Ce este definiția metrologiei după istorie. Ce este metrologia și de ce are nevoie umanitatea de ea? Ar trebui să se distingă termenii „măsurare”, „control”, „test” și „diagnostic”.

Metrologie- știința măsurătorilor, metodelor și mijloacelor de asigurare a unității acestora și modalități de atingere a preciziei cerute. Această definiție este dată de toate actele juridice de reglementare ruse de la GOST 16263-70 până la recomandările recent adoptate RMG 29-2013.

Dicționarul Internațional de Metrologie (VIM3) oferă o definiție mai largă a termenului „metrologie” ca știință a măsurării și aplicarea acesteia, care include toate aspectele teoretice și practice ale măsurării, indiferent de incertitudinea și domeniul de aplicare al acestora.

Referinţă. GOST 16263-70 „GSI. Metrologie. Termeni și definiții de bază” a intrat în vigoare de la 01/01/1971, înlocuit de la 01/01/2001 cu RMG 29-99 cu același nume.
RMG 29-2013 „GSI. Metrologie. Termeni și definiții de bază” - Recomandări privind standardizarea interstatală (introdus la 01.01.2015 în locul RMG 29-99). Acestea au fost actualizate și armonizate cu dicționarul VIM3-2008 (ediția a 3-a). Numele său complet este Dicționarul internațional de metrologie: de bază și concepte generaleși termeni înrudiți.

Dacă să vorbească limbaj simplu, metrologia se ocupă cu măsurarea mărimilor fizice care caracterizează tot felul de obiecte materiale, procese sau fenomene. Domeniul ei de interes include dezvoltarea și aplicarea practică a tehnologiilor, instrumentelor și echipamentelor de măsurare, precum și a mijloacelor și metodelor de prelucrare a informațiilor primite. În plus, metrologia prevede reglementarea legală a acțiunilor structuri oficialeși indivizii, într-un fel sau altul legate de implementarea măsurătorilor în activitățile lor, studiază și sistematizează experiența istorică.

Cuvântul metrologie în sine provine cuvinte grecești„metron” – măsură și „logos” – doctrină. La început, doctrina s-a dezvoltat în acest fel, ca știință a măsurilor și a relațiilor dintre diferitele valori ale măsurilor (utilizate în tari diferite), și a fost descriptiv (empiric).

Măsurătorile noilor valori moderne, extinderea intervalelor de măsurare, creșterea preciziei acestora, toate acestea contribuie la crearea cele mai noi tehnologii, standarde și instrumente de măsură (SI), îmbunătățirea modalităților de înțelegere a naturii de către om, cunoașterea caracteristicilor cantitative ale lumii înconjurătoare.

S-a stabilit că în prezent este nevoie de măsurarea a peste două mii de parametri și mărimi fizice, dar până acum, pe baza instrumentelor și metodelor disponibile, se măsoară aproximativ 800 de mărimi. Rămâne stăpânirea noilor tipuri de măsurători problemă de actualitate iar în zilele noastre. Metrologia absoarbe cele mai recente realizările științificeși ocupă un loc aparte în rândul științelor tehnice, deoarece pentru progresul științific și tehnologic și îmbunătățirea lor, metrologia trebuie să fie înaintea altor domenii ale științei și tehnologiei.

Nici un singur specialist tehnic nu se poate lipsi de cunoștințe de metrologie (aproximativ 15% din costul muncii sociale cade pe măsurători). Nicio industrie nu poate funcționa fără utilizarea sistemului său de măsurare. Pe baza măsurătorilor se realizează managementul proceselor tehnologice și controlul calității produselor. Potrivit experților din țările industriale avansate, măsurătorile și tranzacțiile aferente sunt estimate la 3-9% din produsul național brut.

Scopurile și obiectivele metrologiei

Scopurile metrologiei ca știință sunt de a asigura uniformitatea măsurătorilor (OEI); extragerea de informații cantitative despre proprietățile unui obiect, lumea înconjurătoare, despre procese cu o anumită acuratețe și fiabilitate.

Scopurile metrologiei practice sunt suportul metrologic al producției, adică. stabilirea și aplicarea fundamentelor științifice și organizatorice, mijloacelor tehnice, regulilor și normelor necesare pentru NEI și acuratețea necesară a măsurătorilor.

Sarcini de metrologie:

• implementarea politicii de stat în OEI;
• dezvoltarea unui nou și îmbunătățirea cadrului de reglementare existent pentru OEI și activități metrologice;
• formarea unităților de mărime (U), a sistemelor de unități, unificarea acestora și recunoașterea legalității;
• dezvoltarea, perfecţionarea, conţinutul, compararea şi aplicarea standardelor primare de stat ale unităţilor de mărime;
• perfecţionarea metodelor (principiilor de măsurători) de transfer a unităţilor de măsură de la etalon la obiectul măsurat;
• dezvoltarea metodelor de transfer al dimensiunilor unităților de mărime de la standardele de măsurare primare și de lucru la SI de lucru;
• menținerea Fondului Federal de Informații privind OEI și furnizarea documentelor și informațiilor conținute în acesta;
• furnizarea de servicii publice pentru INE în conformitate cu sfera de acreditare;
• stabilirea regulilor, reglementărilor pentru verificarea instrumentelor de măsurare;
• dezvoltarea, perfecţionarea, standardizarea metodelor şi SI, metode de determinare şi creştere a acurateţei acestora;
• dezvoltarea metodelor de evaluare a erorilor, a stării IM și control;
• îmbunătăţire teorie generală măsurători.

Referinţă. Sarcinile anterioare de metrologie au fost formulate în GOST 16263-70.

În conformitate cu sarcinile stabilite, metrologia este subdivizată privind metrologia teoretică, aplicată, legislativă și istorică.

Metrologie teoretică sau fundamentală se ocupă de dezvoltarea teoriei, probleme de măsurare a mărimilor, unitățile acestora, metode de măsurare. Metrologia teoretică se ocupă de problemele generale care apar la efectuarea măsurătorilor într-un anumit domeniu al tehnologiei, umaniste, și chiar la intersecția multor, uneori a celor mai diverse arii de cunoaștere. Metrologii-teoreticienii se pot ocupa, de exemplu, de măsurarea dimensiunilor liniare, volumului și gravitației în spațiul n-dimensional, pot dezvolta metode de evaluare instrumentală a intensității radiației corpurilor cosmice în raport cu condițiile zborurilor interplanetare sau pot crea tehnologii complet noi care să permită creșterea intensității procesului, a nivelului de precizie și a celorlalți parametrii tehnici implicați în acesta, etc. Într-un fel sau altul, aproape orice întreprindere din orice activitate începe cu o teorie și numai după un astfel de studiu trece în sfera de aplicare specifică.

Metrologie aplicată sau practică tratează probleme de suport metrologic, utilizarea practică a dezvoltărilor metrologiei teoretice, implementarea prevederilor metrologiei legale. Sarcina sa este de a adapta prevederile generale și calculele teoretice ale secțiunii anterioare la un sector industrial sau de înaltă specializare clar definit. problema stiintifica. Deci, dacă este necesară evaluarea rezistenței arborelui motorului, calibrați un numar mare rulmenți sau oferă, de exemplu, un control metrologic complet în proces cercetare de laborator, practicienii vor selecta tehnologia adecvată dintr-un număr mare de cele deja cunoscute, vor relua și, eventual, o vor completa în raport cu condițiile date, vor determina echipamentele și instrumentele necesare, numărul și calificarea personalului și, de asemenea, vor analiza multe alte aspecte tehnice ale unui anumit proces.

metrologia legală stabilește juridic obligatoriu și cerinte tehnice privind utilizarea standardelor, unităților de mărime, metodelor și instrumentelor de măsură menite să asigure uniformitatea măsurătorilor (UI) și acuratețea cerută a acestora. Această știință s-a născut la intersecția cunoștințelor tehnice și sociale și este concepută pentru a oferi o abordare unificată a măsurătorilor efectuate în toate domeniile fără excepție. De asemenea, metrologia legală se învecinează direct cu standardizarea, care asigură compatibilitatea tehnologiilor, instrumentelor de măsurare și a altor atribute ale suportului metrologic atât la nivel intern, cât și internațional. Domeniul de interes al metrologiei legale include lucrul cu standarde de măsurare, și probleme de verificare a instrumentelor și echipamentelor de măsurare, precum și formarea specialiștilor, precum și multe alte aspecte. Principalul document juridic care reglementează activitățile în acest domeniu este Legea Federația Rusă N 102-FZ „Cu privire la asigurarea uniformității măsurătorilor” din 26 iunie 2008. Cadrul de reglementare include și o serie de statut, reglementări și reglementări tehnice care precizează cerințele legale pentru anumite domenii și activități ale metrologilor legali.

Metrologie istorică este conceput pentru a studia și sistematiza unitățile și sistemele de măsură utilizate în trecut, suport tehnologic și instrumental pentru monitorizarea parametrilor obiectelor și proceselor fizice, aspectelor organizatorice și juridice istorice, statistici și multe altele. Această secțiune explorează, de asemenea, istoria și evoluția unităților monetare, urmărește relația dintre sistemele lor, formate în condițiile diferitelor societăți și culturi. Metrologia istorică, în paralel cu numismatica, studiază deja unitățile monetare, deoarece în perioada nașterii măsurătorilor ca atare, fundamentele elementare ale metodelor de estimare a costurilor și alți parametri care nu aveau nicio legătură cu calculele monetare s-au repetat în mare măsură.

Pe de altă parte, metrologia istorică nu este o ramură pur socială a științei, deoarece ajută adesea la refacerea tehnologiilor de măsurare pierdute, dar, cu toate acestea, relevante în prezent, urmărirea căilor de dezvoltare pe experiența trecută și prezicerea schimbărilor viitoare în acest domeniu și dezvoltarea de noi soluții de inginerie. Adesea, metodele progresive de estimare a oricăror parametri sunt dezvoltarea unora deja cunoscuți, reelaborați ținând cont de noi oportunități. stiinta modernași tehnologie. Studiul istoriei este necesar pentru a lucra cu standardele de măsurare în relație cu dezvoltarea și îmbunătățirea acestora, pentru a asigura compatibilitatea metodelor tradiționale și avansate, precum și pentru a sistematiza evoluțiile practice în vederea utilizării lor în viitor.

Extrase din istoria dezvoltării metrologiei

Pentru traducerea tuturor tipurilor de măsurători, sincronizare etc. omenirea trebuia să creeze un sistem de diverse măsurători pentru a determina volumul, greutatea, lungimea, timpul etc. Prin urmare, metrologia, ca domeniu de activitate practică, își are originea în antichitate.

Istoria metrologiei face parte din istoria dezvoltării rațiunii, a forțelor productive, a statului și a comerțului, s-a maturizat și s-a îmbunătățit odată cu acestea. Deci, deja sub Marele Duce Svyatoslav Yaroslavovich în Rus, a început să fie folosită „măsura exemplară” - „centrul de aur” a prințului. Mostrele se păstrau în biserici și mănăstiri. Sub prințul Novgorod Vsevolod, a fost prescris să se compare măsurile anual, pentru nerespectarea, a fost aplicată pedeapsa - până la pedeapsa cu moartea.

„Carta Dvinskaya” din 1560 a lui Ivan cel Groaznic a reglementat regulile pentru depozitarea și transferul dimensiunii substanțelor în vrac - caracatiță. Primele copii au fost la ordinele statului Moscova, temple și biserici. În acel moment, lucrările de supraveghere a măsurilor și verificarea acestora se desfășurau sub supravegherea cabanei Pomernaya și a Marii Vămi.

Petru I a permis ca măsurile engleze (picioare și inci) să circule în Rusia. Au fost elaborate tabele de măsuri și corelații între măsurile rusești și cele străine. Utilizarea măsurilor în comerț, în minele și fabricile miniere și în monetări era controlată. Consiliul Amiralității s-a ocupat de utilizarea corectă a goniometrelor și busolelor.

