Oglašavanje na portalu

Vrste i metode mjerenja. Vrste mjerenja i njihove karakteristike Metode mjerenja vrste karakteristika

Metode mjerenja (MI)– način dobijanja rezultata merenja korišćenjem principa i mernih instrumenata.

MI se dijele na

Metoda direktne procjene

Vrijednost izmjerene veličine očitava se direktno sa uređaja za očitavanje mjernog uređaja direktnog djelovanja.

Prednost– brzina mjerenja, što ga čini nezamjenjivim za praktična primjena. Nedostatak: ograničena preciznost.

Metoda poređenja sa mjerom

Izmjerena vrijednost se upoređuje s vrijednošću koju mjerom reprodukuje. Primjer: mjerenje dužine ravnalom.

Prednost– veća tačnost mjerenja nego kod metode direktne procjene. Nedostatak je što je potrebno puno vremena za odabir mjera.

Metoda opozicije

Izmjerena veličina i veličina koju mjerom reprodukuje istovremeno djeluju na uređaj za poređenje, uz pomoć kojeg se uspostavlja odnos između ovih veličina.

Na primjer, vaganje na vage s jednakim rukama, u kojoj se mjeri masa, definira se kao zbir mase tegova koji ga balansiraju i očitavanja na vagi.

Prednost– smanjenje uticaja faktora koji utiču na izobličenje signala mernih informacija na rezultate merenja. Nedostatak: produženo vrijeme vaganja.

Diferencijalna (diferencijalna) metoda

Karakterizira ga razlika između izmjerenih i poznatih (mjera ponovljiva) veličina. Na primjer, mjerenje poređenjem sa radnim etalonom na kompatoru, izvedeno prilikom provjere mjera dužine.

Prednost- dobijanje rezultata sa visokom preciznošću, čak i kada se koriste relativno gruba sredstva za merenje razlike.

Null metoda

Metoda poređenja sa mjerom u kojoj se rezultirajući učinak izloženosti uređaju za poređenje svodi na nulu.

Metoda podudaranja

Metoda poređenja sa mjerom u kojoj se razlika između vrijednosti tražene i reproducirane mjere veličina mjeri pomoću podudarnosti oznaka skale ili periodičnih signala.

Prednost– metoda vam omogućava da značajno povećate tačnost poređenja sa mjerom. Nedostatak je trošak nabavke složenijih SRM-ova i potreba za profesionalnim vještinama operatera.

Metoda zamjene

Zasnovano na poređenju sa mjerom, u kojoj se mjerena veličina zamjenjuje poznatom količinom reprodukovanom mjerom, zadržavajući sve uvjete nepromijenjenim. Na primjer, vaganje s naizmjeničnim stavljanjem izmjerene mase i utega na istu posudu vage.

Prednosti– greška mjerenja je mala, jer je određena uglavnom greškom mjerenja i mrtvom zonom uređaja (nula – indikator). Nedostatak je potreba za korištenjem mjera višestrukih vrijednosti.

Indirektna metoda mjerenja I

Mjerenje fizičke veličine jednog naziva povezane s drugom željenom veličinom, određene funkcionalnim odnosom, uz naknadno izračunavanje rješavanjem kontrole. Indirektne metode se široko koriste u hemijskim metodama ispitivanja.

Prednosti– sposobnost mjerenja količina za koje ne postoje direktne metode procjene ili ne daju pouzdane rezultate ili su povezane sa značajnim troškovima. Nedostaci: povećano vrijeme i novac utrošen na mjerenje.

1.6. Organizacija Državne metrološke službe

Državna metrološka služba Rusije (SMS) je skup državnih metroloških tijela i stvoren je za upravljanje aktivnostima na obezbjeđivanju ujednačenosti mjerenja.

