δx]-arvolle. Koska

Sitten virheen satunnaiskomponentin jakautumislaki

on samassa muodossa (kuvio 1b) ja sitä kuvaa lauseke

missä on virheen satunnaiskomponentin keskihajonta; = σ [∆x]

Riisi. Kuva 1. Mittausvirheen (a) ja mittausvirheen satunnaiskomponentin (b) normaalijakauma

Siten virheen Δx jakaumalaki eroaa virheen satunnaiskomponentin jakautumislaista vain abskissa-akselia pitkin virheen systemaattisen komponentin Δхс arvon verran.

Todennäköisyysteoriasta tiedetään, että todennäköisyystiheyskäyrän alla oleva pinta-ala luonnehtii virheen todennäköisyyttä. Kuvasta 1, b voidaan nähdä, että todennäköisyys R virheen esiintyminen alueella ± suurempi kuin at (näitä todennäköisyyksiä kuvaavat alueet on varjostettu). Jakaumakäyrän alla oleva kokonaispinta-ala on aina 1, eli kokonaistodennäköisyys.

Tämän huomioon ottaen voidaan väittää, että virheet, joiden absoluuttiset arvot ylittävät, esiintyvät todennäköisyydellä 1 - R, joka on pienempi kuin . Siksi mitä pienempiä, sitä harvemmin suuria virheitä tapahtuu, sitä tarkemmin mittaukset tehdään. Keskihajonnan avulla voidaan siis luonnehtia mittausten tarkkuutta:

Yhtenäinen jakelulaki. Jos mittausvirhe samalla todennäköisyydellä voi ottaa mitä tahansa arvoja, jotka eivät ylitä tiettyjä rajoja, niin tällainen virhe kuvataan yhtenäisellä jakautumislailla. Tässä tapauksessa virhetodennäköisyystiheys ω(Δx) on vakio näiden rajojen sisällä ja on nolla näiden rajojen ulkopuolella. Yhtenäinen jakautumislaki on esitetty kuvassa. 2. Analyyttisesti se voidaan kirjoittaa seuraavasti:

Kun –Δx1 ≤ Δx ≤ + Δx1;

Kuva 2. Yhtenäinen jakautumislaki

Tällaisella jakaumalailla kitkavirhe sähkömekaanisten laitteiden kannattimissa, systemaattisten virheiden poissulkemattomat jäännökset ja digitaalisten laitteiden diskretointivirhe sopivat hyvin yhteen.

Puolisuunnikkaan jakautumislaki. Tämä jakauma on esitetty graafisesti kuvassa 3, A. Virheellä on tällainen jakautumislaki, jos se muodostuu kahdesta itsenäisestä komponentista, joilla kullakin on yhtenäinen jakautumislaki, mutta yhtenäisten lakien välin leveys on erilainen. Esimerkiksi kun kaksi mittausanturia on kytketty sarjaan, joista toisen virhe jakautuu tasaisesti välillä ± Δx1 ja toisessa tasaisesti jakaantunut väliin ± Δx2, kokonaismuunnosvirhe kuvataan puolisuunnikkaan jakautumislain avulla.

Kolmiojakauman laki (Simpsonin laki). Tämä jakauma (katso kuva 3, b) on puolisuunnikkaan erikoistapaus, kun komponenteilla on samat yhtenäisiä lakeja jakelu.

Bimodaalisen jakelun lait. Mittauskäytännössä on olemassa kaksimodaalisia jakauman lakeja, eli jakautumalakeja, joilla on kaksi todennäköisyystiheyden maksimia. Bimodaalisessa jakauman laissa, joka voi olla laitteissa, joissa on virhe kinemaattisten mekanismien vastaiskusta tai hystereesistä, kun laitteen osat kääntävät magnetisoinnin.

Kuva 3. Puolisuunnikkaan muotoinen (A) ja kolmiomaiset (b) jakautumislait

Todennäköisyyspohjainen lähestymistapa virheiden kuvaukseen. Jakelulakien pistearviot.

Kun saman vakioarvon toistuvia havaintoja suoritetaan samalla huolella ja samoissa olosuhteissa, saadaan tuloksia. eroavat toisistaan, tämä osoittaa satunnaisten virheiden esiintymisen niissä. Jokainen tällainen virhe syntyy useiden satunnaisten häiriöiden samanaikaisen vaikutuksen seurauksena havainnoinnin tulokseen ja on itse Satunnaismuuttuja. Tässä tapauksessa on mahdotonta ennustaa yksittäisen havainnon tulosta ja korjata sitä tekemällä korjaus. Voidaan vain tietyllä varmuudella väittää, että mitattavan suuren todellinen arvo on havainnointitulosten siron sisällä n>.m:stä Xn:ään. ah missä xtt. klo<а - соответственно, нижняя и верхняя границы разброса. Однако остается неясным, какова вероятность появления того или ^иного значения погрешности, какое из множества лежащих в этой области значений величины принять за результат измерения и какими показателями охарактеризовать случайную погрешность результата. Для ответа на эти вопросы требуется принципиально иной, чем при анализе систематических погрешностей, подход. Подход этот основывается на рассмотрении результатов наблюдений, результатов измерений и случайных погрешностей как случайных величин. Методы теории вероятностен и математической статистики позволяют установить вероятностные (статистические) закономерности появления случайных погрешностей и на основании этих закономерностей дать количественные оценки результата измерения и его случайной погрешности

Käytännössä kaikki mittaustulokset ja satunnaisvirheet ovat diskreettejä suureita eli suureita xi, joiden mahdolliset arvot ovat erotettavissa toisistaan ​​ja ne voidaan laskea. Diskreettejä satunnaismuuttujia käytettäessä syntyy ongelmana löytää pisteestimaatit niiden jakautumisfunktioiden parametreille perustuen näytteet - sarja arvoja xi, jotka satunnaismuuttuja x ottaa n riippumattomassa kokeessa. Käytettävän näytteen tulee olla edustaja(edustaja), eli sen pitäisi edustaa melko hyvin osuutta väestöstä.

Parametriestimaattia kutsutaan kohta, jos se ilmaistaan ​​yhtenä numerona. Pisteestimaattien löytämisen ongelma on erikoistapaus tilastollisesta ongelmasta löytää estimaatit satunnaismuuttujan jakaumafunktion parametreille otoksen perusteella. Toisin kuin itse parametrit, niiden pisteestimaatit ovat satunnaismuuttujia ja niiden arvot riippuvat kokeellisen tiedon määrästä ja laista

jakauma - itse satunnaismuuttujien jakautumislakeista.