În 1736 s-a format Comisia de Greutăți și Măsuri. Măsura inițială a lungimii a fost un arshin de cupru și un sazhen de lemn. Greutate din bronz aurit - primul standard de stat legalizat. Arshinurile de fier au fost făcute din ordinul împărătesei Elisabeta Petrovna în 1858.

8 mai 1790 în Franța a adoptat ca unitate de lungime metru - o patruzeci de milioane de parte din meridianul pământului. (A fost introdus oficial în Franța prin decretul din 10 decembrie 1799.)

În Rusia, în 1835, au fost aprobate standardele de masă și lungime - lira de platină și brațul de platină (7 picioare englezești). 1841 - anul deschiderii Depozitului de greutăți și măsuri exemplare în Rusia.

La 20 mai 1875, Convenția Metrica a fost semnată de 17 state, inclusiv Rusia. Au fost create prototipuri internaționale și naționale ale kilogramului și metrului. (Pe 20 mai este sărbătorită Ziua Metrologului).

Din 1892, Depoul de greutăți și măsuri exemplare a fost condus de celebrul om de știință rus D.I. Mendeleev. Perioada 1892-1918 este de obicei numită epoca lui Mendeleev în metrologie.

În anul 1893, pe baza Depoului, a fost înființată Camera Principală de Greutăți și Măsuri - institutul metrologic, unde s-au efectuat încercări și verificare a diferitelor instrumente de măsură. (Mendeleev a condus Camera până în 1907). În prezent, este Institutul de Cercetare a Rusiei de Metrologie numit după DIMendeleev.

Pe baza Regulamentului privind greutățile și măsurile din 1899, au fost deschise alte 10 corturi de calibrare în diferite orașe ale Rusiei.

Secolul XX, cu descoperirile sale în matematică și fizică, a transformat M într-o știință a măsurării. Astăzi, starea și formarea suportului metrologic determină în mare măsură nivelul industriei, comerțului, științei, medicinei, apărării și dezvoltării statului în ansamblu.

Sistemul metric de măsuri și greutăți a fost introdus printr-un decret al Consiliului Comisarilor Poporului din RSFSR din 14 septembrie 1918 („etapa normativă” în metrologia rusă a început cu acesta). Aderarea la Convenția Internațională de Metric a avut loc în 1924, precum și crearea unui comitet de standardizare în Rusia.

1960 - A fost creat „Sistemul Internațional de Unități”. În URSS, a fost folosit din 1981 (GOST 8.417-81). 1973 - aprobat în URSS Sistemul de stat asigurarea uniformității măsurătorilor (GSI).

1993 a adoptat: prima lege a Federației Ruse „Cu privire la asigurarea uniformității măsurătorilor”, legile Federației Ruse „Cu privire la standardizare” și „Cu privire la certificarea produselor și serviciilor”. A fost stabilită răspunderea pentru încălcarea normelor legale și a cerințelor obligatorii ale standardelor în domeniul uniformității măsurătorilor și al suportului metrologic.

Metrologia (din limba greacă „Metron” – măsură, instrument de măsură și „Logos” – predare) este știința măsurătorilor, metodelor și mijloacelor de asigurare a unității lor și modalități de a obține acuratețea necesară. Subiectul metrologiei este extragerea de informații cantitative despre proprietățile obiectelor cu o anumită acuratețe și fiabilitate. Un instrument de metrologie este un set de măsurători și standarde metrologice care asigură precizia necesară.

Metrologia este formată din trei secțiuni: teoretică, aplicativă, legislativă.

Metrologia teoretică tratează aspecte fundamentale ale teoriei măsurătorilor, dezvoltarea de noi metode de măsurare, crearea de sisteme de unități de măsură și constante fizice.

Metrologia aplicată studiază problemele aplicării practice a rezultatelor dezvoltării metrologiei teoretice și juridice în diverse domenii de activitate.

Metrologia legală stabilește cerințe legale, tehnice și legale obligatorii pentru utilizarea unităților de mărime, etaloanelor, probelor etalon, metodelor și instrumentelor de măsură, având ca scop asigurarea unității și acurateței măsurătorilor în interesul societății.

Subiectul metrologiei este obținerea de informații cantitative despre proprietățile obiectelor și proceselor cu o acuratețe și fiabilitate dată.

O mărime fizică este una dintre proprietățile unui obiect (sistem, fenomen, proces) care poate fi distinsă de alte proprietăți și evaluată (măsurată) într-un fel sau altul, inclusiv cantitativ. Dacă proprietatea unui obiect (fenomen, proces) este o categorie calitativă, deoarece caracterizează trăsături distinctive prin diferența sau comunitatea sa cu alte obiecte, atunci conceptul de mărime servește la descrierea cantitativă a uneia dintre proprietățile acestui obiect. Cantitățile sunt împărțite în ideale și reale, dintre care ultimele sunt fizice și non-fizice.

Unitate de mărime fizică - o mărime fizică de mărime fixă, căreia i se atribuie în mod convențional o valoare numerică egală cu 1 și utilizată pentru a cuantifica mărimi fizice omogene cu aceasta.

Conceptul de bază al metrologiei este măsurarea. Măsurarea înseamnă găsirea empiric a valorii unei mărimi folosind mijloace tehnice speciale sau, cu alte cuvinte, un set de operații efectuate pentru a determina valoarea cantitativă a unei mărimi.

Semnificația măsurătorilor este exprimată în trei aspecte: filozofic, științific și tehnic.

Aspectul filozofic constă în faptul că măsurătorile sunt principalul mijloc de cunoaștere obiectivă a lumii înconjurătoare, cea mai importantă metodă universală de cunoaștere a fenomenelor și proceselor fizice.

Aspectul științific al măsurătorilor este că cu ajutorul măsurătorilor se realizează legătura dintre teorie și practică, fără ele fiind imposibil să se testeze ipotezele științifice și să se dezvolte știința.

Aspectul tehnic al măsurătorilor este obținerea de informații cantitative despre obiectul managementului și controlului, fără de care este imposibil să se asigure condițiile de desfășurare a procesului tehnologic, calitatea produsului și controlul eficient al procesului.

Unitatea de măsurători - starea măsurătorilor, în care rezultatele lor sunt exprimate în unități legale, iar erorile sunt cunoscute din probabilitate dată. Unitatea de măsurători este necesară pentru a putea compara rezultatele măsurătorilor efectuate în momente diferite, folosind diferite metode și instrumente de măsurare, precum și în diferite locații geografice. Unitatea măsurătorilor este asigurată de proprietățile acestora: convergența rezultatelor măsurătorilor, reproductibilitatea rezultatelor măsurătorilor și corectitudinea rezultatelor măsurătorilor.

Convergența este proximitatea rezultatelor măsurătorii obținute prin aceeași metodă, instrumente de măsurare identice și apropierea de zero a erorii de măsurare aleatoare.

Reproductibilitatea rezultatelor măsurătorilor se caracterizează prin apropierea rezultatelor măsurătorilor obținute de diferite instrumente de măsurare (desigur, aceeași precizie) prin metode diferite.

Corectitudinea rezultatelor măsurătorilor este determinată de corectitudinea atât a procedurilor de măsurare în sine, cât și de corectitudinea utilizării lor în procesul de măsurare, precum și de apropierea de zero a erorii sistematice de măsurare.

Procesul de rezolvare a oricărei probleme de măsurare include, de regulă, trei etape: pregătirea, măsurarea (experimentul) și prelucrarea rezultatelor. În procesul de efectuare a măsurării în sine, obiectul măsurării și mijloacele de măsurare sunt aduse în interacțiune.

Instrument de măsurare - un dispozitiv tehnic utilizat în măsurători și având caracteristici metrologice normalizate.

Rezultatul măsurării este valoarea unei mărimi fizice găsită prin măsurarea acesteia. În procesul de măsurare, instrumentul de măsurare, operatorul și obiectul măsurării sunt afectați de diverși factori externi, numiți mărimi fizice influențătoare.

Aceste mărimi fizice nu sunt măsurate prin măsurători, dar influențează rezultatele măsurării. Imperfecțiunea la fabricarea instrumentelor de măsurare, inexactitatea calibrării acestora, factori externi (temperatura mediu inconjurator, umiditatea aerului, vibrațiile etc.), erorile subiective ale operatorului și mulți alți factori legați de influențarea cantităților fizice sunt cauze inevitabile ale erorilor de măsurare.

Precizia măsurătorilor caracterizează calitatea măsurătorilor, reflectând apropierea rezultatelor acestora de valoarea reală a mărimii măsurate, adică. apropierea de zero erori de măsurare.

Eroare de măsurare - abaterea rezultatului măsurării de la valoarea adevărată a valorii măsurate.

Valoarea adevărată a unei mărimi fizice este înțeleasă ca o valoare care ar reflecta în mod ideal în termeni calitativi și cantitativi proprietățile corespunzătoare ale obiectului măsurat.

Postulatele de bază ale metrologiei: adevărata valoare a unei anumite mărimi există și este constantă; valoarea adevărată a mărimii măsurate nu poate fi găsită. Rezultă că rezultatul măsurării este legat matematic de valoarea măsurată printr-o dependență probabilistică.

Deoarece valoarea adevărată este valoarea ideală, valoarea reală este folosită ca fiind cea mai apropiată de aceasta. Valoarea reală a unei mărimi fizice este valoarea unei mărimi fizice găsită experimental și atât de aproape de valoarea adevărată încât poate fi folosită în schimb. În practică, media aritmetică a mărimii măsurate este luată ca valoare reală.

Având în vedere conceptul de măsurători, ar trebui să se distingă și termenii înrudiți: control, testare și diagnostic.

Control - caz special măsurare efectuată pentru a stabili conformitatea valorii măsurate cu limitele specificate.

Test - reproducerea într-o secvență dată a anumitor efecte, măsurarea parametrilor obiectului testat și înregistrarea acestora.

Diagnoza este procesul de recunoaștere a stării elementelor unui obiect la un moment dat. Pe baza rezultatelor măsurătorilor efectuate pentru parametrii care se modifică în timpul funcționării, este posibil să se prezică starea obiectului pentru o operare ulterioară.

Metrologie - știința măsurătorilor, metodelor și mijloacelor de asigurare a unității lor și modalități de a obține precizia necesară.

Metrologie teoretică (fundamentală). - o ramură a metrologiei al cărei subiect este dezvoltarea fundamentelor fundamentale ale metrologiei.

metrologia legală - o secțiune de metrologie, al cărei subiect este stabilirea cerințelor tehnice și legale obligatorii pentru utilizarea unităților de mărime fizice, etaloane, metode și instrumente de măsurare, care vizează asigurarea unității și a necesității preciziei de măsurare în interesul societății.

Metrologie practică (aplicată). - o secțiune de metrologie, al cărei subiect este aplicarea practică a dezvoltărilor metrologiei teoretice și a prevederilor metrologiei legale.

(Graneev)

Cantitate fizica - o proprietate comună calitativ pentru o varietate de obiecte și individuală din punct de vedere cantitativ pentru fiecare dintre ele.

Mărimea unei mărimi fizice - continutul cantitativ al unei proprietati (sau expresia marimii unei marimi fizice) corespunzatoare conceptului de "cantitate fizica", inerent acestui obiect .

Valoarea unei marimi fizice - aprecierea cantitativă a valorii măsurate sub forma unui anumit număr de unităţi acceptate pentru această valoare.

Unitatea de măsură a unei mărimi fizice - o mărime fizică de mărime fixă, căreia i se atribuie o valoare numerică egală cu unu și utilizată pentru a cuantifica mărimi fizice omogene cu aceasta.

La măsurare, se folosesc conceptele valorilor adevărate și reale ale unei mărimi fizice. Valoarea adevărată a unei mărimi fizice - valoarea mărimii, care caracterizează în mod ideal mărimea fizică corespunzătoare din punct de vedere calitativ și cantitativ. Valoarea reală a unei mărimi fizice este valoarea unei marimi fizice obtinuta experimental si atat de apropiata de valoarea adevarata incat poate fi folosita in locul acesteia in problema de masurare a setului.

Măsurare - aflarea valorii unei marimi fizice empiric folosind mijloace tehnice speciale.

