Московская государственная академия водного транспорта стандартизация, метрология и сертификация в строительстве (конспект лекций)
| Вид материала | Конспект |
- Стандартизация, сертификация, 974.5kb.
- Методические указания «Выполнение практических заданий по дисциплине «Метрология, стандартизация, 636.89kb.
- Примерная программа учебной дисциплины "Метрология, стандартизация и сертификация", 233.62kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплина опд. Ф. 06 «Метрология, стандартизация и сертификация», 433.68kb.
- Научно-образовательный комплекс по специальности «Стандартизация, метрология и сертификация», 195.9kb.
- Метрология, стандартизация и сертификация (конспект лекций), 455.4kb.
- Рабочей программы дисциплины Метрология, стандартизация и сертификация (наименование), 31.06kb.
- Рабочая программа дисциплины опд. Ф. 06 Метрология, стандартизация и сертификация (код, 408.12kb.
- Рабочая программа дисциплины опд. Ф. 06 Метрология, стандартизация и сертификация (код, 267.94kb.
- М. В. Ломоносова Кафедра стандартизации и сертификации Федорина Л. И., Хомутова, 1360.41kb.
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах единства их достижения и средствах достижения требуемой точности
Измерение – нахождение значения физической величины (ФВ) опытным путем с помощью специальных технических средств:
Q = q x U,
где q – числовое значение ФВ в принятых единицах; U – единица ФВ.
Физическая величина – свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуально для каждого объекта. Количественное содержание этого свойства в объекте называется размером физической величины, а числовую оценку ее размера называют значение физической величины.
Физические величины, выражающие одно и то же свойство, называются однородными. Они выражаются в одинаковых единицах ФВ и могут сравниваться между собой. Например, массы теплохода и экскаватора являются однородными ФВ и выражаются в одних и тех же единицах физической величины – килограммах.
Основной задачей измерения является получение информации о значениях ФВ в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Таким образом, единица ФВ – это ФВ, которой по определению присвоено числовое значение, равное 1.
Значение ФВ, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношении соответствующее свойство объекта, называется истинным. Результат измерения дает только оценку истинного значения ФВ с некоторой погрешностью. Действительным называют значение ФВ, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному, что для данной цели может использоваться вместо него.
Физические величины классифицируются по ряду признаков и, соответственно, различают несколько классификаций физических величин.
По отношению к сигналам измерительной информации ФВ разделяют на активные и пассивные.
Активными называют ФВ, которые без использования вспомогательных источников энергии могут быть преобразованы в сигнал измерительной информации, т.е. сигнал, функционально связанный с измеряемой ФВ. Например, сила электрического тока, электрическое напряжение, температура, сила и др.
Для измерения пассивных ФВ (электрическое сопротивление, индуктивность, масса и др.) необходимо использовать вспомогательные источники энергии, с помощью которых создается сигнал измерительной информации. При этом измеряемые пассивные ФВ преобразуют в активные величины, которые измеряются. Существуют очень точные меры пассивных ФВ (емкость, активное сопротивление и др.), но непосредственное сравнение измеряемой пассивной ФВ с единицей этой ФВ невозможно. Для измерения параметров электрической цепи через нее пропускают электрический ток и измеряют падение напряжения и силу тока, функционально связанные с измеряемыми параметрами цепи. При измерении массы тела фактически производят сравнение пропорциональной ей силы, действующей на тело в гравитационном поле Земли и известной силой.
По признаку аддитивности ФВ разделяют на аддитивные (экстенсивные) и неаддитивные (интенсивные).
Аддитивные ФВ обычно являются физическими или энергетическими свойствами объекта, к ним применяются операции суммирования и вычитания. Такие физические величины (длина, масса, сила тока, время скорость и др.) можно измерить по частям, а также точно воспроизводить с помощью многозначной меры, основанной на суммировании размеров отдельных мер. Так, токи суммируются, если несколько проводников соединить в узел; сопротивление при последовательном, а проводимости при параллельном соединении объектов (резисторы, трубопроводы); масса объекта равна сумме масс составляющих его частей.
Неаддитивные ФВ, характеризующие свойства веществ и материалов: например плотность, вязкость, удельная электрическая проводимость, непосредственно не измеряются, а преобразуются в непосредственно измеряемые ФВ или измеряются косвенным путем. Воспроизведение неаддитивных физических величин встречает определенные трудности, обусловленные создания высокоточных эталонов и мер таких величин. Неаддитивные ФВ воспроизводятся с помощью стандартных образцов.