Pistearviot voivat olla johdonmukaisia, puolueettomia ja tehokkaita. Varakas kutsutaan estimaatiksi, joka otoksen koon kasvaessa pyrkii todennäköisyydellä numeerisen ominaisuuden todelliseen arvoon. puolueeton kutsutaan estimaatiksi, jonka matemaattinen odotus on yhtä suuri kuin arvioitu numeerinen ominaisuus. Suurin osa tehokas harkitse "useita mahdollisia puolueettomia arvioita, joilla on pienin varianssi. Puoluettomuuden vaatimus ei ole käytännössä aina kohtuullinen, koska pienellä harhalla ja pienellä varianssilla oleva estimaatti voi olla parempi kuin puolueeton arvio, jossa on suuri varianssi. Käytännössä kaikkia kolmea vaatimusta ei ole aina mahdollista täyttää samanaikaisesti, vaan arvioinnin valintaa tulisi edeltää sen kriittinen analyysi kaikista luetelluista näkökulmista.

Yleisin menetelmä estimaattien saamiseksi on maksimitodennäköisyysmenetelmä, joka johtaa asymptoottisesti puolueettomiin ja tehokkaisiin estimaattoreihin, joilla on suunnilleen normaalijakauma. Muita menetelmiä ovat momenttien ja pienimmän neliösumman menetelmät.

Mittaustuloksen MO pisteestimaatti on aritmeettinen keskiarvo mitattu määrä

Kaikille jakautumislaille se on johdonmukainen ja puolueeton estimaattori sekä tehokkain pienimmän neliösumman kriteerin suhteen.

Varianssipisteestimaatti, määritetty kaavalla

on puolueeton ja johdonmukainen.

Satunnaismuuttujan x RMS määritellään varianssin neliöjuureksi. Vastaavasti sen estimaatti voidaan löytää ottamalla varianssiestimaatin juuri. Tämä operaatio on kuitenkin epälineaarinen proseduuri, joka johtaa näin saadun estimaatin harhaan. RMS-estimaatin korjaamiseksi otetaan käyttöön korjauskerroin k(n), joka riippuu havaintojen lukumäärästä n. Se muuttuu

k(3) = 1,13 - k(∞) ≈ 1.03. Keskihajonta-arvio

Saadut estimaatit MO ja SD ovat satunnaismuuttujia. Tämä ilmenee siinä, että toistettaessa n havainnon sarjaa saadaan joka kerta erilaisia ​​arvioita ja. Näiden arvioiden hajonta on tarkoituksenmukaista arvioida RMS Sx Sσ:n avulla.

Aritmeettisen keskiarvon RMS-arvio

Keskihajonnan RMS-arvio

Tästä seuraa, että suhteellinen virhe keskihajonnan määrittämisessä voi olla

arvioitu nimellä

.

Se riippuu vain kurtoosista ja havaintojen määrästä näytteessä, eikä se riipu keskihajonnasta eli mittausten tarkkuudesta. Koska suuri määrä mittauksia suoritetaan suhteellisen harvoin, virhe σ:n määrittämisessä voi olla varsin merkittävä. Joka tapauksessa se on suurempi kuin virhe, joka johtuu estimaatin harhasta, joka johtuu neliöjuuren erottamisesta ja eliminoituu korjauskertoimella k(n). Käytännössä yksittäisten havaintojen RMS-arvioinnin harha on jätetty huomiotta ja se määräytyy kaavalla

eli katsotaan k(n)=1.

Joskus on kätevämpää käyttää seuraavia kaavoja yksittäisten havaintojen RMS-estimaattien ja mittaustuloksen laskemiseen:

Muiden jakaumaparametrien pisteestimaatteja käytetään paljon harvemmin. Epäsymmetria- ja kurtoosikertoimen estimaatit löytyvät kaavoista

Epäsymmetriakertoimen ja kurtoosin estimaattien dispersion määritelmää kuvataan erilaisilla kaavoilla jakauman tyypistä riippuen. Kirjallisuudessa on lyhyt katsaus näistä kaavoista.

Todennäköisyyspohjainen lähestymistapa satunnaisten virheiden kuvaukseen.

Keskusta ja jakeluhetket.

Mittauksen tuloksena mitatun suuren arvo saadaan luvun muodossa hyväksytyissä suuruusyksiköissä. Mittausvirhe ilmaistaan ​​myös kätevästi numeroina. Mittausvirhe on kuitenkin satunnaismuuttuja, jonka tyhjentävä kuvaus voi olla vain jakautumislaki. Todennäköisyysteoriasta tiedetään, että jakautumislakia voidaan luonnehtia numeerisilla ominaisuuksilla (ei-satunnaisluvuilla), joita käytetään virheen kvantifiointiin.

Jakaumalakien tärkeimmät numeeriset ominaisuudet ovat matemaattinen odotus ja dispersio, jotka määritetään lausekkeilla:

Missä M- matemaattinen odotussymboli; D- varianssisymboli.

Matemaattinen virheen odotus mittaukset on ei-satunnainen arvo, johon nähden muut toistuvien mittausten virhearvot hajaantuvat. Matemaattinen odotus luonnehtii mittausvirheen systemaattista komponenttia, eli M [Δх]=ΔxC. Virheen numeerisena ominaisuutena

M [Δx] osoittaa mittaustulosten harhan suhteessa mitatun arvon todelliseen arvoon.

Virheen hajonta D [Δх] kuvaa yksittäisten virhearvojen hajoamisastetta (hajonnan) suhteessa matemaattiseen odotukseen. Koska sironta johtuu virheen satunnaisesta komponentista, niin .

Mitä pienempi dispersio, sitä pienempi leviäminen, sitä tarkemmat mittaukset. Siksi dispersio voi toimia mittaustarkkuuden ominaisuutena. Varianssi ilmaistaan ​​kuitenkin virheen neliöitynä yksikkönä. Siksi käytämme mittaustarkkuuden numeerisena ominaisuutena keskihajonta positiivisella etumerkillä ja ilmaistaan ​​virheyksiköinä.

Yleensä mittauksia tehdessään pyritään saamaan mittaustulos, jonka virhe ei ylitä sallittua arvoa. Pelkän keskihajonnan tunteminen ei mahdollista mittausten aikana ilmenevän maksimivirheen löytämistä, mikä osoittaa sellaisen numeerisen virheominaisuuden kuin σ[Δx] rajalliset mahdollisuudet. . Lisäksi eri mittausolosuhteissa, kun virheiden jakautumislait voivat poiketa toisistaan, virhe Kanssa pienempi varianssi voi saada suurempia arvoja.

Maksimivirhearvot eivät riipu vain σ[Δx]:stä , mutta myös jakelulain muodosta. Kun virheen jakauma on teoreettisesti rajoittamaton, esimerkiksi normaalijakauman lailla, virhe voi olla minkä arvoinen tahansa. Tässä tapauksessa voidaan puhua vain aikavälistä, jonka yli virhe ei jollain todennäköisyydellä ylity. Tätä väliä kutsutaan luottamusväli, luonnehtien sen todennäköisyyttä - luottamustodennäköisyys, ja tämän intervallin rajat ovat virheen luottamusarvot.