Principalele caracteristici ale conceptului de „măsurare”:

a) este posibil să se măsoare proprietățile obiectelor de cunoaștere existente cu adevărat, adică mărimi fizice;

b) măsurarea necesită experimente, adică raționamentul teoretic sau calculele nu pot înlocui experimentul;

c) pentru efectuarea experimentelor sunt necesare mijloace tehnice speciale - instrumente de masura, adus în interacțiune cu un obiect material;

G) rezultatul măsurării este valoarea mărimii fizice.

Caracteristicile măsurătorilor: principiu și metodă de măsurători, rezultat, eroare, acuratețe, convergență, reproductibilitate, corectitudine și fiabilitate.

Principiul de măsurare - fenomenul sau efectul fizic care stau la baza măsurătorilor. De exemplu:

Metoda de masurare - o metodă sau un set de metode de comparare a mărimii fizice măsurate cu unitatea sa în conformitate cu principiul de măsurare realizat. De exemplu:

Rezultatul măsurării - valoarea unei marimi obtinuta prin masurarea acesteia.

Eroare de măsurare - abaterea rezultatului măsurării de la valoarea adevărată (reală) a mărimii măsurate.

Precizia rezultatului măsurării - una dintre caracteristicile calității măsurătorilor, reflectând apropierea de zero a erorii rezultatului măsurării.

Convergența rezultatelor măsurătorilor - apropierea între ele a rezultatelor măsurătorilor de aceeași mărime, efectuate în mod repetat prin aceleași mijloace, prin aceeași metodă în aceleași condiții și cu aceeași grijă. Convergența măsurătorilor reflectă influența erorilor aleatorii asupra rezultatului măsurării.

Reproductibilitate - apropierea rezultatelor măsurătorilor aceleiași mărimi, obținute în locuri diferite, prin metode și mijloace diferite, de către operatori diferiți, în momente diferite, dar reduse la aceleași condiții (temperatură, presiune, umiditate etc.).

corectitudinea - o caracteristică a calității măsurătorilor, care reflectă apropierea de zero a erorilor sistematice în rezultatele acestora.

Fiabilitate - o caracteristică a calității măsurătorii care reflectă încrederea în rezultatele lor, care este determinată de probabilitatea (încrederea) ca valoarea adevărată a mărimii măsurate să se încadreze în limitele specificate (încrederea).

Un set de mărimi interconectate prin dependențe formează un sistem de mărimi fizice. Unitățile care formează un sistem sunt numite unități de sistem, iar unitățile care nu sunt incluse în niciunul dintre sisteme sunt numite unități non-sistem.

În 1960 11 Conferința Generală pentru Greutăți și Măsuri a fost aprobată sistem international unități - SI, care include sistemul de unități ISS (unități mecanice) și sistemul MKSA (unități electrice).

Sistemele de unități sunt construite din unități de bază și derivate. Unitățile de bază formează un set minim de unități sursă independente, iar unitățile derivate sunt diferite combinații de unități de bază.

Tipuri și metode de măsurători

Pentru efectuarea măsurătorilor este necesar să se efectueze următoarele operații de măsurare: reproducere, comparare, conversie măsurători, scalare.

Reproducerea valorii dimensiunii specificate - operația de creare a unui semnal de ieșire cu o dimensiune dată a parametrului informativ, adică valoarea tensiunii, curentului, rezistenței etc. Această operație este implementată de un instrument de măsură - o măsură.

Comparaţie - determinarea raportului dintre mărimile omogene, realizată prin scăderea acestora. Această operație este implementată de dispozitivul de comparare (comparator).

Măsurarea transformării – operatia de conversie a semnalului de intrare in iesire, implementata de traductorul de masura.

Scalare - crearea unui semnal de ieșire care este omogen cu intrarea, a cărui dimensiune a parametrului informativ este proporțională cu K ori mărimea parametrului informativ al semnalului de intrare. Transformarea la scară este implementată într-un dispozitiv numit convertor de scară.

Clasificarea măsurătorilor:

după numărul de măsurători - singur, când măsurătorile sunt luate o singură dată și multiplu– o serie de măsurători unice ale unei mărimi fizice de aceeași dimensiune;

caracteristica de precizie - echivalent- este o serie de măsurători ale unei mărimi, realizate prin instrumente de măsurare de aceeași precizie în aceleași condiții cu aceeași grijă, și inegal când se efectuează o serie de măsurători a oricărei mărimi cu instrumente de măsură cu precizie diferită și în condiții diferite;

natura modificării în timp a valorii măsurate - static, când valoarea unei mărimi fizice este considerată neschimbată în timpul măsurării și dinamic– măsurători variate ca mărime ale unei mărimi fizice;

modul de prezentare a rezultatelor măsurătorilor - absolut măsurarea unei mărimi în unitățile sale și relativ- măsurarea modificărilor unei cantități față de valoarea cu același nume, luată ca fiind cea inițială.

metoda de obținere a rezultatului măsurării (metoda de prelucrare a datelor experimentale) - directă și indirectă, care se împart în cumulativ sau în comun.

Măsurare directă - măsurare, în care valoarea dorită a mărimii se găsește direct din datele experimentale ca urmare a măsurării. Un exemplu de măsurare directă este măsurarea unei surse de tensiune cu un voltmetru.

Măsurare indirectă - masurare in care valoarea dorita a unei marimi se gaseste pe baza unei relatii cunoscute intre aceasta marime si marimile supuse masuratorilor directe. Cu măsurarea indirectă, valoarea mărimii măsurate se obține prin rezolvarea ecuației x =F(x1, x2, x3,...., Xn), Unde x1, x2, x3,...., Xn- valorile cantităților obținute prin măsurători directe.

Un exemplu de măsurare indirectă: rezistența rezistorului R se găsește din ecuație R=U/euîn care se înlocuiesc valorile măsurate ale căderii de tensiune U peste rezistor și curentul I prin acesta.

Măsurătorile articulare - măsurători simultane a mai multor mărimi diferite pentru a găsi relația dintre ele. În acest caz, sistemul de ecuații este rezolvat

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,

unde х1 , х2 , х3 , ...., хn sunt valorile cerute; x1 , x2 , x3 , ...., xḿ ; x1΄΄, x2΄΄, x3΄΄, ...., xm΄΄; x1(n), x2(n), x3(n), ...., xm(n) - valori măsurate.

Un exemplu de măsurare în comun: determinați dependența rezistenței rezistenței de temperatura Rt = R0(1 + At + Bt2); măsurarea rezistenței unui rezistor la trei diverse temperaturi, alcătuiesc un sistem de trei ecuații, din care se găsesc parametrii R0, A și B.

Măsurătorile cumulate - măsurători simultane a mai multor mărimi cu același nume, în care se găsesc valorile dorite ale mărimilor prin rezolvarea unui sistem de ecuații compus din rezultatele măsurătorilor directe ale diferitelor combinații ale acestor mărimi.

Un exemplu de măsurare cumulativă: măsurarea rezistențelor rezistențelor conectate în triunghi prin măsurarea rezistențelor între diferite vârfuri ale triunghiului; conform rezultatelor a trei măsurători, se determină rezistențele rezistențelor.

Interacţiunea instrumentelor de măsură cu obiectul se bazează pe fenomene fizice, a cărui totalitate este principiul de măsurare , iar setul de metode de utilizare a principiului si a instrumentelor de masura se numeste metodă de măsurare .

Metode de măsurare clasificate dupa urmatoarele criterii:

conform principiului fizic care stă la baza măsurării - electric, mecanic, magnetic, optic etc.;

gradul de interacțiune dintre mijloc și obiectul măsurării - contact și non-contact;

modul de interacțiune dintre mijloc și obiectul măsurării - static și dinamic;

tip de semnale de măsurare - analogice și digitale;

organizarea compararii valorii masurate cu masura - metode de evaluare directa si comparare cu masura.

La metoda de evaluare directa (socoteală) valoarea mărimii măsurate este determinată direct de dispozitivul de citire al instrumentului de măsurare cu conversie directă, a cărui scară a fost calibrată anterior folosind o măsură multivalorică care reproduce valorile cunoscute ale mărimii măsurate. În dispozitivele de conversie directă, în timpul procesului de măsurare, operatorul compară poziția indicatorului dispozitivului de citire și scara pe care se face citirea. Măsurarea curentului cu un ampermetru este un exemplu de măsurare directă.

Metode de comparare a măsurilor - metode în care se face o comparație între valoarea măsurată și valoarea reprodusă de măsură. Comparația poate fi directă sau indirectă prin alte cantități care sunt legate în mod unic de prima. O trăsătură distinctivă a metodelor de comparare este participarea directă la procesul de măsurare a unei măsuri de mărime cunoscută, omogenă cu cea măsurată.

Grupul metodelor de comparare cu măsură include următoarele metode: zero, diferențial, substituție și coincidență.

La metoda zero măsurare, diferența dintre valoarea măsurată și valoarea cunoscută sau diferența dintre efectele produse de valorile măsurate și cunoscute este redusă la zero în timpul procesului de măsurare, care este înregistrat de un dispozitiv foarte sensibil - un indicator nul. Cu o precizie ridicată a măsurilor care reproduc o valoare cunoscută și o sensibilitate ridicată a indicatorului nul, se poate obține o precizie ridicată de măsurare. Un exemplu de aplicare a metodei nul este măsurarea rezistenței unui rezistor folosind o punte cu patru brațe, în care căderea de tensiune pe rezistor este

cu rezistență necunoscută este echilibrată de căderea de tensiune pe rezistorul de rezistență cunoscută.

La metoda diferentiala diferența dintre valoarea măsurată și măsura cunoscută, reproductibilă este măsurată cu ajutorul unui instrument de măsurare. Valoarea necunoscută se determină din valoarea cunoscută și diferența măsurată. În acest caz, echilibrarea valorii măsurate cu valoarea cunoscută nu se realizează complet, iar aceasta este diferența dintre metoda diferențială și metoda zero. Metoda diferențială poate oferi, de asemenea, o precizie ridicată de măsurare dacă valoarea cunoscută este reprodusă cu precizie ridicată și diferența dintre aceasta și valoarea necunoscută este mică.

Un exemplu de măsurare folosind această metodă este măsurarea tensiunii continue Ux utilizând un divizor de tensiune discret R U și un voltmetru V (Fig. 1). Tensiune necunoscută Ux = U0 + ΔUx, unde U0 este tensiunea cunoscută, ΔUx este diferența de tensiune măsurată.

La metoda de substitutie valoarea măsurată și valoarea cunoscută sunt conectate alternativ la intrarea dispozitivului, iar valoarea valorii necunoscute este estimată din două citiri ale dispozitivului. Cea mai mică eroare de măsurare se obține atunci când, ca urmare a selectării unei valori cunoscute, dispozitivul dă același semnal de ieșire ca și cu o valoare necunoscută. Cu această metodă, se poate obține o precizie ridicată de măsurare cu o precizie ridicată a unei măsuri de o valoare cunoscută și o sensibilitate ridicată a dispozitivului. Un exemplu al acestei metode este măsurarea precisă a unei tensiuni mici folosind un galvanometru foarte sensibil, la care este conectată mai întâi o sursă de tensiune necunoscută și se determină abaterea indicatorului, iar apoi aceeași abatere a indicatorului este realizată folosind o sursă reglabilă de tensiune cunoscută. În acest caz, tensiunea cunoscută este egală cu necunoscuta.

La metoda potrivirii măsurarea diferenței dintre valoarea măsurată și valoarea reprodusă de măsură, folosindu-se coincidența semnelor de scară sau a semnalelor periodice. Un exemplu al acestei metode este măsurarea vitezei unei piese utilizând o lampă stroboscopică intermitentă: observând poziția marcajului pe partea rotativă în momentele în care becul clipește, viteza piesei este determinată din frecvența fulgerului și decalajul marcajului.

CLASIFICAREA INSTRUMENTELOR DE MĂSURĂ

Instrument de masura (SI) - mijloace tehnice destinate măsurătorilor, caracteristicilor metrologice normalizate, reproducerii și (sau) stocării unei unități de mărime fizică, a cărei mărime se presupune a fi neschimbată (într-o eroare specificată) pentru un interval de timp cunoscut.

