Метрологія, стандартизація, сертифікація
Метрологія - наука про вимірювання, методи і засоби забезпечення їх єдності та способи досягнення необхідної точності.
Терміни та визначення в галузі метрології наведені в МІ 2247-98, які вийшли на заміну ГОСТ 16263-70.
Фізичні величини властиві матеріальним об'єктам, що вивчаються в природних і технічних науках.
Фізична величина - властивість, загальна в якісному відношенні багатьом фізичним об'єктам, але в кількісному відношенні індивідуальне для кожного об'єкта (довжина, маса, температура і т. Д.).
Розмір фізичної величини - кількісна визначеність фізичної величини, притаманна конкретному матеріальному об'єкту, системі, явищу або процесу.
Значення фізичної величини - вираз фізичної величини у вигляді деякого числа прийнятих для неї одиниць. Абстрактне число, що входить в значення фізичної величини, називається числовим значенням. Наприклад, діаметр отвору - 10 мм.
Справжнє значення фізичної величини - значення фізичної величини, отримане експериментальним шляхом і настільки близьке до істинного значення, що в поставленої вимірювальної задачі може бути використано замість нього. При технічних вимірюваннях значення фізичної величини, знайдене з допустимою за технічними вимогами похибкою, приймається за дійсне значення.
Істинне значення фізичної величини - значення фізичної величини, яке ідеальним чином характеризувало б в якісному і кількісному відношенні відповідну фізичну величину.
Одиниця виміру фізичної величини - фізична величина фіксованого розміру, якої умовно присвоєно числове значення, рівне одиниці, і застосовується для кількісного вираження однорідних з нею фізичних величин.
Шкала вимірювань фізичної величини - упорядкована сукупність значень величини, що служить вихідною основою для вимірювань даної величини.
Типи шкал вимірювань:
- шкали найменувань характеризуються оцінкою еквівалентності різних якісних проявів властивості (наприклад, шкали кольорів);
- шкали порядку описують властивості величин, упорядкованих за зростанням або зменшенням оцінюється властивості, характерна відсутність одиниці виміру (шкали вимірювання землетрусів, ступеня хвилювання моря);
- умовні шкали - шкали величин, вихідні значення яких виражені в умовних одиницях (шкали найменувань і порядку);
- шкали інтервалів (різниць) описують властивості величин не тільки за допомогою відносин еквівалентності і порядку, а й із застосуванням відносин підсумовування і пропорційності інтервалів (різниць) між кількісними проявами властивості; шкали мають умовно вбрання початок - нульову точку і одиниці вимірювань (літочислення з різних календарів, температурні шкали);
- шкали відносин описують властивості величин, для прояву яких застосовні логічні відносини еквівалентності, порядку і пропорційності; в шкалах існує природний нуль і встановлюється одиниця виміру (шкали маси і термодинамічної температури, електромагнітних хвиль);
- абсолютні шкали мають всі ознаки шкал відносин і додатково мають природно однозначне визначення одиниці виміру, характерні для відносних одиниць: коефіцієнти підсилення, послаблення, корисної дії.
Міжнародна система СІ
Система фізичних величин - сукупність фізичних величин, утворена відповідно до прийнятих принципів.
Основна величина - величина, що входить в систему і умовно прийнята в якості незалежної величини (м, кг, з, ампер, кельвін, моль, кандела).
Похідна величина - величина, що входить в систему і визначається через основні величини цієї системи (м / с).
Система СІ - єдина міжнародна система одиниць, була прийнята на ХІ Генеральної конференції з мір та ваг в 1960 р В РФ СІ діє з 1.01.1982 р
В якості одиниці вимірювання довжини в системі СІ прийнятий метр. 17-я Генеральна конференція мір і ваг, що проходила в 1983 році, прийняла ухвалу метра.
Метр - це довжина шляху, що проходить у вакуумі світлом за 1/299792458 частку секунди.