Mittauskäytännössä käytetään erilaisia ​​luottamustodennäköisyyden arvoja, esimerkiksi: 0,90; 0,95; 0,98; 0,99; 0,9973 ja 0,999. Luottamusväli ja luottamustaso valitaan erityisten mittausolosuhteiden mukaan. Joten esimerkiksi satunnaisvirheiden normaalijakaumassa keskihajonnan kanssa käytetään usein luottamusväliä välillä -, jonka luottamustodennäköisyys on yhtä suuri kuin

0,9973. Tällainen luottamustodennäköisyys tarkoittaa, että keskimäärin 370 satunnaisvirheestä vain yksi virhe absoluuttisessa arvossa on

Koska käytännössä yksittäisten mittausten lukumäärä harvoin ylittää useita kymmeniä, jopa yhden satunnaisvirheen esiintyminen on suurempi kuin

Epätodennäköinen tapahtuma, kahden tällaisen virheen esiintyminen on lähes mahdotonta. Näin voimme perustellusti väittää, että kaikki mahdolliset normaalilain mukaan jakautuneet satunnaiset mittausvirheet eivät käytännössä ylitä absoluuttista arvoa ("kolmen sigman" sääntö).

GOST:n mukaan luottamusväli on yksi mittaustarkkuuden pääominaisuuksista. Tämä standardi määrittää yhden mittaustuloksen esitysmuodoista seuraavassa muodossa: x; Δx arvosta Δxn arvoon Δxin1; R , missä x - mittaustulos mitatun arvon yksikköinä; Δx, Δxн, Δxв - vastaavasti mittausvirhe sen ala- ja ylärajoineen samoissa yksiköissä; R - todennäköisyys, jolla mittausvirhe on näissä rajoissa.

GOST sallii myös muut mittaustuloksen esitysmuodot, jotka eroavat yllä olevasta muodosta siten, että ne osoittavat erikseen mittausvirheen systemaattisten ja satunnaisten komponenttien ominaisuudet. Samaan aikaan systemaattiselle virheelle ilmoitetaan sen todennäköisyysominaisuudet. Aiemmin on jo todettu, että joskus systemaattista virhettä joudutaan arvioimaan todennäköisyyden kannalta. Tässä tapauksessa systemaattisen virheen pääominaisuudet ovat М [Δхс], σ [Δхс] ja sen luottamusväli. Virheen systemaattisten ja satunnaisten komponenttien erottaminen on suositeltavaa, jos mittaustulosta käytetään jatkossa tietojenkäsittelyssä, esimerkiksi epäsuorien mittausten tulosta määritettäessä ja sen tarkkuuden arvioinnissa, virheiden summauksessa jne.

Minkä tahansa GOST:n tarjoaman mittaustuloksen esitysmuodon tulee sisältää tarvittavat tiedot, joiden perusteella voidaan määrittää mittaustuloksen virheen luottamusväli. Yleisessä tapauksessa luottamusväli voidaan määrittää, jos virhejakauman lain muoto ja tämän lain tärkeimmät numeeriset ominaisuudet tunnetaan.

________________________

1 Δxн ja Δxв on ilmoitettava merkeillään. Yleisessä tapauksessa |Δxн| ei välttämättä ole yhtä suuri kuin |Δxв|. Jos virhemarginaalit ovat symmetrisiä, eli |Δxн| = |Δxv| = Δx, niin mittaustulos voidaan kirjoittaa seuraavasti: x ±Δx; P.

SÄHKÖMEKAANISET LAITTEET

Sähkömekaaninen laite sisältää mittauspiirin, mittausmekanismin ja lukulaitteen.

Magnetosähköiset laitteet.

Magnetosähköiset laitteet koostuvat magnetosähköisestä mittausmekanismista, jossa on lukulaite ja mittauspiiri. Näitä laitteita käytetään tasavirtojen ja jännitteiden, resistanssien, sähkön määrän mittaamiseen (ballistiset galvanometrit ja coulombmetrit) sekä pienten virtojen ja jännitteiden mittaamiseen tai osoittamiseen (galvanometrit). Lisäksi käytetään magnetosähköisiä laitteita sähkösuureiden tallentamiseen (itsetallennuslaitteet ja oskilloskooppigalvanometrit).

Vääntömomentti magnetosähköisen laitteen mittausmekanismissa syntyy kestomagneetin magneettikentän ja käämin magneettikentän vuorovaikutuksesta virran kanssa. Käytetään magneettisähköisiä mekanismeja, joissa on liikkuva kela ja liikkuva magneetti. (Yleisin liikkuvan kelan kanssa).

Edut: korkea herkkyys, pieni itsekulutus, lineaarinen ja vakaa nimellinen staattinen muunnosominaisuus α=f(I), ei sähkökenttien vaikutusta ja vähän magneettikenttien vaikutusta (johtuen melko voimakkaasta kentästä ilmavälissä (0,2) - 1,2 Tl)) .

Haitat: pieni virran ylikuormituskapasiteetti, suhteellinen monimutkaisuus ja korkeat kustannukset, reagoivat vain tasavirtaan.

Elektrodynaamiset (ferrodynaamiset) laitteet.

Elektrodynaamiset (ferrodynaamiset) laitteet koostuvat sähködynaamisesta (ferrodynaamisesta) mittausmekanismista, jossa on lukulaite ja mittauspiiri. Näitä laitteita käytetään tasa- ja vaihtovirtojen ja -jännitteiden, tasa- ja vaihtovirtapiirien tehon, vaihtovirtojen ja jännitteiden välisen vaihekulman mittaamiseen. Elektrodynaamiset instrumentit ovat tarkimpia sähkömekaanisia laitteita vaihtovirtapiireille.

Vääntömomentti sähködynaamisissa ja ferrodynaamisissa mittausmekanismeissa syntyy kiinteiden ja liikkuvien kelojen magneettikenttien vuorovaikutuksen seurauksena virtojen kanssa.

Edut: ne toimivat sekä tasa- että vaihtovirralla (jopa 10 kHz) suurella tarkkuudella ja ominaisuuksiensa korkealla stabiiliudella.

Haitat: sähködynaamisilla mittausmekanismeilla on alhainen herkkyys verrattuna magnetosähköisiin mekanismeihin. Siksi niillä on suuri oma virrankulutus. Elektrodynaamisilla mittausmekanismeilla on alhainen virran ylikuormituskapasiteetti, ne ovat suhteellisen monimutkaisia ​​ja kalliita.