După scop, SI sunt împărțite în măsuri, traductoare de măsură, instrumente de măsură, instalații de măsurare și sisteme de măsurare.

Măsura - un instrument de măsurare conceput să reproducă și (sau) să stocheze o cantitate fizică de una sau mai multe dimensiuni specificate, ale cărei valori sunt exprimate în unități stabilite și sunt cunoscute cu precizia necesară. Sunt masuri:

- lipsit de ambiguitate- reproducerea unei marimi fizice de aceeasi dimensiune;

- polisemantic - reproducerea unei mărimi fizice de diferite dimensiuni;

- set de masuri- un set de masuri de marimi diferite ale aceleiasi marimi fizice, destinate utilizarii practice atat individual cat si in diverse combinatii;

- magazin de masura - un set de măsuri combinate structural într-un singur dispozitiv, în care există dispozitive pentru conectarea lor în diferite combinații.

traductor de masura - un instrument tehnic cu caracteristici metrologice normative, care este utilizat pentru a converti valoarea măsurată într-o altă valoare sau un semnal de măsurare convenabil pentru prelucrare. Această transformare trebuie să fie efectuată cu o precizie dată și să ofere relația funcțională necesară între valorile de ieșire și de intrare ale convertorului.

Traductoarele de măsurare pot fi clasificate după:

dupa natura transformarii se disting urmatoarele tipuri de traductoare de masura: marimi electrice la electrice, magnetice la electrice, neelectrice la electrice;

loc în circuitul de măsurare și funcțiile fac distincția între convertoarele primare, intermediare, de scară și de transmisie.

Aparat de măsură - un instrument de măsurare conceput pentru a obține valorile mărimii fizice măsurate în intervalul specificat.

Instrumentele de măsurare sunt împărțite în:

conform formei de înregistrare a valorii măsurate - la analog și digital;

aplicație - ampermetre, voltmetre, frecvențemetre, fazatoare, osciloscoape etc.;

scop - instrumente pentru măsurarea mărimilor fizice electrice și neelectrice;

acţiune - integrare şi rezumare;

metoda de indicare a valorilor măsurate - afișare, semnalizare și înregistrare;

metoda de conversie a valorii măsurate - evaluare directă (conversie directă) și comparație;

metoda de aplicare și proiectare - panou, portabil, staționar;

protecție împotriva efectelor condițiilor externe - obișnuit, umiditate, gaz, praf, etanșat, rezistent la explozie etc.

Configurații de măsurare - un set de măsuri combinate funcțional, instrumente de măsurare, traductoare de măsurare și alte dispozitive, concepute pentru a măsura una sau mai multe mărimi fizice și situate într-un singur loc.

sistem de masurare - un set de măsuri combinate funcțional, instrumente de măsurare, traductoare de măsurare, calculatoare și alte mijloace tehnice plasate în diferite puncte ale unui obiect controlat pentru a măsura una sau mai multe mărimi fizice inerente acestui obiect și pentru a genera semnale de măsurare în diferite scopuri. În funcție de scop, sistemele de măsurare se împart în informații, control, management etc.

Complex de măsurare și calcul - un set integrat funcțional de instrumente de măsurare, calculatoare și dispozitive auxiliare, concepute pentru a îndeplini o sarcină specifică de măsurare ca parte a unui sistem de măsurare.

În funcție de funcțiile metrologice, SI sunt împărțite în standarde și instrumente de măsură de lucru.

Unitate standard de mărime fizică - un instrument de măsurare (sau un set de instrumente de măsurare) conceput pentru a reproduce și (sau) a stoca o unitate și a transfera dimensiunea acesteia la instrumente de măsurare inferioare conform schemei de verificare și aprobat ca standard în modul prescris.

Instrument de masura de lucru - acesta este un instrument de măsurare utilizat în practica de măsurare și care nu este asociat cu transferul de unități de mărime a mărimii fizice către alte instrumente de măsurare.

CARACTERISTICI METROLOGICE ALE INSTRUMENTELOR DE MĂSURĂ

Caracteristica metrologică a instrumentului de măsură - o caracteristică a uneia dintre proprietățile unui instrument de măsurare care afectează rezultatul și eroarea măsurătorilor acestuia. Se numesc caracteristici metrologice stabilite prin documente normative si tehnice caracteristici metrologice standardizate, iar cele determinate experimental caracteristicile metrologice reale.

Funcția de conversie (caracteristica de conversie statică) – dependenta functionala intre parametrii informativi ai semnalelor de iesire si de intrare ai instrumentului de masura.

eroare SI - cea mai importantă caracteristică metrologică, definită ca diferența dintre indicarea unui instrument de măsură și valoarea adevărată (reală) a mărimii măsurate.

sensibilitate SI - proprietatea unui instrument de măsurare, determinată de raportul dintre modificarea semnalului de ieșire al acestui instrument și modificarea valorii măsurate care o provoacă. Distingeți sensibilitatea absolută și relativă. Sensibilitatea absolută este determinată de formulă

Sensibilitate relativă - conform formulei

,

unde ΔY este modificarea semnalului de ieșire; ΔX este modificarea valorii măsurate, X este valoarea măsurată.

Valoarea diviziunii la scară ( constanta instrumentului ) – diferența de valoare a unei cantități corespunzătoare a două mărci adiacente pe scara SI.

Pragul de sensibilitate - cea mai mică valoare modificări ale unei mărimi fizice, pornind de la care aceasta poate fi măsurată prin acest mijloc. Pragul de sensibilitate în unități ale valorii de intrare.

Interval de măsurare - intervalul de valori în care sunt normalizate limitele de eroare admisibile ale SI. Valorile mărimii care limitează intervalul de măsurare de jos și de sus (stânga și dreapta) sunt numite respectiv de jos și de sus limita de masurare. Se numește intervalul scalei instrumentului, limitat de valorile inițiale și finale ale scalei interval de indicație.

Variația indicațiilor - cea mai mare variație a semnalului de ieșire al dispozitivului în condiții externe constante. Este o consecință a frecării și a jocului în nodurile dispozitivelor, a histerezii mecanice și magnetice a elementelor etc.

Variație de ieșire - este diferența dintre valorile semnalului de ieșire corespunzătoare aceleiași valori reale a cantității de intrare atunci când se apropie încet din stânga și dreapta de valoarea selectată a cantității de intrare.

caracteristici dinamice, adică caracteristicile proprietăților (elementelor) inerțiale ale dispozitivului de măsurare, care determină dependența semnalului de ieșire MI de mărimile variabile în timp: parametrii semnalului de intrare, mărimile de influență externe, sarcina.

CLASIFICAREA ERORILOR

Procedura de măsurare constă din următoarele etape: acceptarea modelului obiect de măsurare, selectarea metodei de măsurare, selectarea SI și efectuarea unui experiment pentru obținerea rezultatului. Ca urmare, rezultatul măsurării diferă de valoarea adevărată a mărimii măsurate cu o anumită sumă, numită eroare măsurători. Măsurarea poate fi considerată finalizată dacă se determină valoarea măsurată și grad posibil abaterea sa de la valoarea adevărată.

Conform metodei de exprimare, erorile instrumentelor de măsură se împart în absolute, relative și reduse.

Eroare absolută - Eroarea SI, exprimată în unități ale mărimii fizice măsurate:

Eroare relativă - Eroarea SI exprimată ca raport dintre eroarea absolută a instrumentului de măsurare și rezultatul măsurătorilor sau valoarea reală a mărimii fizice măsurate:

Pentru un dispozitiv de măsurare, γrel caracterizează eroarea într-un punct dat de pe scară, depinde de valoarea mărimii măsurate și are cea mai mică valoare la sfârșitul scalei dispozitivului.

Eroare redusă - eroare relativă, exprimată ca raport dintre eroarea absolută a instrumentului de măsurare și valoarea acceptată condiționat a mărimii, care este constantă pe întregul interval de măsurare sau pe o parte a intervalului:

unde Хnorm este o valoare de normalizare, adică o valoare setată, în raport cu care se calculează eroarea. Valoarea de normalizare poate fi limita superioară a măsurătorilor SI, domeniul de măsurare, lungimea scalei etc.

Datorită motivului și condițiilor pentru apariția erorilor instrumentelor de măsurare, acestea sunt împărțite în principale și suplimentare.

Eroarea principală este eroarea SI, care sunt în conditii normale Operațiune.

Eroare suplimentară - componentă a erorii MI, apărută în plus față de eroarea principală din cauza abaterii oricăreia dintre mărimile care influențează de la valoarea sa normală sau din cauza depășirii intervalului normal de valori.

Limita erorii de bază admisibile - cea mai mare eroare de bază la care instrumentul de măsurare poate fi recunoscut ca fiind adecvat și aprobat pentru utilizare conform specificațiilor.

Limita erorii suplimentare admisibile - aceasta este cea mai mare eroare suplimentară la care instrumentul de măsurare poate fi permis să fie utilizat.

O caracteristică generalizată a acestui tip de instrumente de măsurare, de regulă, care reflectă nivelul de precizie a acestora, determinat de limitele erorilor de bază și suplimentare permise, precum și alte caracteristici care afectează precizia, se numește clasa de precizie SI.

eroare sistematica - componentă a erorii unui instrument de măsură, luată ca o constantă sau în schimbare regulată.

Eroare aleatorie - componentă a erorii SI care variază aleatoriu.

Domnișoare – erori grave asociate cu erori ale operatorului sau nesocotite pentru influențe externe.

În funcție de valoarea valorii măsurate, erorile MI sunt împărțite în aditive, independent de valoarea valorii de intrare X, și multiplicative - proporționale cu X.

Eroare de aditiv Δadd nu depinde de sensibilitatea dispozitivului și are valoare constantă pentru toate valorile mărimii de intrare X din domeniul de măsurare. Exemplu: eroare zero, eroare de discretitate (cuantizare) în dispozitivele digitale. Dacă dispozitivul are doar o eroare aditivă sau depășește semnificativ alte componente, atunci limita erorii de bază admisibile este normalizată sub forma unei erori reduse.

Eroare de multiplicare depinde de sensibilitatea dispozitivului și variază proporțional cu valoarea curentă a variabilei de intrare. Dacă dispozitivul are doar o eroare multiplicativă sau este semnificativă, atunci limita erorii relative admisibile este exprimată ca eroare relativă. Clasa de precizie a unui astfel de SI este desemnată printr-un singur număr plasat într-un cerc și egal cu limita erorii relative admisibile.

În funcție de influența naturii modificării valorii măsurate, erorile MI sunt împărțite în statice și dinamice.

Erori statice - eroarea SI utilizată în măsurarea unei mărimi fizice, luată ca constantă.

Eroare dinamică - Eroare MI care apare la măsurarea unei mărimi fizice în schimbare (în procesul de măsurare), care este o consecință a proprietăților inerțiale ale SI.

ERORI SISTEMATICE

În funcție de natura modificării, erorile sistematice sunt împărțite în constante (reținând mărimea și semnul) și variabile (modificări conform unei anumite legi).

În funcție de cauzele de apariție, erorile sistematice sunt împărțite în metodologice, instrumentale și subiective.

Erori metodologice apar din cauza imperfecțiunii, a incompletității justificărilor teoretice ale metodei de măsurare adoptate, a utilizării unor ipoteze și ipoteze simplificatoare în derivarea formulelor aplicate, din cauza alegerii greșite a mărimilor măsurate.

În cele mai multe cazuri, erorile metodologice sunt sistematice și uneori aleatorii (de exemplu, când coeficienții ecuațiilor de lucru ale metodei de măsurare depind de condițiile de măsurare care se modifică aleatoriu).

Erori instrumentale sunt determinate de proprietățile SI utilizat, influența acestora asupra obiectului de măsurare, tehnologie și calitatea producției.

Erori subiective sunt cauzate de starea operatorului care efectuează măsurătorile, poziția sa în timpul lucrului, imperfecțiunea organelor de simț, proprietățile ergonomice ale instrumentelor de măsură - toate acestea afectează precizia vederii.