Opće upravljanje HMS-om vrši Državni standard Ruske Federacije, kojem su Zakonom „o osiguravanju ujednačenosti mjerenja“ dodijeljene sljedeće funkcije:

  • Međuregionalna i međusektorska koordinacija aktivnosti kako bi se osigurala ujednačenost mjerenja;
  • Uspostavljanje pravila za izradu, odobravanje, čuvanje i primjenu standarda jedinica količina;
  • Određivanje opštih metroloških zahteva za sredstva, metode i rezultate merenja;
  • Državna mjeriteljska kontrola i nadzor;
  • Praćenje usklađenosti sa odredbama međunarodnih ugovora Ruske Federacije o priznavanju rezultata ispitivanja i verifikaciji mjernih instrumenata;
  • Odobrenje regulatornih dokumenata za osiguranje ujednačenosti mjerenja;
  • Odobrenje državnih standarda;
  • Uspostavljanje intervala verifikacije za mjerne instrumente;
  • Klasifikacija tehničkih uređaja kao mjernih instrumenata;
  • Uspostavljanje procedure za razvoj i certifikaciju mjernih tehnika;
  • Vođenje i koordinacija aktivnosti Državnih naučnih metroloških centara (SSMC).
  • Akreditacija državnih ispitnih centara za mjerne instrumente;
  • Odobrenje vrste mjernih instrumenata;
  • Vođenje Državnog registra mjernih instrumenata;
  • Uspostavljanje postupka za licenciranje djelatnosti pravnih i fizičkih lica u proizvodnji, popravci, prodaji i iznajmljivanju mjerila;
  • Organizacija djelatnosti i akreditacija metroloških službi pravnih lica za pravo obavljanja etaloniranja;
  • Planiranje i organizacija metroloških poslova;

HMS uključuje sedam državnih naučnih metroloških centara, Sveruski naučno-istraživački institut metrološke službe (VNIIMS) i oko 100 standardizacionih i metroloških centara.

Aktivnosti ovih službi vode Gosstandart Ruske Federacije, koja koordinira njihov rad sa radom Državne službe za migracije na osnovu jedinstvene tehničke politike.

Prava i obaveze

Prava i obaveze strukturne podjele metrološka služba u centrali, u matičnim i baznim organizacijama metrološke službe, kao iu preduzećima i organizacijama utvrđuju se Pravilnikom o metrološkoj službi organa državne uprave ili pravnog lica, koji donosi njihov rukovodilac.

Aktivnosti metroloških službi su podržane zakonskim i regulatornim dokumentima koji regulišu različite oblasti, uključujući metrološku podršku proizvodnje i sertifikaciju sistema kvaliteta; standardi i sredstva mjerenja, kontrole i ispitivanja; specijaliste sa stručnom specijalnom obukom, kvalifikacijama i iskustvom u obavljanju metroloških poslova i usluga.

Finansiranje

Finansiranje rada za obavljanje poslova matične organizacije vrši se iz centralizovanih sredstava nadležnog državnog organa upravljanja, a za baznu organizaciju - iz posebno kreiranih vanbudžetskih fondova.

Metrološke službe preduzeća mogu se akreditovati za pravo baždarenja merila na osnovu ugovora zaključenih sa državnim naučnim metrološkim centrima ili organima Državne migracione službe.

Kao što je gore navedeno, mjerenje je proces eksperimentalnog dobivanja jedne ili više vrijednosti veličine koja joj se može razumno pripisati. Vrijednost mjerene veličine zavisi od uslova mjerenja, odabrane metode, vrste mjernog instrumenta itd.

Glavne mjerne karakteristike uključuju principe mjerenja, metode mjerenja i tačnost mjerenja.

Princip mjerenja je fizički fenomen (efekat) koji čini osnovu za mjerenja pomoću jedne ili druge vrste mjernog instrumenta.

Veliki broj fizičkih efekata koje su naučnici otkrili tokom istraživanja koristi se kao princip mjerenja. Na primjer, korištenje Doplerovog efekta za mjerenje brzine; primjena Hallovog efekta za mjerenje indukcije magnetsko polje; korištenje gravitacije u mjerenju mase vaganjem.

Primjeri primjene različitih principa mjerenja su piezoelektrični efekat, termoelektrični efekat i fotoelektrični efekat.

Piezoelektrični efekat sastoji se u pojavi EMF-a na površini (licama) nekih kristala (kvarc, turmalin, umjetni piezoelektrični materijali) pod utjecajem vanjskih sila. Kvarc i piezokeramika (na primjer, barij titanat), koji imaju prilično visoku mehaničku čvrstoću i temperaturnu stabilnost (kvarc do temperature od 200°C; piezokeramika - do 115°C), našli su najveću primjenu za mjerenja.

Piezoelektrični efekat reverzibilno: emf primijenjen na piezoelektrični kristal uzrokuje mehanički stres na njegovoj površini. Mjerni pretvarači zasnovani na piezoelektričnom efektu su samogenerirajući za dinamička mjerenja.