Ferrodynaaminen mittausmekanismi eroaa sähködynaamisesta mekanismista siinä, että sen kiinteissä keloissa on magneettisesti pehmeästä levymateriaalista valmistettu magneettipiiri, joka mahdollistaa magneettivuon ja siten vääntömomentin merkittävän lisäämisen. Ferromagneettisen ytimen käyttö johtaa kuitenkin sen vaikutuksesta johtuviin virheisiin. Samaan aikaan ulkoiset magneettikentät vaikuttavat vain vähän ferrodynaamisiin mittausmekanismeihin.

Sähkömagneettiset laitteet

Sähkömagneettiset laitteet koostuvat sähkömagneettisesta mittausmekanismista, jossa on lukulaite ja mittauspiiri. Niitä käytetään vaihto- ja tasavirtojen ja jännitteiden mittaamiseen, taajuuden ja vaihesiirron mittaamiseen vaihtovirran ja jännitteen välillä. Suhteellisen alhaisten kustannusten ja tyydyttävän suorituskyvyn ansiosta sähkömagneettiset laitteet muodostavat suurimman osan koko paneelin laitekannasta.

Vääntömomentti näissä mekanismeissa syntyy liikkuvan osan yhden tai useamman ferromagneettisen sydämen ja käämin magneettikentän vuorovaikutuksen seurauksena, jonka käämin läpi virta kulkee.

Edut: suunnittelun yksinkertaisuus ja alhaiset kustannukset, korkea toimintavarmuus, kyky kestää suuria ylikuormituksia, kyky työskennellä sekä tasa- että vaihtovirtapiireissä (noin 10 kHz asti).

Haitat: alhainen tarkkuus ja alhainen herkkyys, voimakas vaikutus ulkoisten magneettikenttien toimintaan.

sähköstaattiset laitteet.

Sähköstaattisten laitteiden perustana on sähköstaattinen mittausmekanismi, jossa on lukulaite. Niitä käytetään pääasiassa AC- ja DC-jännitteiden mittaamiseen.

Sähköstaattisten mekanismien vääntömomentti syntyy kahden varautuneen johdinjärjestelmän vuorovaikutuksen seurauksena, joista toinen on liikkuva.

Induktiolaitteet.

Induktiolaitteet koostuvat induktiivisesta mittausmekanismista, jossa on lukulaite ja mittauspiiri.

Induktiivisten mittausmekanismien toimintaperiaate perustuu sähkömagneettien magneettivuon ja magneettivuon indusoimien pyörrevirtojen vuorovaikutukseen alumiinilevyn muotoisessa liikkuvassa osassa. Tällä hetkellä induktiolaitteista käytetään sähköenergiamittareita vaihtovirtapiireissä.

Mittaustuloksen poikkeamaa mitatun suuren todellisesta arvosta kutsutaan mittausvirhe. Mittausvirhe Δx = x - xi, missä x on mitattu arvo; xi on todellinen arvo.

Koska todellista arvoa ei tiedetä, käytännössä mittausvirhe arvioidaan mittauslaitteen ominaisuuksien, kokeen olosuhteiden ja tulosten analysoinnin perusteella. Saatu tulos poikkeaa todellisesta arvosta, joten mittaustulos on arvokas vain, jos on annettu arvio mitatun suuren saadun arvon virheestä. Lisäksi useimmiten ne eivät määritä tuloksen tiettyä virhettä, vaan epäluotettavuusaste- sen vyöhykkeen rajat, jossa virhe sijaitsee.

Käsitettä käytetään usein "mittaustarkkuus", - käsite, joka heijastaa mittaustuloksen läheisyyttä mitatun suuren todelliseen arvoon. Korkea mittaustarkkuus vastaa pientä mittausvirhettä.

SISÄÄN mikä tahansa annetuista arvoista voidaan valita pääarvoiksi, mutta käytännössä valitaan arvot, jotka voidaan toistaa ja mitata suurimmalla tarkkuudella. Sähkötekniikan alalla pääsuureet ovat sähkövirran pituus, massa, aika ja voimakkuus.

Kunkin johdetun suuren riippuvuus pääsuureista näkyy sen mittasuhteessa. Määrän mitta on tuote päämäärien nimityksistä, jotka on nostettu sopiviin tehoihin, ja on sen laadullinen ominaisuus. Suureiden mitat määritetään vastaavien fysiikan yhtälöiden perusteella.

Fyysinen määrä on mittainen, jos sen dimensio sisältää vähintään yhden perussuureen, joka on korotettu potenssiin, joka ei ole yhtä suuri kuin nolla. Useimmat fysikaaliset suureet ovat ulottuvuuksia. Niitä kuitenkin on mittaamaton(suhteelliset) suuret, jotka ovat tietyn fysiikan suhde määriä samannimiseen, jota käytetään alkukirjaimena (viite). Mitattomat suureet ovat esimerkiksi muunnossuhde, vaimennus jne.

Fyysiset suureet, riippuen kokojoukosta, joka niillä voi olla, kun ne muuttuvat rajoitetulla alueella, jaetaan jatkuvaan (analogiseen) ja kvantisoituun (diskreetti) kooltaan (taso).

Analoginen arvo voi olla ääretön määrä kokoja tietyllä alueella. Tämä on ylivoimainen määrä fyysisiä suureita (jännite, virran voimakkuus, lämpötila, pituus jne.). Kvantisoitu suuruus sillä on vain laskettava kokojoukko annetulla alueella. Esimerkki tällaisesta suuresta voi olla pieni sähkövaraus, jonka koon määrää siihen sisältyvien elektronivarausten lukumäärä. Kvantisoidun suuren mitat voivat vastata vain tiettyjä tasoja - kvantisointitasot. Kahden vierekkäisen kvantisointitason eroa kutsutaan kvantisointivaihe (kvantti).

Analogisen suuren arvo määritetään mittaamalla väistämättömällä virheellä. Kvantisoitu määrä voidaan määrittää laskemalla sen kvantit, jos ne ovat vakioita.

Fysikaaliset suureet voivat olla vakioita tai ajallisesti muuttuvia. Aikavakiosuuretta mitattaessa riittää, että määritetään jokin sen hetkellisistä arvoista. Ajan muuttujilla voi olla kvasideterministinen tai satunnainen muutos.

Kvasi-deterministinen fyysinen määrä - määrä, jonka aikariippuvuuden tyyppi tunnetaan, mutta tämän riippuvuuden mitattu parametri on tuntematon. Satunnainen fyysinen määrä - määrä, jonka koko muuttuu satunnaisesti ajan myötä. Aikamuuttuvien suureiden erikoistapauksena voidaan erottaa aikadiskreettejä suureita, eli suureita, joiden mitat ovat nollasta poikkeavia vain tiettyinä ajankohtina.