Găsirea cauzelor și speciilor dependenta functionala vă permite să compensați eroarea sistematică prin introducerea de corecții adecvate (factori de corecție) în rezultatul măsurării.

ERORI ALEATORII

O descriere completă a unei variabile aleatoare și, prin urmare, eroarea, este legea distribuției sale, care determină natura apariției diferitelor rezultate ale măsurătorilor individuale.

În practica măsurătorilor electrice, există diverse legi de distribuție, dintre care unele sunt discutate mai jos.

legea normală distribuţie (legea Gauss). Această lege este una dintre cele mai comune legi de distribuție a erorilor. Acest lucru se explică prin faptul că, în multe cazuri, eroarea de măsurare se formează sub acțiunea unui set mare de cauze diferite, independente unele de altele. Pe baza teoremei limitei centrale a teoriei probabilităților, rezultatul acestor cauze va fi o eroare distribuită conform legii normale, cu condiția ca niciuna dintre aceste cauze să nu fie semnificativ predominantă.

Distribuția normală a erorilor este descrisă de formula

unde ω(Δx) - densitatea probabilității de eroare Δx; σ[Δx] - abaterea standard a erorii; Δxc - componenta sistematică a erorii.

Forma legii normale este prezentată în fig. 1a pentru două valori ale lui σ[Δx]. Deoarece

Apoi legea distribuției componentei aleatoare a erorii

are aceeași formă (Fig. 1b) și este descrisă prin expresie

unde este abaterea standard a componentei aleatorii a erorii; = σ [∆x]

Orez. Fig. 1. Distribuția normală a erorii de măsurare (a) și componenta aleatorie a erorii de măsurare (b)

Astfel, legea de distribuție a erorii Δx diferă de legea de distribuție a componentei aleatoare a erorii doar printr-o deplasare de-a lungul axei absciselor cu valoarea componentei sistematice a erorii Δхс.

Din teoria probabilității se știe că aria de sub curba densității probabilității caracterizează probabilitatea unei erori. Din Fig. 1, b se poate observa că probabilitatea R apariția unei erori în intervalul ± la mai mare decât la (zonele care caracterizează aceste probabilități sunt umbrite). Aria totală sub curba de distribuție este întotdeauna 1, adică probabilitatea totală.

Luând în considerare acest lucru, se poate susține că erorile ale căror valori absolute depășesc apar cu o probabilitate egală cu 1 - R, care pentru este mai mic decât pentru . Prin urmare, cu cât apar erori mai mici, cu atât mai puțin mari, cu atât măsurătorile sunt mai precise. Astfel, abaterea standard poate fi utilizată pentru a caracteriza acuratețea măsurătorilor:

Legea distribuției uniforme. Dacă eroarea de măsurare cu aceeași probabilitate poate lua orice valoare care nu depășește anumite limite, atunci o astfel de eroare este descrisă de o lege de distribuție uniformă. În acest caz, densitatea probabilității de eroare ω(Δx) este constantă în interiorul acestor limite și este egală cu zero în afara acestor limite. Legea distribuției uniforme este prezentată în fig. 2. Analitic, se poate scrie astfel:

Pentru –Δx1 ≤ Δx ≤ + Δx1;

Fig 2. Legea distribuției uniforme

Cu o astfel de lege de distribuție, eroarea de la frecare în suporturile dispozitivelor electromecanice, reziduurile neexcluse ale erorilor sistematice și eroarea de discretizare în dispozitivele digitale sunt în bună concordanță.

Legea distribuției trapezoidale. Această distribuție este reprezentată grafic în Fig. 3, A. O eroare are o astfel de lege de distribuție dacă este formată din două componente independente, fiecare dintre ele având o lege de distribuție uniformă, dar lățimea intervalului de legi uniforme este diferită. De exemplu, atunci când două traductoare de măsurare sunt conectate în serie, dintre care unul are o eroare distribuită uniform în intervalul ±Δx1, iar celălalt distribuit uniform în intervalul ± Δx2, eroarea totală de conversie va fi descrisă printr-o lege de distribuție trapezoidală.

Legea distribuției triunghiulare (legea lui Simpson). Această distribuție (vezi Fig. 3, b) este un caz special de trapezoidal, când componentele au aceleași legi uniforme distributie.

Legile distribuției bimodale.În practica măsurătorilor, există legi de distribuție bimodală, adică legi de distribuție care au două maxime ale densității de probabilitate. În legea distribuției bimodale, care poate fi în dispozitivele care au o eroare de la reacția mecanismelor cinematice sau de la histerezis atunci când piesele dispozitivului inversează magnetizarea.

Fig.3. Trapezoidal (A)și triunghiular (b) legi de distribuție

Abordare probabilistă a descrierii erorilor. Estimări punctuale ale legilor de distribuție.

Când, când observațiile repetate de aceeași valoare constantă sunt efectuate cu aceeași grijă și în aceleași condiții, obținem rezultate. diferit unul de celălalt, aceasta indică prezența unor erori aleatorii în ele. Fiecare astfel de eroare apare ca urmare a influenței simultane a multor perturbații aleatorii asupra rezultatului observației și este ea însăși variabilă aleatorie. În acest caz, este imposibil să preziceți rezultatul unei observații individuale și să îl corectați prin introducerea unei corecții. Se poate afirma doar cu un anumit grad de certitudine că adevărata valoare a mărimii măsurate se află în împrăștierea rezultatelor observaționale de la n>.m la Xn. ah unde xtt. La<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

În practică, toate rezultatele măsurătorilor și erorile aleatoare sunt cantități discrete, adică cantități xi, ale căror valori posibile sunt separabile unele de altele și pot fi numărate. Când se folosesc variabile aleatoare discrete, se pune problema găsirii estimărilor punctuale pentru parametrii funcțiilor lor de distribuție pe baza mostre - o serie de valori xi luate de o variabilă aleatorie x în n experimente independente. Eșantionul utilizat trebuie să fie reprezentant(reprezentant), adică ar trebui să reprezinte destul de bine proporțiile populației generale.

Estimarea parametrului este numită punct, dacă este exprimat ca un singur număr. Problema găsirii estimărilor punctuale este un caz special al problemei statistice a găsirii estimărilor pentru parametrii funcției de distribuție a unei variabile aleatoare pe baza unui eșantion. Spre deosebire de parametrii înșiși, estimările lor punctuale sunt variabile aleatorii, iar valorile lor depind de cantitatea de date experimentale și de lege

distribuție - din legile distribuției variabilelor aleatoare în sine.

Estimările punctuale pot fi consistente, impartiale și eficiente. Bogat numită estimare, care, odată cu creșterea dimensiunii eșantionului, tinde probabil către valoarea adevărată a unei caracteristici numerice. imparțial se numește estimare, a cărei așteptare matematică este egală cu caracteristica numerică estimată. Cel mai efectiv luați în considerare cea a „mai multor estimări imparțiale posibile, care are cea mai mică varianță. Cerința de imparțialitate nu este întotdeauna rezonabilă în practică, deoarece o estimare cu o prejudecată mică și o varianță mică poate fi preferabilă unei estimări nepărtinitoare cu o variație mare. În practică, nu este întotdeauna posibil să se satisfacă toate aceste trei cerințe simultan, dar alegerea unei evaluări ar trebui să fie precedată de o analiză critică a acesteia din toate punctele de vedere enumerate.

Cea mai comună metodă de obținere a estimatorilor este metoda probabilității maxime, care conduce la estimatori asimptotic imparțiali și eficienți cu o distribuție aproximativ normală. Alte metode includ metodele momentelor și ale celor mai mici pătrate.

Estimarea punctuală a MO a rezultatului măsurării este medie aritmetică valoare măsurată

Pentru orice lege de distribuție, este un estimator consistent și imparțial, precum și cel mai eficient în ceea ce privește criteriul celor mai mici pătrate.

Estimarea punctuală a varianței, determinată de formulă

este imparțial și consecvent.

RMS a unei variabile aleatoare x este definită ca rădăcina pătrată a varianței. În consecință, estimarea acesteia poate fi găsită luând rădăcina estimării varianței. Totuși, această operație este o procedură neliniară, ceea ce duce la o prejudecată în estimarea astfel obținută. Pentru a corecta estimarea RMS se introduce un factor de corecție k(n), care depinde de numărul de observații n. Se schimbă de la

k(3) = 1,13 până la k(∞) ≈ 1.03. Estimarea abaterii standard

Estimările obținute ale MO și SD sunt variabile aleatoare. Acest lucru se manifestă prin faptul că la repetarea unei serii de n observații se vor obține estimări diferite și de fiecare dată. Este oportun să se estimeze dispersia acestor estimări folosind RMS Sx Sσ.

Estimarea RMS a mediei aritmetice

Estimarea RMS a abaterii standard

Rezultă că eroarea relativă în determinarea abaterii standard poate fi

cotat ca

.

Depinde numai de curtoză și de numărul de observații din eșantion și nu depinde de abaterea standard, adică de acuratețea cu care sunt făcute măsurătorile. Datorită faptului că un număr mare de măsurători sunt efectuate relativ rar, eroarea în determinarea σ poate fi destul de semnificativă. În orice caz, este mai mare decât eroarea datorată deviației estimării datorată extragerii rădăcinii pătrate și eliminată de factorul de corecție k(n). În acest sens, în practică, distorsiunea în estimarea RMS a observațiilor individuale este neglijată și este determinată de formula

adică luați în considerare k(n)=1.

Uneori, se dovedește a fi mai convenabil să folosiți următoarele formule pentru a calcula estimările RMS ale observațiilor individuale și rezultatul măsurării:

Estimările punctuale ale altor parametri de distribuție sunt utilizate mult mai rar. Estimările coeficientului de asimetrie și curtoză se găsesc prin formule

Definiția dispersiei estimărilor coeficientului de asimetrie și curtozei este descrisă prin diverse formule în funcție de tipul de distribuție. O scurtă trecere în revistă a acestor formule este dată în literatură.

Abordare probabilistă a descrierii erorilor aleatorii.

Centru și momente de distribuție.

Ca rezultat al măsurării, valoarea mărimii măsurate se obține sub forma unui număr în unitățile de mărime acceptate. Eroarea de măsurare este, de asemenea, exprimată convenabil ca număr. Totuși, eroarea de măsurare este o variabilă aleatoare, a cărei descriere exhaustivă poate fi doar legea distribuției. Din teoria probabilității se știe că legea distribuției poate fi caracterizată prin caracteristici numerice (numere non-aleatoare), care sunt folosite pentru cuantificarea erorii.

Principalele caracteristici numerice ale legilor de distribuție sunt așteptarea și dispersia matematică, care sunt determinate de expresiile:

Unde M- simbolul așteptării matematice; D- simbolul variației.

Așteptarea matematică a erorii măsurătorile este o valoare non-aleatorie, în raport cu care se împrăștie alte valori ale erorilor în măsurători repetate. Așteptările matematice caracterizează componenta sistematică a erorii de măsurare, adică M [Δх]=ΔxC. Ca caracteristică numerică a erorii

M [Δx] indică părtinirea rezultatelor măsurătorii în raport cu valoarea adevărată a valorii măsurate.

Dispersia erorilor D [Δх] caracterizează gradul de dispersie (împrăștiere) a valorilor individuale de eroare în raport cu așteptarea matematică. Deoarece împrăștierea are loc din cauza componentei aleatorii a erorii, atunci .

Cu cât dispersia este mai mică, cu atât răspândirea este mai mică, cu atât măsurătorile sunt mai precise. Prin urmare, dispersia poate servi ca o caracteristică a preciziei măsurătorilor. Totuși, varianța este exprimată în unități de eroare la pătrat. Prin urmare, ca o caracteristică numerică a preciziei măsurătorii, folosim abaterea standard cu semn pozitiv și exprimată în unități de eroare.