Одиницею виміру плоского кута є радіан, який дорівнює куту між двома радіусами кола, довжина дуги між якими дорівнює радіусу.
У машинобудуванні застосовуються частинні одиниці (одиниці, в ціле число разів менші системної або позасистемної одиниці): лінійні одиниці - міліметри і мікрометри; кутові одиниці - градуси, мінути і секунди.
Справжній розмір - розмір, отриманий в результаті обробки, виготовлення, значення якого нам не відомо, хоча воно і існує.
Дійсний розмір - розмір, встановлений вимірюванням з допустимою похибкою.
Лінійний розмір (розмір) - числове значення лінійної величини в метрах або його частинах.
Кутовий розмір - кут між двома поверхнями або осями в радіанах, градусах, хвилинах або секундах. Окремий випадок - відхилення від прямого кута або точність розташування зубів зубчастого колеса в мікрометрів.
Вимірювання фізичної величини - сукупність операцій із застосування технічного засобу, що зберігає одиницю фізичної величини, що забезпечують знаходження співвідношення вимірюваної величини з її одиницею і отримання значення цієї величини. Модель вимірювання:
Контроль - окремий випадок вимірювання, при якому встановлюється відповідність фізичної величини допускаються граничних значень.
За способом отримання результату встановлені різні види вимірювань.
Пряме вимірювання - вимірювання, при якому шукане значення величини знаходять безпосередньо.
Непряме вимір - визначення шуканого значення фізичної величини на підставі результатів прямих вимірювань інших фізичних величин, функціонально пов'язаних з шуканої величиною.
Сукупні вимірювання - одночасне вимірювання кількох однойменних величин, при яких шукане значення знаходять рішенням системи рівнянь.
Спільні вимірювання - одночасні вимірювання (прямі і непрямі) двох або декількох неодноіменних величин для встановлення залежності між ними.
Метод вимірювання - прийом або сукупність прийомів порівняння вимірюваної фізичної величини з її одиницею відповідно до реалізованим принципом вимірювання.
- метод безпосередньої оцінки - метод вимірювання, в якому значення величини визначають безпосередньо по показуючи засобу вимірювання.
- метод порівняння з мірою - метод вимірювання, в якому вимірювану величину порівнюють з величиною, що відтворюється мірою.
- контактний метод вимірювань - метод вимірювань, заснований на тому, що чутливий елемент приладу приводиться в контакт з об'єктом вимірювання.
- безконтактний метод вимірювань - метод вимірювань, заснований на тому, що чутливий елемент засобу вимірювань не наводиться в контакт з об'єктом вимірювань.
Для проведення вимірювань використовуються різні засоби вимірювань.
1.3. засоби вимірювання
Засіб вимірювання (СІ) - технічний засіб, призначений для вимірювань, має нормовані метрологічні характеристики, що відтворює і (або) зберігає одиницю фізичної величини, розмір якої приймається незмінним протягом відомого інтервалу часу.
Міра фізичної величини - засіб вимірювання, призначений для відтворення і (або) зберігання фізичної величини одного або декількох заданих розмірів, значення яких виражені у встановлених одиницях і відомі з необхідною точністю.
Однозначна міра - міра, яка відтворює фізичну величину одного розміру (гиря, кінцева міра довжини).
Багатозначна міра - міра, яка відтворює ряд однойменних величин різного розміру (штрихова міра, лінійка).
Вимірювальний прилад - засіб вимірювання, призначений для отримання значень вимірюваної фізичної величини у встановленому діапазоні.
Вимірювальна машина - вимірювальна установка великих розмірів, призначена для точних вимірювань фізичної величини, що характеризують виріб. Наприклад, координатно-вимірювальна машина.
Вимірювальний перетворювач - технічний засіб, що служить для перетворення вимірюваної величини в іншу величину або вимірюваний сигнал, зручний для обробки, зберігання, подальшого перетворення, індикації або передачі і має нормовані метрологічні характеристики.