Fysikaaliset suureet jaetaan aktiivisiin ja passiivisiin. Aktiiviset arvot(esim. mekaaninen voima, sähkövirtalähteen EMF) pystyvät luomaan mittaustietosignaaleja ilman apuenergialähteitä (katso alla). Passiiviset määrät(esim. massa, sähkövastus, induktanssi) eivät voi itse tuottaa mittaustietosignaaleja. Tätä varten ne on aktivoitava apuenergialähteillä, esimerkiksi vastuksen resistanssia mitattaessa sen läpi tulee kulkea virta. Tutkimuskohteista riippuen puhutaan sähköisistä, magneettisista tai ei-sähköisistä suureista.

Kutsutaan fyysistä määrää, jolle määritelmän mukaan on annettu numeerinen arvo, joka on yhtä suuri kuin yksi fyysisen määrän yksikkö. Fyysisen suuren yksikön koko voi olla mikä tahansa. Mittaukset on kuitenkin tehtävä yleisesti hyväksytyissä yksiköissä. Kansainvälisen mittakaavan yksiköiden yhteisö on perustettu kansainvälisillä sopimuksilla. Fyysisten määrien yksiköt, joiden mukaan kansainvälinen yksikköjärjestelmä (SI) otettiin käyttöön maassamme pakolliseksi.

Tutkittavaa kohdetta tutkittaessa on tarpeen osoittaa mittauksille fysikaaliset suureet ottaen huomioon mittauksen tarkoitus, joka rajoittuu kohteen minkä tahansa ominaisuuksien tutkimiseen tai arviointiin. Koska todellisilla kohteilla on ääretön joukko ominaisuuksia, mittaustarkoitukseen riittävien mittaustulosten saamiseksi tietyt kohteiden ominaisuudet, jotka ovat tärkeitä valitun tarkoituksen kannalta, erotetaan mitatuiksi suureiksi, eli ne valitsevat objektimalli.

STANDARDOINTI

Ukrainan valtion standardointijärjestelmää (DSS) säännellään sen tärkeimmillä standardeilla:

DSTU 1.0 - 93 DSS. Perussäännökset.

DSTU 1.2 - 93 DSS. Menettely valtion (kansallisten) standardien kehittämiseksi.

DSTU 1.3 - 93 DSS. Eritelmien rakentamisen, esittelyn, suunnittelun, hyväksymisen, hyväksymisen, nimeämisen ja rekisteröinnin kehittämismenettely.

DSTU 1.4 - 93 DSS. Yritysstandardit. Perussäännökset.

DSTU 1.5 - 93 DSS. Standardien rakennetta, esittämistä, suunnittelua ja sisältöä koskevat perussäännökset;

DSTU 1.6 - 93 DSS. Toimialastandardien, tieteellisten, teknisten ja teknisten kumppanuuksien ja yhteisöjen (liittojen) standardien valtion rekisteröintimenettely.

DSTU 1.7 - 93 DSS. Säännöt ja menetelmät kansainvälisten ja alueellisten standardien hyväksymiseksi ja soveltamiseksi.

Standardointielimet ovat:

Keskitetty toimeenpaneva elin standardoinnin alalla DKTRSP

Standardineuvosto

Tekniset standardointikomiteat

Muut standardointia käsittelevät tahot.

Ukrainassa toimivien normatiivisten asiakirjojen ja standardien luokitus.

Kansainväliset normatiiviset asiakirjat, standardit ja suositukset.

Osavaltio. Ukrainan standardit.

Entisen Ukrainan SSR:n republikaaniset standardit, hyväksytty ennen 8.1.91.

Ukrainan asettamisasiakirjat (KND ja R)

Osavaltio. Ukrainan luokittelijat (DK)

Entisen Neuvostoliiton teollisuusstandardit ja spesifikaatiot, hyväksytty ennen 01/01/92 pidennetyllä voimassaoloajalla.

Ukrainan teollisuusstandardit, jotka on rekisteröity UkrNDISSI:ssä

Ukrainan alueellisten standardointielinten rekisteröimät eritelmät.

Ilman mittauslaitteita ja niiden soveltamismenetelmiä tieteellinen ja teknologinen kehitys olisi mahdotonta. Nykymaailmassa ihmiset eivät tule toimeen ilman niitä edes jokapäiväisessä elämässä. Siksi näin laajaa tietokerrosta ei voitu systematisoida ja muodostaa kokonaiseksi, vaan tämän suunnan määrittämiseksi käytetään käsitettä "metrologia". Mitä ovat mittauslaitteet tieteellisen tiedon näkökulmasta? Voidaan sanoa, että tämä on tutkimuksen aihe, mutta tämän alan asiantuntijoiden toiminnalla on välttämättä käytännön luonne.

Metrologian käsite

Yleisesti katsottuna metrologiaa pidetään usein mittausvälineitä, -menetelmiä ja -menetelmiä koskevan tieteellisen tiedon kokonaisuutena, joka sisältää myös käsitteen niiden yhtenäisyydestä. Tämän tiedon käytännön soveltamisen sääntelemiseksi on olemassa liittovaltion metrologian virasto, joka hallinnoi teknisesti omaisuutta metrologian alalla.

Kuten näette, mittaus on keskeinen metrologian käsitteessä. Mittauksella tarkoitetaan tässä yhteydessä tiedon hankkimista tutkimuskohteesta - erityisesti tiedon ominaisuuksista ja ominaisuuksista. Pakollinen ehto on juuri kokeellinen tapa saada tämä tieto metrologisten työkalujen avulla. On myös otettava huomioon, että metrologia, standardointi ja sertifiointi liittyvät läheisesti toisiinsa ja vain yhdessä voivat antaa käytännössä arvokasta tietoa. Joten jos metrologia käsittelee kehityskysymyksiä, niin standardointi luo yhtenäiset muodot ja säännöt samojen menetelmien soveltamiselle sekä objektien ominaisuuksien rekisteröinnille määriteltyjen standardien mukaisesti. Mitä tulee sertifioimiseen, sen tarkoituksena on määrittää, onko tutkittava kohde tiettyjen standardeissa asetettujen parametrien mukainen.

Metrologian tavoitteet ja tavoitteet

Metrologialla on useita tärkeitä tehtäviä, jotka ovat kolmella alueella - teoreettinen, lainsäädännöllinen ja käytännöllinen. Tieteellisen tiedon kehittyessä eri suuntiin tulevat tavoitteet täydentyvät ja mukautuvat toisiaan, mutta yleisesti metrologian tehtävät voidaan esittää seuraavasti:

• Yksikköjärjestelmien ja mittausominaisuuksien muodostaminen.
• Yleisen mittausteoreettisen tiedon kehittäminen.
• Mittausmenetelmien standardointi.
• Mittausmenetelmien, varmennustoimenpiteiden ja teknisten välineiden standardien hyväksyminen.
• Mittausjärjestelmän tutkimus historiallisen näkökulman kontekstissa.