De obicei, atunci când efectuează măsurători, ei se străduiesc să obțină un rezultat al măsurării cu o eroare care nu depășește valoarea admisă. Cunoașterea doar a abaterii standard nu permite găsirea erorii maxime care poate apărea în timpul măsurătorilor, ceea ce indică posibilitățile limitate ale unei astfel de caracteristici de eroare numerică precum σ[Δx] . Mai mult, în diferite condiții de măsurare, atunci când legile de distribuție a erorilor pot diferi unele de altele, eroarea Cu o variație mai mică poate lua valori mai mari.

Valorile maxime ale erorii depind nu numai de σ[Δx] , dar şi asupra formei legii distribuţiei. Când distribuția erorii este teoretic nelimitată, de exemplu, cu o lege de distribuție normală, eroarea poate fi de orice valoare. În acest caz, se poate vorbi doar de un interval dincolo de care eroarea nu va depăși cu o oarecare probabilitate. Acest interval se numește interval de încredere, caracterizarea probabilității sale - probabilitatea de încredere, iar limitele acestui interval sunt valorile de încredere ale erorii.

În practica măsurătorilor, se folosesc diverse valori ale probabilității de încredere, de exemplu: 0,90; 0,95; 0,98; 0,99; 0,9973 și 0,999. Intervalul de încredere și nivelul de încredere sunt alese în funcție de condițiile specifice de măsurare. Deci, de exemplu, cu o distribuție normală a erorilor aleatoare cu o abatere standard, este adesea folosit un interval de încredere de la până, pentru care probabilitatea de încredere este egală cu

0,9973. O astfel de probabilitate de încredere înseamnă că, în medie, din 370 de erori aleatoare, o singură eroare în valoare absolută va fi

Deoarece în practică numărul măsurătorilor individuale depășește rar câteva zeci, apariția chiar și a unei erori aleatorii mai mare decât

Un eveniment puțin probabil, prezența a două astfel de erori este aproape imposibilă. Acest lucru ne permite să afirmăm cu un motiv suficient că toate erorile posibile de măsurare aleatoare distribuite conform legii normale practic nu depășesc valoarea absolută (regula „trei sigma”).

În conformitate cu GOST, intervalul de încredere este una dintre principalele caracteristici ale preciziei măsurătorii. Prezentul standard stabilește una dintre formele de prezentare a rezultatului măsurătorii sub următoarea formă: x; Δx de la Δxn la Δxin1; R , unde x - rezultatul măsurării în unități ale mărimii măsurate; Δx, Δxн, Δxв - respectiv, eroarea de măsurare cu limitele sale inferioare și superioare în aceleași unități; R - probabilitatea cu care eroarea de măsurare se află în aceste limite.

GOST permite, de asemenea, alte forme de prezentare a rezultatului măsurării, care diferă de forma de mai sus prin faptul că indică separat caracteristicile componentelor sistematice și aleatorii ale erorii de măsurare. Totodată, pentru eroarea sistematică sunt indicate caracteristicile probabilistice ale acesteia. Sa observat deja că uneori eroarea sistematică trebuie estimată din punct de vedere probabilistic. În acest caz, principalele caracteristici ale erorii sistematice sunt М [Δхс], σ [Δхс] și intervalul său de încredere. Separarea componentelor sistematice și aleatorii ale erorii este recomandabilă dacă rezultatul măsurării va fi utilizat în prelucrarea ulterioară a datelor, de exemplu, la determinarea rezultatului măsurătorilor indirecte și evaluarea acurateții acestuia, la însumarea erorilor etc.

Oricare dintre formele de prezentare a rezultatului măsurătorii furnizate de GOST trebuie să conțină datele necesare, pe baza cărora poate fi determinat intervalul de încredere pentru eroarea rezultatului măsurării. În cazul general, se poate stabili un interval de încredere dacă se cunosc forma legii distribuției erorilor și principalele caracteristici numerice ale acestei legi.

________________________

1 Δxн și Δxв trebuie indicate cu semnele lor. În cazul general |Δxн| poate să nu fie egal cu |Δxв|. Dacă marjele de eroare sunt simetrice, adică |Δxн| = |Δxv| = Δx, atunci rezultatul măsurării poate fi scris astfel: x ±Δx; P.

DISPOZITIVE ELECTROMECANICE

Un dispozitiv electromecanic include un circuit de măsurare, un mecanism de măsurare și un dispozitiv de citire.

Dispozitive magnetoelectrice.

Dispozitivele magnetoelectrice constau dintr-un mecanism de măsurare magnetoelectric cu un dispozitiv de citire și un circuit de măsurare. Aceste aparate sunt utilizate pentru măsurarea curenților și tensiunilor continue, a rezistențelor, a cantității de energie electrică (galvanometre și coulombmetre balistice), precum și pentru a măsura sau indica curenți și tensiuni mici (galvanometre). În plus, dispozitivele magnetoelectrice sunt folosite pentru înregistrarea cantităților electrice (dispozitive de autoînregistrare și galvanometre cu osciloscop).

Cuplul din mecanismul de măsurare al unui dispozitiv magnetoelectric apare ca urmare a interacțiunii câmpului magnetic al unui magnet permanent și câmpului magnetic al unei bobine cu curentul. Se folosesc mecanisme magnetoelectrice cu bobină mobilă și magnet mobil. (Cel mai comun cu bobina mobilă).

Avantaje: sensibilitate ridicată, autoconsum redus de energie, caracteristică de conversie statică nominală liniară și stabilă α=f(I), nicio influență a câmpurilor electrice și influență redusă a câmpurilor magnetice (datorită unui câmp destul de puternic în spațiul de aer (0,2 - 1,2 T)).

Dezavantaje: capacitate scăzută de suprasarcină de curent, complexitate relativă și cost ridicat, răspund doar la curent continuu.

Dispozitive electrodinamice (ferodinamice).

Dispozitivele electrodinamice (ferodinamice) constau dintr-un mecanism de măsurare electrodinamic (ferodinamic) cu un dispozitiv de citire și un circuit de măsurare. Aceste aparate sunt utilizate pentru măsurarea curenților și tensiunilor continue și alternative, a puterii în circuitele de curent continuu și alternativ, a unghiului de fază între curenții și tensiunile alternative. Instrumentele electrodinamice sunt cele mai precise instrumente electromecanice pentru circuitele de curent alternativ.

Cuplul în mecanismele de măsurare electrodinamică și ferodinamică apare ca urmare a interacțiunii câmpurilor magnetice ale bobinelor fixe și mobile cu curenții.

Avantaje: funcționează atât pe curent continuu, cât și pe curent alternativ (până la 10 kHz) cu o precizie ridicată și o stabilitate ridicată a proprietăților lor.

Dezavantaje: mecanismele de măsurare electrodinamică au o sensibilitate scăzută în comparație cu mecanismele magnetoelectrice. Prin urmare, au un consum mare de energie proprie. Mecanismele de măsurare electrodinamică au o capacitate scăzută de suprasarcină a curentului, sunt relativ complexe și costisitoare.

Mecanismul de măsurare ferodinamic diferă de mecanismul electrodinamic prin faptul că bobinele sale fixe au un circuit magnetic din material de tablă moale magnetic, ceea ce face posibilă creșterea semnificativă a fluxului magnetic și, în consecință, a cuplului. Cu toate acestea, utilizarea unui miez feromagnetic duce la erori cauzate de influența acestuia. În același timp, mecanismele de măsurare ferodinamice sunt puțin afectate de câmpurile magnetice externe.

Dispozitive electromagnetice

Dispozitivele electromagnetice constau dintr-un mecanism de măsurare electromagnetic cu un dispozitiv de citire și un circuit de măsurare. Ele sunt utilizate pentru a măsura curentul alternativ și continuu și tensiunile, pentru a măsura frecvența și defazarea între curent alternativ și tensiune. Datorită costului relativ scăzut și a performanțelor satisfăcătoare, dispozitivele electromagnetice constituie cea mai mare parte a întregului parc de instrumente a panoului.

Cuplul din aceste mecanisme apare ca urmare a interacțiunii unuia sau mai multor miezuri feromagnetice ale părții mobile și câmpul magnetic al bobinei, prin înfășurarea căreia curge curent.

Avantaje: simplitate a designului și cost redus, fiabilitate ridicată în funcționare, capacitatea de a rezista la suprasarcini mari, capacitatea de a lucra atât în ​​circuite de curent continuu, cât și în curent alternativ (până la aproximativ 10 kHz).

Dezavantaje: precizie scăzută și sensibilitate scăzută, influență puternică asupra funcționării câmpurilor magnetice externe.

dispozitive electrostatice.

Baza dispozitivelor electrostatice este un mecanism de măsurare electrostatic cu un dispozitiv de citire. Ele sunt utilizate în principal pentru măsurarea tensiunilor AC și DC.

Cuplul în mecanismele electrostatice apare ca urmare a interacțiunii a două sisteme de conductoare încărcate, dintre care unul este mobil.

Dispozitive de inducție.

Dispozitivele de inducție constau dintr-un mecanism de măsurare inductiv cu un dispozitiv de citire și un circuit de măsurare.

Principiul de funcționare al mecanismelor de măsurare inductivă se bazează pe interacțiunea fluxurilor magnetice ale electromagneților și curenților turbionari induși de fluxurile magnetice într-o piesă mobilă realizată sub forma unui disc de aluminiu. În prezent, din dispozitivele cu inducție se folosesc contoare de energie electrică în circuite de curent alternativ.

Se numește abaterea rezultatului măsurării de la valoarea adevărată a mărimii măsurate Eroare de măsurare. Eroarea de măsurare Δx = x - xi, unde x este valoarea măsurată; xi este adevărata valoare.

Deoarece valoarea adevărată este necunoscută, în practică eroarea de măsurare este estimată pe baza proprietăților instrumentului de măsurare, a condițiilor experimentului și a analizei rezultatelor. Rezultatul obținut diferă de valoarea adevărată, prin urmare, rezultatul măsurării este valoros numai dacă se dă o estimare a erorii în valoarea obținută a mărimii măsurate. Mai mult decât atât, cel mai adesea ele determină nu o eroare specifică a rezultatului, dar gradul de nefiabilitate- limitele zonei în care se află eroarea.

Conceptul este adesea folosit "precizia măsurării", - un concept care reflectă apropierea rezultatului măsurării de valoarea adevărată a mărimii măsurate. Precizia mare de măsurare corespunde unei erori reduse de măsurare.

ÎN oricare dintre numărul dat de valori poate fi aleasă ca principale, dar în practică se aleg valorile care pot fi reproduse și măsurate cu cea mai mare precizie. În domeniul ingineriei electrice, marimile principale sunt lungimea, masa, timpul și puterea curentului electric.

Dependența fiecărei mărimi derivate de cele principale este afișată prin dimensiunea acesteia. Dimensiunea cantității este un produs al desemnărilor cantităților de bază ridicate la puterile corespunzătoare și este caracteristica sa calitativă. Dimensiunile mărimilor sunt determinate pe baza ecuațiilor corespunzătoare ale fizicii.

Mărimea fizică este dimensional, dacă dimensiunea sa include cel puţin una dintre mărimile de bază ridicate la o putere diferită de zero. Majoritatea mărimilor fizice sunt dimensionale. Cu toate acestea, există fără dimensiuni cantități (relative), care sunt raportul unui fizic dat cantități la cel cu același nume, folosit ca inițială (referință). Mărimile adimensionale sunt, de exemplu, raportul de transformare, atenuarea etc.

Mărimile fizice, în funcție de setul de mărimi pe care le pot avea atunci când se schimbă într-un interval limitat, se împart în continue (analogice) și cuantificate (discrete) ca mărime (nivel).

Valoare analogică poate avea un număr infinit de dimensiuni într-un interval dat. Acesta este numărul copleșitor de mărimi fizice (tensiune, puterea curentului, temperatură, lungime etc.). Cuantizat magnitudinea are doar un set numărabil de dimensiuni în intervalul dat. Un exemplu de astfel de cantitate poate fi o sarcină electrică mică, a cărei dimensiune este determinată de numărul de sarcini electronice incluse în ea. Dimensiunile unei cantități cuantificate pot corespunde doar anumitor niveluri - niveluri de cuantizare. Se numește diferența dintre două niveluri de cuantizare adiacente etapă de cuantizare (cuantică).