Метрологічні характеристики засобів вимірювання - характеристики, призначені для оцінки технічного рівня і якості засобу вимірювання.
Шкала засоби вимірювання - частина пристрою, що показує засоби вимірювання, що представляє собою упорядкований ряд відміток разом зі пов'язаної з ними нумерацією.
Розподіл шкали - проміжок між двома сусідніми відмітками шкали засобу вимірювань.
Довжина поділки шкали - відстань між осями двох сусідніх відміток шкали, яка вимірюється вздовж уявної лінії, що проходить через середини найкоротших відміток шкали.
Ціна поділки шкали - різниця значень вимірюваної величини, що відповідають двом сусіднім позначок шкали засобу вимірювання.
Покажчик - частина відлікового пристрою, положення якого щодо відміток шкали визначає показання засобу вимірювання (стрілка).
Діапазон показань - область значень шкали, обмежена кінцевим і початковим значенням шкали.
Діапазон вимірювань - область значень вимірюваної величини, для якої нормовані допустимі похибки засобу вимірювання.
Вимірювальне зусилля - сила, з якою вимірювальний прилад діє на вимірювану поверхню в напрямку лінії вимірювання.
Точність вимірювань - якість вимірів, що відбиває близькість до нуля похибки результату вимірів.
1.4. похибки вимірювань
Похибка результату вимірів # 916; Х - відхилення результату вимірювання Хізм від істинного (дійсного) значення ХД вимірюваної величини:
Похибка засоби вимірювання # 916; ХП - різниця між показанням засоби вимірювання і істинного (дійсного) значення ХД вимірюваної величини:
Межа похибки засобу вимірювання - найбільша (без урахування знака) похибка засобу вимірювання, при якій воно може бути визнано придатним до застосування.
Інструментальна похибка вимірювання - склад-ляющая похибки вимірювання, обумовлена похибкою застосовуваного засоби вимірювання.
Похибка методу вимірювань - складова систематичної похибки вимірювань, обумовлена недосконалістю прийнятого методу вимірювань.
Суб'єктивна похибка - похибка, допущена оператором при відліку показань.
Розсіювання результатів в ряду вимірів - розбіжність результатів вимірювань однієї і тієї ж величини в ряду равноточних вимірювань, як правило, зумовлене дією випадкових похибок.
За формою числового виразу встановлені різні види похибок.
абсолютна похибка # 916; Хізм - похибка вимірювання, виражена в одиницях вимірюваної величини:
Відносна погрішність # 948; - похибка, яка використовується для характеристики точності вимірювання і вимірюється у відсотках:
Наведена похибка - відносна похибка, виражена у відсотках від деякого нормує значення:
де ХN - нормирующее значення, часто за це значення приймають верхню межу вимірювань, ХN = Хmax.
Оскільки істинне значення вимірюваної величини завжди залишається невідомим. то за нього при багаторазових вимірах приймають середнє арифметичне значення:
де n - кількість проведених вимірювань.
На результати вимірювання впливає багато різних факторів, які визначають наявність випадкової складової. Тому при виявленні похибки вимірювання одне і теж вимір, як правило, виробляють багато разів.
За характером прояву похибки вимірювання поділяються на систематичні, випадкові і грубі промахи.
Систематичні похибки - похибки, які при повторних вимірах залишаються постійними або змінюються за певним законом.
Випадкові похибки - похибки, які при повторних вимірах приймають різні значення, що не підкоряються будь-якої закономірності.
Грубі похибки (промахи) - похибки, не характерні для технологічного процесу або результату, що призводять до явних спотворень результатів вимірювання.
Виявлення випадкових похибок необхідно при точних вимірах. Для цього використовують багаторазові вимірювання однієї і тієї ж величини.
Вплив випадкових похибок виражається в розкид отриманих результатів щодо математичного очікування, тому колічественноналічіе випадкових похибок оцінюється середньоквадратичним відхиленням:
де n - число вимірювань.
Обробка результатів вимірювань