Mittojen yhtenäisyys

Standardoinnin perustaso tarkoittaa, että tehtyjen mittausten tulokset näkyvät hyväksytyssä muodossa. Toisin sanoen mittausominaisuus ilmaistaan ​​hyväksytyssä muodossa. Lisäksi tämä ei koske vain tiettyjä mittausarvoja, vaan myös virheitä, jotka voidaan ilmaista todennäköisyydet huomioiden. Metrologinen yhtenäisyys on olemassa, jotta voidaan verrata eri olosuhteissa saatuja tuloksia. Lisäksi kussakin tapauksessa menetelmien ja keinojen on pysyttävä samoina.

Jos tarkastelemme metrologian peruskäsitteitä tulosten saamisen laadun suhteen, tärkein niistä on tarkkuus. Tietyssä mielessä se on yhteydessä virheeseen, joka vääristää lukemia. Juuri tarkkuuden lisäämiseksi käytetään sarjamittauksia erilaisissa olosuhteissa, minkä ansiosta opiskelusta saadaan kattavampi kuva. Merkittävä rooli mittausten laadun parantamisessa on myös ennaltaehkäisevillä toimenpiteillä, joilla pyritään tarkistamaan teknisiä keinoja, testaamaan uusia menetelmiä, analysoimaan standardeja jne.

Metrologian periaatteet ja menetelmät

Korkealaatuisten mittausten saavuttamiseksi metrologia perustuu useisiin perusperiaatteisiin, mukaan lukien seuraavat:

• Peltier-periaate, joka keskittyi ionisoivan säteilyn virtauksen aikana absorboidun energian määrittämiseen.
• Josephson-periaate, jonka perusteella sähköpiirissä tehdään jännitemittauksia.
• Doppler-periaate, joka mittaa nopeutta.
• Painovoiman periaate.

Näitä ja muita periaatteita varten on kehitetty laaja menetelmäpohja, jolla käytännön tutkimusta tehdään. On tärkeää ottaa huomioon, että metrologia on tiedettä mittauksista, joita tukevat sovelletut työkalut. Mutta toisaalta tekniset keinot perustuvat tiettyihin teoreettisiin periaatteisiin ja menetelmiin. Yleisimmistä menetelmistä voidaan erottaa suora arviointimenetelmä, massan mittaus asteikolla, korvaaminen, vertailu jne.

Mittauslaitteet

Yksi metrologian tärkeimmistä käsitteistä on mittausväline. Yleensä se toistaa tai tallentaa tietyn fyysisen määrän. Sovellusprosessissa se tutkii objektia vertaamalla tunnistettua parametria vertailuparametriin. Mittauslaitteet ovat laaja joukko instrumentteja, joilla on monia luokituksia. Suunnittelun ja toimintaperiaatteen mukaan erotetaan esimerkiksi muuntimet, laitteet, anturit, laitteet ja mekanismit.

Mittausjärjestelmä on suhteellisen nykyaikainen metrologian käyttämä laite. Mikä tämä asetus on käytännössä? Toisin kuin yksinkertaisimmat työkalut, asennus on kone, jossa on koko joukko toiminnallisia komponentteja. Jokainen niistä voi olla vastuussa yhdestä tai useammasta toimenpiteestä. Esimerkkinä ovat lasergoniometrit. Rakentajat käyttävät niitä useiden geometristen parametrien määrittämiseen sekä kaavojen laskemiseen.

Mikä on virhe?

Virheellä on myös huomattava paikka mittausprosessissa. Teoriassa sitä pidetään yhtenä metrologian peruskäsitteistä, joka tässä tapauksessa kuvastaa saadun arvon poikkeamaa todellisesta. Tämä poikkeama voi olla satunnaista tai systemaattista. Mittauslaitteiden kehittämisessä valmistajat sisällyttävät ominaisuusluetteloon yleensä tietyn määrän epävarmuutta. Juuri tulosten mahdollisten poikkeamien rajojen kiinnittämisen ansiosta voimme puhua mittausten luotettavuudesta.

Mutta ei vain virhe määrää mahdollisia poikkeamia. Epävarmuus on toinen ominaisuus, jota metrologia ohjaa tässä suhteessa. Mikä on mittausepävarmuus? Toisin kuin virhe, se ei käytännössä toimi tarkoilla tai suhteellisen tarkoilla arvoilla. Se osoittaa vain epäilystä tietyssä tuloksessa, mutta ei taaskaan määritä poikkeamia, jotka voivat aiheuttaa tällaisen asenteen saatuun arvoon.

Metrologian lajikkeet sovelluksen mukaan

Metrologia on tavalla tai toisella mukana lähes kaikilla ihmisen toiminnan aloilla. Rakentamisessa samoja mittalaitteita käytetään rakenteiden poikkeamien kiinnittämiseen tasoilla, lääketieteessä niitä käytetään tarkimpien laitteiden perusteella, koneenrakennuksessa asiantuntijat käyttävät myös laitteita, jotka mahdollistavat ominaisuuksien määrittämisen pienimmälläkin yksityiskohdalla. Suurempia erikoishankkeita toteuttaa teknisten määräysten ja metrologian virasto, joka samalla ylläpitää standardipankkia, laatii määräyksiä, tekee luetteloimista jne. Tämä elin kattaa vaihtelevassa määrin kaikki metrologisen tutkimuksen osa-alueet ja laajentaa hyväksyttyjä standardeja. heille.

Johtopäätös

Metrologiassa on aiemmin vakiintuneita ja muuttumattomia mittausstandardeja, -periaatteita ja -menetelmiä. Mutta on myös useita sen alueita, jotka eivät voi pysyä muuttumattomina. Tarkkuus on yksi metrologian tärkeimmistä ominaisuuksista. Mitä tarkkuus on mittausmenettelyn yhteydessä? Tämä on arvo, joka riippuu pitkälti teknisistä mittauskeinoista. Ja juuri tällä alueella metrologia kehittyy dynaamisesti jättäen taakseen vanhentuneita, tehottomia työkaluja. Mutta tämä on vain yksi silmiinpistävimmistä esimerkeistä, joissa tätä aluetta päivitetään säännöllisesti.

Tässä artikkelissa selvitetään, mitä metrologia on. Tieteellistä ja teknologista kehitystä on melko vaikea kuvitella ilman menetelmiä ja mittauslaitteita. Edes monissa kotimaisissa asioissa emme tule toimeen ilman niitä. Tästä syystä niin laaja ja kattava tietokokonaisuus ei voinut jäädä ilman systematisointia ja erottamista erilliseksi tieteenalaksi. Tätä tieteellistä suuntaa kutsutaan metrologiaksi. Hän selittää erilaisia ​​mittausmenetelmiä tieteellisestä näkökulmasta. Tämä on metrologian tutkimuksen aihe. Metrologien toimintaan kuuluu kuitenkin myös käytännön osa.