Valoarea unei marimi analogice este determinata prin masurare cu o eroare inevitabila. O mărime cuantificată poate fi determinată prin numărarea cuantelor sale dacă acestea sunt constante.

Mărimile fizice pot fi constante sau variabile în timp. Când se măsoară o mărime constantă de timp, este suficient să se determine una dintre valorile ei instantanee. Variabilele în timp pot avea o natură cvasi-deterministă sau aleatorie a schimbării.

Cvasi-determinist cantitate fizica - cantitate pentru care se cunoaște tipul de dependență de timp, dar parametrul măsurat al acestei dependențe este necunoscut. mărime fizică aleatorie - o cantitate a cărei mărime se modifică aleatoriu în timp. Ca un caz special al cantităților variabile în timp, se pot evidenția cantități discrete în timp, adică cantități ale căror dimensiuni sunt diferite de zero doar în anumite momente în timp.

Mărimile fizice sunt împărțite în active și pasive. Valori active(de exemplu, forța mecanică, EMF a unei surse de curent electric) sunt capabile să creeze semnale de informații de măsurare fără surse de energie auxiliare (vezi mai jos). Cantități pasive(de exemplu, masa, rezistența electrică, inductanța) nu pot genera ele însele semnale de informații de măsurare. Pentru a face acest lucru, ele trebuie activate folosind surse de energie auxiliare, de exemplu, la măsurarea rezistenței unui rezistor, trebuie să curgă un curent prin acesta. În funcție de obiectele de studiu, se vorbește de mărimi electrice, magnetice sau neelectrice.

Se numește o mărime fizică căreia, prin definiție, i se atribuie o valoare numerică egală cu unu unitate de mărime fizică. Mărimea unei unități a unei mărimi fizice poate fi oricare. Cu toate acestea, măsurătorile trebuie făcute în unități general acceptate. Comunitatea unităţilor la scară internaţională este stabilită prin acorduri internaţionale. Unități de mărimi fizice, conform cărora a fost introdus sistemul internațional de unități (SI) pentru utilizare obligatorie în țara noastră.

Când se studiază obiectul de studiu, este necesar să se aloce cantități fizice pentru măsurători, ținând cont de scopul măsurării, care se reduce la studiul sau evaluarea oricăror proprietăți ale obiectului. Deoarece obiectele reale au un set infinit de proprietăți, pentru a obține rezultate de măsurare adecvate scopului măsurătorilor, anumite proprietăți ale obiectelor care sunt semnificative pentru scopul ales sunt evidențiate ca mărimi măsurate, adică ele aleg model de obiect.

STANDARDIZARE

Sistemul de standardizare de stat (DSS) din Ucraina este reglementat în principalele standarde pentru acesta:

DSTU 1.0 - 93 DSS. Dispoziții de bază.

DSTU 1.2 - 93 DSS. Procedura de elaborare a standardelor de stat (naționale).

DSTU 1.3 - 93 DSS. Procedura de elaborare a construcției, prezentarea, proiectarea, aprobarea, aprobarea, desemnarea și înregistrarea caietului de sarcini.

DSTU 1.4 - 93 DSS. Standardele întreprinderii. Dispoziții de bază.

DSTU 1.5 - 93 DSS. Prevederi de bază pentru construcția, prezentarea, proiectarea și conținutul standardelor;

DSTU 1.6 - 93 DSS. Procedura de înregistrare de stat a standardelor industriale, a standardelor de parteneriate și comunități științifice, tehnice și inginerești (uniuni).

DSTU 1.7 - 93 DSS. Reguli și metode de adoptare și aplicare a standardelor internaționale și regionale.

Organismele de standardizare sunt:

Organ executiv central în domeniul standardizării DKTRSP

Consiliul Standardelor

Comitete tehnice pentru standardizare

Alte entități care se ocupă de standardizare.

Clasificarea documentelor normative și a standardelor care funcționează în Ucraina.

Documente normative internaționale, standarde și recomandări.

Stat. Standardele ucrainene.

Standardele republicane ale fostei RSS Ucrainene, aprobate înainte de 08/01/91.

Setarea documentelor Ucrainei (KND și R)

Stat. Clasificatori ai Ucrainei (DK)

Standarde și specificații industriale ale fostei URSS, aprobate înainte de 01/01/92 cu perioade de valabilitate extinse.

Standardele industriale ale Ucrainei înregistrate în UkrNDISSI

Specificații înregistrate de organele teritoriale de standardizare ale Ucrainei.

Fără instrumente de măsurare și metode de aplicare a acestora, progresul științific și tehnologic ar fi imposibil. În lumea modernă, oamenii nu se pot descurca fără ele nici măcar în viața de zi cu zi. Prin urmare, un astfel de strat extins de cunoștințe nu ar putea fi sistematizat și format ca unul complet.Doar pentru a determina această direcție, se folosește conceptul de „metrologie”. Ce sunt instrumentele de măsurare din punct de vedere al cunoașterii științifice? Se poate spune că acesta este subiectul cercetării, dar activitățile specialiștilor din acest domeniu au neapărat un caracter practic.

Conceptul de metrologie

Într-o perspectivă generală, metrologia este adesea considerată ca un set de cunoștințe științifice despre mijloacele, metodele și metodele de măsurare, care include și conceptul de unitate a acestora. Pentru a reglementa aplicarea practică a acestor cunoștințe, există o agenție federală pentru metrologie, care gestionează tehnic proprietatea în domeniul metrologiei.

După cum puteți vedea, măsurarea este esențială pentru conceptul de metrologie. În acest context, măsurarea înseamnă obținerea de informații despre subiectul cercetării - în special, informații despre proprietăți și caracteristici. O condiție obligatorie este tocmai modalitatea experimentală de obținere a acestor cunoștințe cu ajutorul instrumentelor metrologice. De asemenea, trebuie luat în considerare faptul că metrologia, standardizarea și certificarea sunt strâns legate între ele și numai în combinație pot oferi informații practic valoroase. Deci, dacă metrologia se ocupă de probleme de dezvoltare, atunci standardizarea stabilește forme și reguli uniforme pentru aplicarea acelorași metode, precum și pentru înregistrarea caracteristicilor obiectelor în conformitate cu standardele specificate. În ceea ce privește certificarea, aceasta urmărește determinarea conformității obiectului studiat cu anumiți parametri prevăzuți de standarde.

Scopurile și obiectivele metrologiei

Metrologia se confruntă cu mai multe sarcini importante care sunt în trei domenii - teoretic, legislativ și practic. Pe măsură ce cunoștințele științifice se dezvoltă, obiectivele din diferite direcții sunt complementare și ajustate reciproc, dar, în general, sarcinile metrologiei pot fi reprezentate după cum urmează:

• Formarea sistemelor de unitati si caracteristici de masura.
• Dezvoltarea cunoștințelor teoretice generale despre măsurători.
• Standardizarea metodelor de măsurare.
• Aprobarea standardelor de metode de măsurare, măsuri de verificare și mijloace tehnice.
• Studiul sistemului de măsuri în contextul unei perspective istorice.

Unitatea de măsură

Nivelul de bază de standardizare înseamnă că rezultatele măsurătorilor efectuate sunt reflectate în formatul aprobat. Adică, caracteristica de măsurare este exprimată în forma acceptată. Mai mult, acest lucru se aplică nu numai anumitor valori de măsurare, ci și erorilor care pot fi exprimate ținând cont de probabilități. Unitatea metrologică există pentru a putea compara rezultatele care au fost efectuate în diferite condiții. Mai mult, în fiecare caz, metodele și mijloacele trebuie să rămână aceleași.

Dacă luăm în considerare conceptele de bază ale metrologiei în ceea ce privește calitatea obținerii rezultatelor, atunci principala va fi acuratețea. Într-un fel, este interconectat cu eroarea, care denaturează citirile. Tocmai pentru a crește acuratețea, măsurătorile în serie sunt utilizate în diferite condiții, datorită cărora se poate obține o imagine mai completă a subiectului de studiu. Un rol semnificativ în îmbunătățirea calității măsurătorilor îl joacă și măsurile preventive care vizează verificarea mijloacelor tehnice, testarea de noi metode, analiza standardelor etc.

Principii și metode de metrologie

Pentru a realiza măsurători de înaltă calitate, metrologia se bazează pe câteva principii de bază, inclusiv următoarele:

• Principiul Peltier, axat pe determinarea energiei absorbite în timpul fluxului de radiații ionizante.
• Principiul Josephson, pe baza căruia se fac măsurători de tensiune într-un circuit electric.
• Principiul Doppler, care oferă o măsurare a vitezei.
• Principiul gravitației.

Pentru aceste și alte principii, a fost dezvoltată o bază largă de metode prin care se efectuează cercetări practice. Este important de luat în considerare că metrologia este știința măsurătorilor, care sunt susținute de instrumente aplicate. Dar mijloacele tehnice, pe de altă parte, se bazează pe principii și metode teoretice specifice. Dintre cele mai comune metode, se poate evidenția metoda de evaluare directă, măsurarea masei pe o scară, înlocuirea, comparația etc.

Instrumente de masura

Unul dintre cele mai importante concepte ale metrologiei este un mijloc de măsurare. De regulă, care reproduce sau stochează o anumită cantitate fizică. În procesul de aplicare, examinează obiectul, comparând parametrul identificat cu cel de referință. Instrumentele de măsurare reprezintă un grup extins de instrumente cu multe clasificări. După proiectarea și principiul de funcționare, de exemplu, se disting convertoare, dispozitive, senzori, dispozitive și mecanisme.

Configurația de măsurare este un tip relativ modern de dispozitiv folosit de metrologie. Care este această setare în practică de utilizare? Spre deosebire de cele mai simple scule, instalația este o mașină în care este prevăzută o gamă întreagă de componente funcționale. Fiecare dintre ei poate fi responsabil pentru una sau mai multe măsuri. Un exemplu sunt goniometrele cu laser. Ele sunt folosite de constructori pentru a determina o gamă largă de parametri geometrici, precum și pentru calculul prin formule.

Ce este o eroare?

Eroarea ocupă, de asemenea, un loc considerabil în procesul de măsurare. În teorie, este considerat ca unul dintre conceptele de bază ale metrologiei, reflectând în acest caz abaterea valorii obţinute de la cea adevărată. Această abatere poate fi aleatorie sau sistematică. În dezvoltarea instrumentelor de măsurare, producătorii includ de obicei o anumită incertitudine în lista de caracteristici. Datorită fixării posibilelor limite ale abaterilor în rezultate, putem vorbi despre fiabilitatea măsurătorilor.

Dar nu numai eroarea determină posibile abateri. Incertitudinea este o altă caracteristică pe care metrologia o ghidează în acest sens. Ce este incertitudinea de măsurare? Spre deosebire de eroare, practic nu funcționează cu valori exacte sau relativ precise. Indică doar o îndoială cu privire la un anumit rezultat, dar, din nou, nu determină intervalele de abateri care ar putea provoca o astfel de atitudine față de valoarea obținută.

Varietăți de metrologie după aplicație

Metrologia într-o formă sau alta este implicată în aproape toate sferele activității umane. În construcții, aceleași instrumente de măsură sunt folosite pentru a fixa abaterile structurilor de-a lungul planurilor, în medicină sunt utilizate pe baza celor mai precise echipamente, în inginerie mecanică, specialiștii folosesc și dispozitive care permit determinarea caracteristicilor cu cele mai mici detalii. Proiectele de specialitate mai mari sunt realizate de Agenția de Reglementare Tehnică și Metrologie, care, în același timp, menține o bancă de standarde, stabilește reglementări, realizează catalogarea etc. Acest organism acoperă în diferite grade toate domeniile cercetării metrologice, extinzându-le standardele aprobate.