Отношение ФВ к одноименной ФВ называется относительной величиной, а логарифм такого отношения - логарифмической величиной. К таким величинам относятся коэффициент полезного действия, коэффициент усиления или затухания и др.
5.2 Международная система единиц (СИ)
Основным преимуществом международной системы единиц (СИ) является ее универсальность (она охватывает все области измерений), согласованность (все производные единицы образованы по единому правилу, исключающему появление в формулах коэффициентов, что существенно упрощает расчеты) и возможность создания новых производных единиц по мере развития науки и техники.
Согласно ГОСТ 8.417-81 «ГСИ (Государственная система обеспечения единства измерений). Единицы физических величин» СИ включает семь основных единиц ФВ, две дополнительные и производные.
Основные единицы.
Метр – длина пути, проходимая светом в вакууме за интервал времени 1/299792458 с.
Килограмм – единица массы, равная массе международного прототипа килограмма.
Секунда – время, равное 9192631770 периодам излучения, соответствующему переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома изотопа Cs133.
Ампер – сила не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенных на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал на каждом участке длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2 х 10-7 Н.
Кельвин – единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды.
Моль – количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде С12 массой 0,12 кг.
Кандела – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 5,4 х 1014 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.
Дополнительные единицы
Радиан – (единица плоского угла) – угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу.
Стерадиан (единица телесного угла) – телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.
Производные единицы СИ образуют из основных и дополнительных единиц. Производные единицы, связанные с другими единицами с помощью простейших уравнений, в которых числовые коэффициенты приняты равными 1, являются когерентными.
Например, единицу скорости образуют с помощью уравнения, определяющего скорость прямолинейно и равномерно движущейся точки:
v = s / t,
где v – скорость, t – время движения точки, s – длина пройденного пути.
Подставляя вместо s и t их единицы измерения, получим:
[v] = [s] / [t] = 1 м/с
Следовательно, единица скорости – метр в секунду – равна скорости прямолинейно и равномерно двигающейся точки, при которой эта точка за время 1 с перемещается на 1 м.
Производные единицы образуются также на основании законов, устанавливающих связь между физическими величинами, или уравнений, по которым определяют физические величины. Например, определяющее уравнение для электрического напряжения
U = P / I,
где P – мощность тока, Вт, I – сила тока, А. Вольт (единица электрического напряжения) – электрическое напряжение, вызывающее в электрической цепи ток силой 1 А при мощности 1 Вт, т.е.
1 В = 1 Вт / 1 А
Для единицы силы определяющее уравнение
F = m х a,
где m – масса, кг, a –ускорение м/с2. В этом случае сила будет выражаться в ньютонах, т.е.
1 Н = 1 кг х 1 м/с 2.
Аналогичным примером может служить образование единиц энергии, когда используется уравнение служащее для образования когерентой единицы энергии СИ:
E = 1/2 m x V2,
где E – кинетическая энергия, m – масса материальной точки, V – скорость движения точки.
[E] =1/2 (2[m] x [v]2) = 1/2 (2 кг) х 1 (м/с)2 =
=1 кг х м/с2 х м = 1 Н х м = 1 Дж,
или
1/2 [m] x (
[v])2 = 1/2 (1кг) х (м/с)2 == 1 кг х м/с2 х м = 1 Н х м = 1 Дж
Следовательно, единицей энергии является джоуль, равный ньютон-метру. В этих примерах он равен кинетической энергии тела массой 2 кг, двигающегося со скоростью 1 м/с, или массой 1 кг двигающегося со скоростью
м/с..Правила образования кратных и дольных единиц.
Наряду с основными, дополнительными и производными единицами СИ допускает использование десятичных кратных и дольных единиц, образованных умножением исходных единиц СИ на число 10n, где n может быть положительным или отрицательным числом (под исходным понимается единицы, наименования которых не содержат приставок).
| множитель | приставка | Обозначение | множитель | приставка | Обозначение | ||
| Международное | Русское | Международное | Русское | ||||
| 1018 | Экса | Е | Э | 10-1 | деци | d | д |
| 1015 | Пета | Р | П | 10-2 | санти | c | с |
| 1012 | Тера | Т | Т | 10-3 | милли | m | м |
| 109 | Гига | G | Г | 10-6 | микро | μ | мк |
| 106 | Мега | M | М | 10-9 | нано | n | н |
| 103 | кило | k | к | 10-12 | пико | p | п |
| 102 | гекто | h | г | 10-15 | фенто | f | ф |
| 101 | дека | da | да | 10-18 | атто | a | а |
Использование рекомендуемых кратных и дольных единиц способствует единообразию представления значений физических величин, относящихся к различным областям техники, однако их не следует считать исчерпывающими, т.к. они не могут охватывать диапазоны физических величин в развивающихся областях науки и техники.