Mikä on metrologia

Kansainvälinen metrologian perus- ja yleistermien sanakirja määrittelee tämän käsitteen mittaustieteen tieteeksi. Metrologialla, samoin kuin kaikenlaisilla mittauksilla, on merkittävä rooli lähes kaikilla ihmisen toiminnan alueilla. Niitä sovelletaan ehdottomasti kaikkialla, mukaan lukien tuotannon valvonta, ympäristön laatu, turvallisuus- ja terveystarkastukset sekä materiaalien, elintarviketuotteiden, reilun kaupan tuotteiden ja kuluttajansuojan arviointi. Mikä on metrologian perusta?

"Metrologisen infrastruktuurin" käsitettä käytetään melko usein. Se koskee alueen tai koko maan mittauskapasiteettia ja sisältää todentamis- ja kalibrointipalvelujen, laboratorioiden ja metrologisten laitosten toiminnan sekä metrologian järjestelmän hallinnan ja organisoinnin.

Peruskonseptit

Käsitettä "metrologia" käytetään useimmiten yleistetyssä merkityksessä, mikä ei tarkoita vain mittausjärjestelmän teoreettisia, vaan myös käytännön näkökohtia. Jos haluat määrittää laajuuden, käytetään yleensä seuraavia käsitteitä.

Yleinen metrologia

Mikä tällainen metrologia on? Se käsittelee kysymyksiä, jotka ovat yhteisiä kaikille metrologisten mittausten osa-alueille. Yleinen metrologia käsittelee mittayksikköihin vaikuttavia käytännön ja teoreettisia kysymyksiä, nimittäin yksikköjärjestelmän rakennetta sekä mittayksiköiden muuntamista kaavoiksi. Hän käsittelee myös mittausvirheiden, mittaustyökalujen ja metrologisten ominaisuuksien ongelmaa. Melko usein yleistä metrologiaa kutsutaan myös tieteelliseksi. Yleinen metrologia kattaa useita alueita, mm.

Teollinen metrologia

Mitä metrologiaa käytetään teollisuudessa? Tämä tieteenala käsittelee tuotannon mittauksia sekä laadunvarmistusta. Teollisen tai teknisen metrologian suurimmat ongelmat ovat kalibrointivälit ja -menettelyt, mittauslaitteiden ohjaus, mittausprosessin todentaminen jne. Tätä käsitettä käytetään melko usein teollisuuden metrologisten toimintojen kuvauksessa.

laillinen metrologia

Tämä termi sisältyy teknisestä näkökulmasta pakollisten vaatimusten luetteloon. Laillisen metrologian alaan liittyvät organisaatiot tarkastavat näiden vaatimusten toteutumista suoritettujen mittaustoimenpiteiden luotettavuuden ja oikeellisuuden selvittämiseksi. Tämä koskee julkisia alueita, kuten terveyttä, kauppaa, turvallisuutta ja ympäristöä. Laillisen metrologian kattamat alueet riippuvat kunkin maan vastaavasta määräyksestä.

Katsotaanpa metrologian perusteita yksityiskohtaisemmin alla.

Perusasiat

Metrologian aiheena on tiedon johtaminen tietyissä mittayksiköissä, jotka sisältävät tietoa kohteen ominaisuuksista sekä prosesseista vahvistetun luotettavuuden ja tarkkuuden mukaisesti.

Metrologian välineet ymmärretään joukkona mittauslaitteita ja yleisesti hyväksyttyjä standardeja, jotka mahdollistavat niiden järkevän käytön. Standardointi ja metrologia liittyvät läheisesti toisiinsa.

Objektit

Metrologisia kohteita ovat:

1. Mikä tahansa mitattava määrä.
2. Fyysisen määrän yksikkö.
3. Mittaus.
4. Mittausvirhe.
5. Mittausmenetelmä.
6. Keinot, joilla mittaus tehdään.

Merkityskriteerit

On myös tiettyjä kriteerejä, jotka määrittävät metrologisen työn yhteiskunnallisen merkityksen. Nämä sisältävät:

1. Luotettavan ja mahdollisimman objektiivisen tiedon antaminen tehdyistä mittauksista.
2. Yhteiskunnan suojeleminen virheellisiltä mittaustuloksilta turvallisuuden takaamiseksi.

Tavoitteet

Teknisen sääntelyn ja metrologian päätavoitteet ovat:

1. Kotimaisten valmistajien tuotteiden laadun parantaminen ja kilpailukyvyn lisääminen. Tämä koskee tuotannon tehokkuuden lisäämistä, tuotteiden valmistusprosessin automatisointia ja koneistamista.
2. Venäjän teollisuuden sopeuttaminen markkinoiden yleisiin vaatimuksiin ja teknisen suunnitelman esteiden ylittäminen kaupan alalla.
3. Erilaisten resurssien säästäminen.
4. Yhteistyön tehostaminen kansainvälisillä markkinoilla.
5. Valmistettujen tuotteiden ja materiaalisuunnitelman resurssien kirjaaminen.

Tehtävät

Metrologian tehtäviin kuuluvat:

1. Mittausteorian kehittäminen.
2. Uusien mittausvälineiden ja -menetelmien kehittäminen.
3. Varmistetaan yhtenäiset mittaussäännöt.
4. Mittaustyössä käytettävien laitteiden laadun parantaminen.
5. Mittauslaitteiden sertifiointi voimassa olevien määräysten mukaisesti.
6. Metrologian pääkysymyksiä säätelevien asiakirjojen parantaminen.
7. Mittausprosessin suorittavan henkilöstön jatkokoulutus.

Erilaisia

Mittaukset luokitellaan useiden tekijöiden mukaan, nimittäin tiedonhankintatavan, muutosten luonteen, mittausinformaation määrän mukaan suhteessa normaaleihin indikaattoreihin. Tällaisia ​​ovat metrologian tyypit.

Tietojen hankintatavan mukaan erotetaan suorat ja epäsuorat sekä yhteis- ja kumulatiiviset mittaukset.

Mitkä ovat metrologian keinot?

Suorat ja epäsuorat mittaukset

Suorat viivat ymmärretään mitan ja suuruuden fyysiseksi vertailuksi. Joten esimerkiksi mitatessa kohteen pituutta viivaimella, pituusarvon kvantitatiivista ilmaisua verrataan mittauskohteeseen.

