Вероятностное описание погрешностей измерения, страница 4


Стандартизация – установление в государственном порядке строго определенных норм качества, форм и размеров изделий, обязательных для разных изготовителей.

1. Общие сведения о метрологии и электроизмерениях

“Надо измерять всё измеряемое и делать измеримым то, что пока ещё не поддаётся измерению.”                                                                           Г. Галилей.

“Искусство измерения является могущественным оружием, созданным человеческим разумом для проникновения в законы природы.”

1.1 Что такое измерение?

«Измерение есть процесс получения информации, заключающийся в сравнении опытным путём измеряемых и известных величин или сигналов, выполнении логических операций и представления информации в числовой форме».

Объект измерения – физическая величина (ФВ). ФВ – свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам (физическим системам, их состояниям и происходящим в них процессам), но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Из определения измерения следует, что для получения измерительной информации необходимо сравнить измерительную величину с физически однородной ей величиной известного размера. Для числового представления результата сравнения используется единица измерения.

Единица измерения – это физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное единице. Тогда результат измерения:

Q / [q] = a,

где Q – измеряемая величина; [q] – единица измерения; а – числовое значение измеряемой величины, выраженное в принятых единицах измерения. Q = a [q] – основное уравнение измерения.

Истинное значение физической величины – значение ФВ, которое идеальным образом отображало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта.

Действительное значение ФВ – значение ФВ, найденное экспериментальным путём, и настолько приближённое к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.

1.2 Средства измерения и их основные характеристики

Средства измерения (ГОСТ 16263-70) – технические средства, используемые при измерениях и имеющих метрологические характеристики.

Метрологические характеристики – свойства средств измерений, которые позволяют судить об их пригодности для измерения определённой физической величины в заданном диапазоне её значений и с заданной точностью.

По характеру участия в процессе измерения все средства можно разделить на четыре основные группы:

1) Мера – средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины данного размера. Бывают однозначные, многозначные наборы мер.

 


2) Измерительный преобразователь (ИП) – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.

     t°                 R                 U                Ug               N                                

5

 

4

 

3

 

2

 

1

 


R – сопротивление; Ug – усиленное напряжение; N – цифровой код

3) Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

4) Информационно – измерительные системы (ИИС) – совокупность технических средств в блочно-модульном исполнении, объединённых общим алгоритмом функционирования, обладающих нормированными метрологическими характеристиками и предназначенные для получения измерительной информации непосредственно от объекта, её преобразования, передачи, хранения, обработки и выдачи в виде, удобном для восприятия оператором или ввода в систему автоматического управления.

Характеристики средств измерения

1) Точность – степень приближения результатов измерения, полученных с помощью данных средств измерения, к истинному значению измеряемой величины. Точность характеризуется погрешностью измерений.

2) Чувствительность – отношение изменения величины на выходе к вызывающему его изменению входной (измеряемой) величины. Различают абсолютную (S) и относительную (S0), которые определяются так:

;     ,

где Dy – изменение величины на выходе; x – измеряемая величина; Dx – изменение измеряемой величины.

3) Порог чувствительности – воздействие на входе ИП, которые вызывают на входе минимально обнаруживаемый эффект.

4) Полной динамической характеристикой любого средства измерения является дифференциальным уравнение, связывающее входную и выходную величины.

5) Полоса частот измерения, время измерения.

6) Надежность – свойство сохранять нормируемые метрологические характеристики в определенных условиях эксплуатации.

7) Динамический диапазон измеряемых величин.

8) Потребление энергии.

9) Стабильность.

10) Габариты, масса.

11) Стоимость.

1.3. Государственная система обеспечения единства измерений

Когда все результаты выражены в узаконенных единицах, погрешности изменений известны с заданной вероятностью. Единство измерений обеспечивается единообразием средств измерений и правильной методикой выполнения изменения. Единообразие средств измерений – такое их состояние, когда они все проградуированы в узаконенных единицах и их метрологические свойства соответствуют нормам.

Поверкой средств измерений называется определение метрологическим органом погрешностей средства измерений и установление его пригодности измерений.

Все средства измерения делятся на эталоны, образцовые и рабочие средства.