При применении десятичных кратных и дольных единиц от единиц СИ следует придерживаться следующих рекомендаций:
кратные и дольные единицы применять, в основном, для выражения измеренного значения величины;
кратные и дольные единицы выбирать так, чтобы размеры единиц и выражаемой в ней величины не отличались друг от друга на много порядков, т.е. чтобы числовое значение величины находилось в диапазоне от 10-1 до 103;
одновременно применять минимальное количество кратных и дольных единиц;
выбирать единицу, приводящую к числовым значениям, приемлемым для практического использования;
в некоторых случаях, если числовые значения выходят за пределы диапазона от 10-1 до 103, целесообразно применять одну и ту же кратную или дольную величину, например, в таблицах числовых значений для одной физической величины или для сопоставления этих величин в одном тексте. В некоторых областях всегда используется одна и та же кратная или дольная единица, например, в машиностроении линейные размеры всегда выражаются в миллиметрах;
с целью уменьшения вероятности ошибок при расчетах десятичные кратные и дольные единицы рекомендуется подставить только в конечный результат, а в процессе вычислений все величины выражать в единицах СИ, заменяя приставки степенями числа 10.
При образовании кратных и дольных единиц необходимо соблюдать следующие правила:
приставку или ее обозначение пишут слитно с наименованием единицы, к которой она присоединяется, или, соответственно, ее обозначением. Например, килопаскаль (кПа), мегаватт (МВт);
присоединение двух и более приставок не допускается. Например, вместо наименования единицы «миллимиллиметтр» следует писать «микрометр», т.к. наименование основной единицы – «килограмм» содержит приставку «кило», то для образования кратных и дольных единиц массы используется дольная единица – грамм (0,001 кг) и приставки присоединяются к наименованию грамм. Например миллиграмм (мг) вместо «микрокилограмм» (мккг);
если единица образована как произведение или отношение единиц, приставку присоединяют к наименованию первой единицы, входящей в произведение или отношение. Например, 103 Н · м следует именовать килоньютон-метр. Допускается применять приставку во втором множителе произведения или в знаменателе лишь в обоснованных случаях, когда такие единицы широко распространены, например, ватт на квадратный сантиметр (Вт/ см2). Применение единиц с приставками и в числителе, и знаменателе не допускаются;
наименование кратных и дольных единиц от единицы, возведенной в степень, следует образовывать путем присоединения приставки к наименованию исходной единицы, например квадратный сантиметр, квадратный километр;
обозначение кратных и дольных единиц от единиц, возведенных в степень, следует образовывать добавлением соответствующего показателя степени к обозначению кратной или дольной единицы от этой единицы, причем показатель означает возведение в степень кратной или дольной единицы ( вместе с приставкой):
1 км2 = (103 м)2 = 106 м2 или 1 см3/с = 1 см / 1 с = (10-2м)3/ 1 с = 10-6 м3/с.
Единицы, не входящие в СИ. До настоящего времени широко распространены различные единицы, не входящие в систему СИ. От многих нельзя отказаться ввиду удобства их применения в определенных областях, другие сохранились в силу исторических традиций. При стандартизации единиц В РФ было принято целесообразным сохранить применение единиц, имеющих широкое практическое применение:
единицы времени – минута, час, сутки, год. Эти единицы не могут быть изъяты, потому что исчисление времени связано с обращением Земли вокруг Солнца и своей оси, и применение секунды и кратных от нее затрудняло бы расчет этих астрономических явлений. Вместе с тем промежутки времени меньше секунды следует выражать только в единицах дольных от секунды: микросекундах, наносекундах.;
единицы плоского угла – градус, минута, секунда. Эти единицы не могут быть изъяты, т.к. большинство важных для практики значений углов (полный угол, прямой угол и т.д.) в радианах выражаются трансцендентными числами (2π, π/2 и т.д.). Поэтому на практике для плоских углов применяют угловые градусы, минуты, секунды, в которых отградуированы большинство угломерных приборов. Радианы употребляются, в основном, для теоретических построений и расчетов;
единицы массы – тонна, вместимости и объема – литр получили широкое распространение в народном хозяйстве, от них отказаться очень сложно. В перспективе они могут быть заменены кратными или дольными единицами от единиц СИ: тонна – мегаграммами, литр – кубическим дециметром;
в качестве единиц длины в морском флоте в силу исторических традиций сохранилась миля, равная длине дуги географического меридиана в 1' на широте 44°30' – 1852 м, и кабельтов – 185,2 м.