Epäsuorat mittaukset sisältävät suuren halutun arvon määrittämisen testattavaan suureen tietyllä tavalla liittyvien indikaattoreiden suorien mittausten tuloksena. Esimerkiksi, kun mitataan virran voimakkuutta ampeerimittarilla ja volttimittarilla - jännite, ottaen huomioon kaikkien määrien toiminnallisen luonteen suhde, on mahdollista laskea koko sähköpiirin teho.

Kumulatiivinen ja yhteismittaukset

Aggregaattimittauksiin kuuluu yhtälöiden ratkaiseminen järjestelmässä, joka on saatu useiden samantyyppisten suureiden samanaikaisten mittausten tuloksena. Haluttu arvo lasketaan ratkaisemalla tämä yhtälöjärjestelmä.

Yhteiset mittaukset ovat kahden tai useamman ei-samanlaisen fyysisen suuren määrittely niiden välisen suhteen laskemiseksi. Kahta viimeistä mittaustyyppiä käytetään melko usein sähkötekniikan alalla erityyppisten parametrien määrittämiseen.

Mittaustoimenpiteiden aikana tapahtuvien määrän muutosten luonteen mukaan erotetaan dynaamiset, tilastolliset ja staattiset mittaukset.

Tilastollinen

Tilastollisia mittauksia ovat mittaukset, jotka liittyvät satunnaisten prosessien merkkien, melutasojen, äänisignaalien jne. tunnistamiseen. Staattisille muutoksille on päinvastoin tunnusomaista jatkuva mitattavissa oleva arvo.

Dynaamiset mittaukset sisältävät suureiden mittaukset, joilla on taipumus muuttua metrologisen työn prosessissa. Dynaamiset ja staattiset mittaukset ovat käytännössä melko harvinaisia ​​ihanteellisessa muodossa.

Useita ja yksittäisiä

Tietomäärän mukaan mittaukset jaetaan useisiin ja yksittäisiin mittauksiin. Yksittäinen mittaus ymmärretään yhden suuren mittaukseksi. Siten mittausten määrä korreloi täysin mitattavien suureiden kanssa. Tämän tyyppisen mittauksen käyttöön liittyy merkittäviä virheitä laskennassa, joten se edellyttää aritmeettisen keskiarvon johtamista useiden metrologisten toimenpiteiden jälkeen.

Useita mittauksia kutsutaan mittauksiksi, joille on tunnusomaista, että metrologisten toimenpiteiden lukumäärä ylittää mitatut arvot. Tämän tyyppisen mittauksen tärkein etu on satunnaistekijöiden merkityksetön vaikutus virheeseen.

Absoluuttinen ja suhteellinen

Tärkeimpien metrologisten yksiköiden osalta erotetaan absoluuttiset ja suhteelliset mittaukset.

Absoluuttiset mittaukset sisältävät yhden tai useamman perussuureen käytön yhdistettynä vakiovakioon. Suhteelliset perustuvat metrologisen suuren ja homogeenisen suureen suhteeseen, jota käytetään yksikkönä.

Mitta-asteikko

Käsitteet kuten mitta-asteikko, periaatteet ja menetelmät liittyvät suoraan metrologiaan.

Mittausasteikko ymmärretään suuren systematisoituna arvojen joukkona sen fyysisessä ilmaisussa. On kätevää tarkastella mitta-asteikon käsitettä käyttämällä esimerkkinä lämpötila-asteikkoja.

Jään sulamislämpötila on lähtöpiste, ja vertailupiste on lämpötila, jossa vesi kiehuu. Yhdelle lämpötilayksikölle eli Celsius-asteille otetaan sadasosa yllä olevasta intervallista. Käytössä on myös Fahrenheit-lämpötila-asteikko, jonka lähtökohtana on jään ja ammoniakin seoksen sulamislämpötila, ja vertailupisteeksi otetaan normaali ruumiinlämpö. Yksi Fahrenheit-yksikkö on yhdeksänkymmentäkuudesosa intervallista. Tällä asteikolla jää sulaa 32 asteessa ja vesi kiehuu 212 asteessa. Siten käy ilmi, että Celsius-aste on 100 astetta ja Fahrenheit 180.

Metrologisessa järjestelmässä tunnetaan myös muun tyyppisiä asteikkoja, esimerkiksi nimet, järjestys, välit, suhteet jne.

Nimien asteikko merkitsee laadullista, mutta ei määrällistä yksikköä. Tämän tyyppisellä asteikolla ei ole alku- ja vertailupistettä eikä metrologisia yksiköitä. Esimerkki tällaisesta mittakaavasta voi olla värikartasto. Sitä käytetään visuaalisesti korreloimaan maalattu esine kartastoon sisältyvien vertailunäytteiden kanssa. Koska sävyjä voi olla monia erilaisia, vertailun tekee kokenut asiantuntija, jolla on runsaasti käytännön kokemusta tällä alalla sekä erityisiä visuaalisia kykyjä.

Tilausasteikkoa kuvaa mittausarvon arvo pisteinä ilmaistuna. Nämä voivat olla maanjäristysten asteikkoja, kappaleiden kovuutta, tuulen voimakkuutta jne.

Erojen tai intervallien asteikolla on suhteelliset nolla-arvot. Tämän asteikon välit määräytyvät sopimuksen mukaan. Tämä ryhmä sisältää pituus- ja aika-asteikot.

Suhdeasteikolla on tietty nolla-arvo ja metrologinen yksikkö määräytyy sopimuksen mukaan. Esimerkiksi massavaaka voidaan asteikoida eri tavoin, ottaen huomioon vaadittu punnitustarkkuus. Analyyttinen ja kotitalousvaaka eroavat merkittävästi toisistaan.

Johtopäätös

Näin ollen metrologia osallistuu kaikilla käytännön ja teoreettisilla ihmisen toiminnan aloilla. Rakennusteollisuudessa mittauksia käytetään tiettyjen tasojen rakenteellisten poikkeamien määrittämiseen. Lääketieteen alalla tarkkuuslaitteet mahdollistavat diagnostiset toimenpiteet, sama koskee koneenrakennusta, jossa asiantuntijat käyttävät laitteita, jotka mahdollistavat laskelmien tekemisen mahdollisimman tarkasti.

On myös erityisiä metrologiakeskuksia, jotka suorittavat teknistä sääntelyä ja toteuttavat suuria hankkeita sekä laativat määräyksiä ja suorittavat systematisointia. Tällaiset virastot laajentavat vaikutusvaltansa kaikentyyppisiin metrologisiin tutkimuksiin soveltamalla niihin vakiintuneita standardeja. Huolimatta monien metrologiassa käytettyjen indikaattoreiden tarkkuudesta, tämä tiede, kuten kaikki muut, jatkaa eteenpäin ja käy läpi tiettyjä muutoksia ja lisäyksiä.