Concluzie

În metrologie, există standarde, principii și metode de măsurare stabilite anterior și neschimbate. Dar există și o serie de zone ale sale care nu pot rămâne neschimbate. Precizia este una dintre caracteristicile cheie pe care le oferă metrologia. Ce este acuratețea în contextul unei proceduri de măsurare? Aceasta este o valoare care depinde în mare măsură de mijloacele tehnice de măsurare. Și tocmai în acest domeniu, metrologia se dezvoltă dinamic, lăsând în urmă instrumente învechite, ineficiente. Dar acesta este doar unul dintre cele mai izbitoare exemple în care această zonă este actualizată în mod regulat.

În acest articol vom afla ce este metrologia. Progresul științific și tehnologic este destul de greu de imaginat fără metode și instrumente de măsură. Chiar și în multe probleme interne, nu ne putem lipsi de ele. Din acest motiv, un astfel de corp de cunoștințe la scară largă și cuprinzătoare nu ar putea rămâne fără sistematizare și separare într-o zonă separată a științei. Această direcție științifică este numită metrologie. Ea explică diferitele mijloace de măsurare din punct de vedere științific. Acesta este subiectul cercetării în metrologie. Cu toate acestea, activitățile metrologilor includ și o componentă practică.

Ce este metrologia

Dicționarul internațional al termenilor de bază și generali în metrologie definește acest concept ca știința măsurătorilor. Metrologia, precum și orice tip de măsurători, joacă un rol semnificativ în aproape toate domeniile activității umane. Se aplică absolut peste tot, inclusiv controlul producției, controlul calității mediului, securității și sănătății, precum și evaluarea materialelor, produselor alimentare, produselor pentru comerț echitabil și protecția consumatorilor. Care este baza metrologiei?

Conceptul de „infrastructură metrologică” este destul de des folosit. Se aplică capacităților de măsurare ale unei regiuni sau ale unei țări în ansamblu și implică funcționarea serviciilor de verificare și etalonare, laboratoare și institute metrologice, precum și gestionarea și organizarea unui sistem de metrologie.

Noțiuni de bază

Conceptul de „metrologie” este cel mai des folosit într-un sens generalizat, adică nu numai aspectele teoretice, ci și practice ale sistemului de măsurare. Dacă doriți să specificați domeniul de aplicare, de obicei sunt utilizate următoarele concepte.

Metrologie generală

Ce este acest tip de metrologie? Se ocupă de probleme care sunt comune tuturor domeniilor măsurătorilor metrologice. Metrologia generală se ocupă de aspecte practice și teoretice care afectează unitățile de măsură, și anume structura sistemului de unități, precum și conversia unităților de măsură în formule. Ea se ocupă și de problema erorilor de măsurare, a instrumentelor de măsurare și a proprietăților metrologice. Destul de des, metrologia generală este numită și științifică. Metrologia generală acoperă diverse domenii, de exemplu:

Metrologie industrială

Ce se folosește metrologia în industrie? Acest domeniu de știință se ocupă de măsurătorile producției, precum și de asigurarea calității. Principalele probleme cu care se confruntă metrologia industrială sau tehnică sunt intervalele și procedurile de calibrare, controlul echipamentelor de măsurare, verificarea procesului de măsurare etc. Destul de des, acest concept este folosit în descrierea activităților metrologice din sectorul industrial.

metrologia legală

Acest termen este inclus în lista cerințelor obligatorii din punct de vedere tehnic. Organizațiile aferente domeniului metrologiei legale sunt angajate în verificarea implementării acestor cerințe pentru a determina fiabilitatea și corectitudinea procedurilor de măsurare efectuate. Acest lucru se aplică domeniilor publice precum sănătatea, comerțul, securitatea și mediul. Domeniile acoperite de metrologia legală depind de reglementările respective pentru fiecare țară în parte.

Să ne uităm la elementele de bază ale metrologiei mai detaliat mai jos.

Bazele

Subiectul metrologiei este derivarea de informații în anumite unități de măsură, care să conțină informații despre proprietățile obiectului în cauză, precum și despre procese, conform fiabilității și acurateței stabilite.

Mijloacele de metrologie sunt înțelese ca un set de instrumente de măsură și standarde general acceptate care permit utilizarea rațională a acestora. Standardizarea și metrologia sunt strâns legate.

Obiecte

Obiectele de metrologie includ:

1. Orice cantitate care este măsurată.
2. Unitatea de măsură fizică.
3. Măsurare.
4. Eroare de măsurare.
5. Metoda de măsurători.
6. Mijloacele prin care se face măsurarea.

Criterii de semnificație

Există, de asemenea, anumite criterii care determină semnificația socială a lucrărilor metrologice. Acestea includ:

1. Furnizarea de informații fiabile și maxim obiective despre măsurătorile efectuate.
2. Protecția societății împotriva rezultatelor de măsurare incorecte pentru a asigura siguranța.

Goluri

Principalele obiective ale reglementării tehnice și ale metrologiei sunt:

1. Îmbunătățirea calității produselor producătorilor autohtoni și creșterea competitivității acestora. Aceasta se referă la creșterea eficienței producției, automatizarea și mecanizarea procesului de creare a produselor.
2. Adaptarea industriei ruse la cerințele generale ale pieței și depășirea barierelor planului tehnic în domeniul comerțului.
3. Economisirea resurselor de diferite tipuri.
4. Creșterea eficienței cooperării pe piața internațională.
5. Păstrarea evidenței produselor fabricate și a resurselor din planul de materiale.

Sarcini

Sarcinile metrologiei includ:

1. Dezvoltarea teoriei măsurătorii.
2. Dezvoltarea de noi mijloace și metode de măsurare.
3. Asigurarea regulilor de măsurare uniforme.
4. Îmbunătățirea calității echipamentelor utilizate pentru măsurarea lucrărilor.
5. Certificarea echipamentelor pentru măsurători conform reglementărilor în vigoare.
6. Îmbunătățirea documentelor care reglementează principalele probleme ale metrologiei.
7. Formarea continuă a personalului care asigură procesul de măsurare.

feluri

Măsurătorile sunt clasificate în funcție de o serie de factori, și anume, după metoda de obținere a informațiilor, după natura modificărilor, după cantitatea de informații pentru măsurare, în raport cu indicatorii normali. Acestea sunt tipurile de metrologie.

După modul în care se obțin informațiile, se disting măsurători directe și indirecte, precum și măsurători comune și cumulate.

Care sunt mijloacele de metrologie?

Măsurători directe și indirecte

Liniile drepte sunt înțelese ca o comparație fizică a măsurării și mărimii. Deci, de exemplu, atunci când se măsoară lungimea unui obiect folosind o riglă, expresia cantitativă a valorii lungimii este comparată cu subiectul măsurii.

Măsurătorile indirecte presupun stabilirea valorii dorite a cantității ca urmare a măsurătorilor directe a unor indicatori legați într-un anumit mod de cantitatea testată. De exemplu, atunci când se măsoară puterea curentului cu un ampermetru și cu un voltmetru - tensiune, ținând cont de relația dintre natura funcțională a tuturor cantităților, este posibil să se calculeze puterea întregului circuit electric.

Măsurătorile cumulate și comune

Măsurătorile agregate presupun rezolvarea ecuațiilor dintr-un sistem obținute ca urmare a măsurătorilor mai multor mărimi de același tip simultan. Valoarea dorită se calculează prin rezolvarea acestui sistem de ecuații.

Măsurătorile în comun reprezintă definiția a două sau mai multe mărimi fizice nesimilare pentru a calcula relația dintre ele. Ultimele două tipuri de măsurători sunt destul de des folosite în domeniul ingineriei electrice pentru a determina diferite tipuri de parametri.

După natura modificărilor cantității în timpul procedurilor de măsurare, se disting măsurători dinamice, statistice și statice.

Statistic

Măsurătorile statistice sunt cele care sunt asociate cu identificarea semnelor proceselor aleatorii, nivelurilor de zgomot, semnalelor sonore etc. Schimbările statice, dimpotrivă, sunt caracterizate de o valoare măsurabilă constantă.

Măsurătorile dinamice includ măsurători ale cantităților care tind să se modifice în procesul de lucru metrologic. Măsurătorile dinamice și statice sunt destul de rare în practică într-o formă ideală.

Multiplu si singur

În funcție de cantitatea de informații, măsurătorile sunt împărțite în multiple și unice. O singură măsurătoare este înțeleasă ca o măsurătoare a unei mărimi. Astfel, numărul de măsurători este pe deplin corelat cu mărimile care sunt măsurate. Utilizarea acestui tip de măsurare este asociată cu erori semnificative în calcul, prin urmare, implică derivarea mediei aritmetice după mai multe proceduri metrologice.

Măsurătorile multiple se numesc măsurători, care se caracterizează printr-un exces al numărului de operații metrologice față de valorile măsurate. Principalul avantaj al acestui tip de măsurare este influența nesemnificativă a factorilor aleatori asupra erorii.

Absolut și relativ

În raport cu principalele unități metrologice, se disting măsurătorile absolute și relative.

Măsurătorile absolute implică utilizarea uneia sau mai multor mărimi de bază, cuplate cu o constantă. Cele relative se bazează pe raportul dintre o mărime metrologică și una omogenă, folosită ca unitate.

Scala de măsurare

Concepte precum scara de măsurare, principiile și metodele sunt direct legate de metrologie.

Scara de măsurare este înțeleasă ca un set sistematizat de valori ale unei mărimi în expresia sa fizică. Este convenabil să luăm în considerare conceptul unei scale de măsurare folosind scările de temperatură ca exemplu.

Temperatura de topire a gheții este punctul de pornire, iar punctul de referință este temperatura la care fierbe apa. Pentru o unitate de temperatură, adică grade Celsius, se ia o sutime din intervalul de mai sus. Există, de asemenea, o scală de temperatură Fahrenheit, al cărei punct de pornire este temperatura de topire a unui amestec de gheață și amoniac, iar temperatura normală a corpului este luată ca punct de referință. O unitate Fahrenheit este o nouăzeci și șase dintr-un interval. Pe această scară, gheața se topește la 32 de grade, iar apa fierbe la 212. Astfel, se dovedește că intervalul Celsius este de 100 de grade, iar Fahrenheit 180.

În sistemul de metrologie sunt cunoscute și alte tipuri de cântare, de exemplu, denumiri, ordine, intervale, rapoarte etc.

Scara numelor implică o unitate calitativă, dar nu cantitativă. Acest tip de scară nu are un punct inițial și de referință, precum și unități metrologice. Un exemplu de astfel de scară poate fi un atlas de culori. Este folosit pentru a corela vizual un obiect pictat cu mostrele de referință incluse în atlas. Deoarece poate exista o mare varietate de nuanțe, comparația ar trebui făcută de un specialist experimentat, care are o experiență practică bogată în acest domeniu, precum și abilități vizuale speciale.

Scala de comandă se caracterizează prin valoarea valorii măsurate, exprimată în puncte. Acestea pot fi solzi de cutremure, duritatea corpurilor, puterea vântului etc.

Scara diferențelor sau a intervalelor are valori relative zero. Intervalele pe această scară sunt stabilite prin acord. Acest grup include scale de lungime și timp.

Scara raportului are o valoare specifică zero, iar unitatea metrologică se determină prin acord. Cântarul de masă, de exemplu, poate fi gradat în diferite moduri, ținând cont de precizia de cântărire necesară. Scalele analitice și cele de uz casnic diferă semnificativ una de cealaltă.

Concluzie

Astfel, metrologia ia parte în toate domeniile practice și teoretice ale activității umane. În industria construcțiilor, măsurătorile sunt utilizate pentru a determina abaterile structurale în anumite planuri. În domeniul medical, echipamentele de precizie permit proceduri de diagnosticare, același lucru este valabil și pentru inginerie mecanică, unde specialiștii folosesc dispozitive care fac posibilă efectuarea de calcule cu acuratețe maximă.

Există și centre speciale de metrologie care realizează reglementări tehnice și realizează proiecte de anvergură, precum și stabilesc reglementări și realizează sistematizare. Astfel de agenții își extind influența asupra tuturor tipurilor de studii metrologice, aplicând standarde stabilite acestora. În ciuda acurateții multor indicatori utilizați în metrologie, această știință, ca toate celelalte, continuă să avanseze și suferă anumite modificări și completări.