Правила написания обозначений единиц. Для написания значений величин применяют обозначения единиц буквами или специальными знаками (…°, …′, …″). Буквенные выражения могут быть международными с использованием латинского или греческого алфавитов и русские с использованием русского алфавита.
Относительные и логарифмические единицы имеют следующие международные и русские обозначения: процент (%), промилле (‰), миллионная доля (ppm, млн -1), бел (В, Б), децибел (dB, дБ).
В НТД, используемой только в РФ, применяют предпочтительно русские обозначения единиц. При этом независимо от того, какие обозначения использовались в документации на средства измерений, при указании единиц физических единиц на таблицах, шкалах и щитках применяют международные обозначения единиц.
В документации на экспортную продукцию используют только международные обозначения единиц.
В печатных изданиях допускается применять либо русские, либо международные обозначения. Одновременное применение обоих видов обозначений не допускается.
Буквенные обозначения единиц должно печататься прямым шрифтом. Точка, как знак сокращения не ставится. Обозначения единиц следует применять после числовых значений величин и помещать в одну строку (без переноса). Между последней цифрой и обозначением следует оставлять пробел, например, 200 kW или 200 кВт.
При обозначении десятичной дроби в числовом значении обозначение единицы помещают после всех цифр: 317,29 m, или 317,29 м; 4°31′17,2″.
При указании значений величин с предельными отклонениями следует заключать в скобки числовые значения с предельными отклонениями и обозначение единица помещать после скобок или проставить обозначение единиц после значения величины и после ее предельного отклонение, например, (100 ± 0,1) кг
или 100 кг ± 0,1 кг
Когда в тексте приводят ряд или группу числовых значений при указании интервала числовых значений физических величин, выраженных в одной и той же единице физической величины, то эту единицу указывают только после последней цифры: 3,5, 5,4, 8,3 мм, или 20 × 30 × 40 мм, или 0т 0,3 до 2,5 мм.
Обозначения единиц допускается применять в заголовках граф и наименовании строк таблиц, в экспликациях к формулам. Нельзя помещать обозначения единиц в одной строке с формулами, выражающими зависимости между величинами или между числовыми значениями, проставленными в буквенной форме.
| Правильно: | v = 2,4 s / t, | Неправильно: | v = 2,4 s / t, км/ч, |
| | v – скорость, км/ч, | | s – путь, км, |
| | s - путь, км, | | t - время в пути, ч |
| | t - время в пути, ч | | |
Если буквенное обозначение единиц входит в произведение, то их следует отделять точками (знаками умножения) на средней линии: N · m, A · m2, Pa · s или Н · м, А · м2, Па · с.
В буквенных обозначениях отношений единиц в качестве знака деления должна применяться только одна косая или горизонтальная черта. При этом допускается применять обозначения единиц в виде произведения обозначения единиц, возведенные в положительные или отрицательные степени
| Правильно: | | Неправильно: | |
| W · m2 · K -1 или Вт · м2 · K -1 | W / m2 / K или Вт / м2 / К | ||
 или  |  или  | ||
Если для одной из единиц, входящей в отношение, установлено обозначение в виде отрицательной степени (например, s-1, m-1, K-1, с-1, м-1, К-1), то применять косую черту не допускается.
При применении косой черты обозначение единиц в числителе и знаменателе следует помещать в одну строку. При этом произведение обозначений единиц в знаменателе помещают в скобки: m/s, W / (m2· K) или м/с, Вт / (м2· К).
Если указывается производная единица, состоящая из двух и более единиц, то не допускается комбинировать буквенные обозначения и наименование единиц, т.е. для одних единиц приводить обозначения, а для других - наименование. Правильно: 80 км/ч или 80 километров в час, неправильно: 80 км/час или 80 км в час.
Допускается применять сочетания специальных значков с буквенными обозначениями, например, °/ с или ″ / м и т.д.
Обозначение единиц, помещенных после числовых значений в заголовках таблиц, выводов, в экспликациях к формулам, не должны изменяться по падежам и числам. Это правило распространяется и на об обозначения единиц, совпадающие с их наименованием, таких как бар, бэр, Ом, моль. Например, 1 Ом, 2 Ом, 1 моль, 2 моль. Исключение составляет «световой год» (св.год), которое изменяется следующим образом: 1 св. год, 2 св. года, 5 св. лет.
Правила написания наименований единиц. При применении единиц физических величин следует руководствоваться следующими правилами склонения и образования производных единиц.
В наименовании единиц площади и объема применяются прилагательные «квадратный» и «кубический», например, квадратный метр, кубический миллиметр. Эти же прилагательные применяют в случаях, когда единицы площади или объема входят в производную другой величины, например, кубический метр в секунду (единица объемного расхода), кулон на квадратный метр (единица электрического смещения).
Если вторая или третья степень длины не представляют собой площадь или объем, то в наименовании единицы должно применяться выражение «в квадрате» или «во второй степени», в «кубе» или в «третьей степени», например, килограмм – метр в квадрате в секунду (единица момента количества движения), метр в третьей степени (единица момента сопротивления плоской фигуры), килограмм – метр в квадрате (единица динамического момента инерции).
Наименование единиц, помещенных в знаменателе, пишутся с предлогом «на»: ускорение – метр на секунду в квадрате, кинематическая вязкость - квадратный метр на секунду, напряженность электрического поля – вольт на метр. Исключение составляют единицы величин, зависящих от времени в первой степени и характеризующие скорость протекания процесса. В этих случаях наименование единицы времени, помещенной в знаменателе, пишется с предлогом «в», например, скорость – метр в секунду, угловая скорость – радиан в секунду, скорость химической реакции – моль в секунду.
Наименование единиц, образующих произведение, при написании соединяются дефисом: ньютон - метр, ампер -квадратный метр, секунда в минус первой степени – метр в минус второй степени.
При склонении наименований производных единиц, образованных как произведение единиц, изменяются только последнее наименование и относящееся к нему прилагательное «квадратный» или «кубический». Например, момент силы равен пяти ньютон – метрам, магнитный момент равен трем ампер – квадратным метрам.
При склонении наименований единиц, содержащих знаменатель, изменяется только числитель по правилу, установленному для произведений единиц. Например, ускорение, равное пяти метрам на секунду в квадрате, удельная теплоемкость, равная тридцати девяти сотым джоуля на килограмм – кельвин.
5.3 Виды и методы измерений.
5.3.1 Виды измерения и контроль.
Числовое значения величины находят путем измерения, т.е. узнают во сколько раз значение данной величины больше или меньше значения величины, принятого равной единице. По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения делят на прямые, косвенные, совокупные и совместные.
Прямым называют измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Уравнение прямого измерения имеет вид:
А = с × х,
где А – значение измеряемой величины в принятых для нее единицах измерения;
с – цена деления шкалы или единичного показания цифрового отсчетного устройства;
х – отсчет по индикаторному устройству в делениях шкалы.
Например, измерение диаметра вала штангенциркулем будет прямым, т.к. оно дает непосредственное значение диаметра вала. Если же вал имеет диаметр, равный нескольким метрам, то штангенциркулем его измерить невозможно. В этом случае измеряют длину окружности вала, а размер диаметра вычисляют по известной формуле, т.е диаметр вала вычисляют косвенно.
Косвенным называю измерения, результат которого определяют на основании прямых измерений величин, связанных с измеряемой величиной известной зависимостью. Уравнение косвенного измерения имеет вид:
А = f( а1, а2, а3,, …, аn),
где А – искомая величина, являющаяся функцией аргументов а1, а2, а3,, …, аn , измеренных прямым методом.
Косвенные измерения применяют, когда выполнить прямые измерения невозможно, например при измерении плотности твердого вещества, определяемой по результатам измерений объема и массы, или при измерении удельного сопротивления проводника, которое можно найти по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения.
Совокупным называют проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых значение искомых величин находят решением системы уравнений, полученных при прямых измерениях. Например, измерения, при которых массы отдельных гирь набора находят по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь.
Совместными называют производимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения функциональной зависимости между ними. Например, измерения, при которых электрическое сопротивление при 20°С и температурные коэффициенты измерительного резистора находят по данным прямых измерений его сопротивления при различных температурах.
Контроль. Большинство измерений, выполняемых на производстве используют для осуществления контроля за качеством выпускаемой продукции и параметрами технологического процесса. Под контролем понимают измерение, в процессе которого определяют, находится ли значение измеряемой величины в заранее установленных для нее пределах.
5.3.2 Методы измерений.
Под методом измерений понимают совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Для прямых можно выделить несколько основных методов: непосредственной оценки, сравнения с мерой, дифференциальный, нулевой и совпадения.
Метод непосредственной оценки дает значения измеряемой величины непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора. Например, измерение давление пружинным манометром,, массы на циферблатных весах, силы электрического тока амперметром и т.д. Точность измерений с помощью этого метода бывает ограниченной, но быстрота процесса измерения делает его незаменимым для практического применения. Наиболее многочисленной группой средств измерений, применяемых для измерений этим методом, являются показывающие, в т.ч. и стрелочные приборы (манометры, вольтметры, расходомеры и др.). Измерения с помощью интегрирующего измерительного прибора – счетчика – также является методом непосредственной оценки. Этим же методом осуществляют измерения с помощью самопишущих приборов. Однако определение какой-либо величины путем планиметрирования площади, ограниченной записанной кривой, уже не является методом непосредственной оценки и относится к косвенным методам.
Метод сравнения с мерой применяют для особо точных измерений. В этом методе измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями или измерение напряжения постоянного тока на компенсаторе сравнением с ЭДС нормального элемента. Метод сравнения с мерой, в котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействует на прибор сравнения, с помощью которого устанавливают соотношение между этими величинами, называют методом противопоставления. Например, взвешивание груза на равноплечных весах, когда измеряемая масса определяется как сумма масс гирь, ее уравновешивающих и показание по шкале весов. Этот метод позволяет уменьшить воздействие на результаты измерений влияющих величин, т.к. они более или менее равномерно искажают сигналы измерительной информации как в цепи преобразования измеряемой величины, так и в цепи преобразования величины, воспроизводимой мерой.
Дифференциальный (разностный) метод характеризуется измерением разности между значением измеряемой и известной (воспроизводимой мерой) величинами. Например, измерения путем сравнения с образцовой мерой на компараторе, выполняемое при поверке мер длины. Дифференциальный (разностный) метод позволяет получать результаты с высокой точностью даже при применении относительно грубых средств для измерения разности, но осуществить этот метод возможно только при условии воспроизведения с большой точностью известной величины, значения которой близко к значению измеряемой. Это во многих случаях легче, чем изготовить средство измерения высокой точности.
Нулевой метод – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля. Например, измерения электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием.
Дифференциальный м нулевой методы нашли очень широкое распространение во всех видах измерений от производственных дот сличений эталонов, т.к. используемые меры (гири, нормальные элементы, магазины сопротивлений) точнее, чем соответствующие им по стоимости и степени распространения приборы.
Метод совпадений – это метод сравнения с мерой, в котором разность между значениями искомой и воспроизводимой мерой величин измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов. Например, при измерении длины с помощью штангенциркуля с нониусом наблюдают совпадения отметок на шкалах штанги и нониуса. Этот метод позволяет существенно увеличить точность сравнения с мерой.
Метод замещений основан на сравнении с мерой, при котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой, сохраняя все условия неизменными. Например, взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и туже чашу весов; измерение электрического сопротивления резистора путем замены его магазином сопротивлений до получения прежних показаний омметра, моста или другого прибора, обладающего достаточной чувствительностью при любой систематической погрешности, т.к. отсчет берется по мере, а не по прибору. Погрешность измерения определяется, в основном, погрешностью меры и зоной нечувствительности прибора (ноль-индикатора), а потому весьма мала. Недостатком метода замещения является необходимость применения многозначных мер (магазинов мер, батареи нормальных элементов, наборов гирь и т.д.).
Комбинация метода замещения и дифференциального метода при несущественном снижении точности позволяет использовать наименьшие наборы мер.
Тема 6. СРЕДСТВА ИЗМЕРНЕИЙ И ИХ
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
1 Основные положения теории единства измерений.
2 Классификация средств измерения по метрологическому назначению.
3 Основные метрологические характеристики средств измерений. Классы точности.
4 Поверка средств измерений.
6.1 Основные положения теории единства измерений.