Termoelektrični efekat koristi se za mjerenja temperature, a koriste se dva glavna načina za ostvarivanje ovog efekta.

U prvom slučaju koristi se svojstvo promjene električnog otpora metala i poluvodiča s promjenama temperature. Metali koji se često koriste su bakar (za rutinska mjerenja) i platina (za visoko precizna mjerenja). Odgovarajući mjerni pretvarač naziva se termistor. Osjetljivi elementi poluvodičkog pretvarača - termistora - izrađeni su od oksida različitih metala. Kako temperatura raste, otpor termistora se smanjuje, dok se otpor termistora povećava. Ovisnost otpora termistora s promjenama temperature je nelinearna; za bakrene termistore je linearna; za platinaste termistore aproksimira se kvadratnim trinomom.

Platinasti termistori omogućavaju vam mjerenje temperature u rasponu od -200°C do +1000°C.

Za potrebe mjerenja koriste se vanjski i unutrašnji fotoelektrični efekti. Eksterni fotoelektrični efekat se javlja u evakuisanom cilindru koji ima anodu i fotokatodu. Kada je fotokatoda osvetljena, elektroni se emituju pod uticajem svetlosnih fotona. Kada postoji električni napon između anode i fotokatode, elektroni koje emituje fotokatoda formiraju električnu struju koja se naziva fotostruja.

Na taj se način svjetlosna energija pretvara u električnu energiju.

Metoda mjerenja– ovo je skup tehnika (metoda) koji se koriste za upoređivanje mjerene veličine sa njenom jedinicom (ili skalom) u skladu sa odabranim principom mjerenja.

Metode mjerenja se dijele na metode direktne procjene i metode poređenja sa mjerom. Metode poređenja sa merom dele se na kontrastne, diferencijalne, nulte, supstitucijske i koincidencijalne metode.

Metoda direktne procjene sastoji se u određivanju vrijednosti fizičke veličine pomoću uređaja za očitavanje mjernog uređaja direktnog djelovanja. Na primjer, mjerenje napona voltmetrom. Ova metoda je najčešća, ali njena tačnost zavisi od tačnosti mjernog instrumenta.

Metoda poređenja sa mjerom koristi poređenje izmjerene vrijednosti sa vrijednošću reprodukovanom mjerom. Tačnost mjerenja može biti veća od tačnosti direktne procjene.

Kontrastna metoda zasniva se na istovremenom utjecaju mjerene i reproducibilne veličine na uređaj za poređenje, uz pomoć kojeg se uspostavlja odnos između veličina. Na primjer, mjerenje težine pomoću vage s polugom i seta utega.

Kada diferencijalna metoda na mjerni uređaj utiče razlika između izmjerene veličine i poznate veličine koju mjerom reprodukuje. U ovom slučaju, balansiranje izmjerene vrijednosti sa poznatom se ne provodi u potpunosti. Na primjer, mjerenje istosmjernog napona pomoću diskretnog djelitelja napona, referentnog izvora napona i voltmetra.

Koristeći null metoda rezultirajući efekat uticaja obe veličine na uređaj za poređenje svodi se na nulu, što se beleži visoko osetljivim uređajem - nulti indikator. Na primjer, mjerenje otpora otpornika pomoću mosta s četiri kraka, u kojem je pad napona na otporniku nepoznatog otpora uravnotežen padom napona na otporniku poznatog otpora.

Metoda zamjene zasniva se na naizmjeničnom povezivanju mjerene veličine i poznate veličine na ulaz uređaja, te se na osnovu dva očitavanja uređaja procjenjuje vrijednost mjerene veličine, a zatim se odabirom poznate veličine osigurava da oba očitavanja se poklapaju.

Ovom metodom može se postići visoka tačnost mjerenja uz visoku preciznost mjerenja poznate količine i visoku osjetljivost uređaja. Na primjer, precizno mjerenje malog napona pomoću visoko osjetljivog galvanometra, na koji se prvo poveže izvor nepoznatog napona i odredi otklon kazaljke, a zatim pomoću podesivog izvora poznatog napona, isti otklon od pokazivač je postignut. U ovom slučaju, poznati napon je jednak nepoznatom.

Metodom slučajnosti odrediti razliku između izmjerene vrijednosti i vrijednosti reprodukovane mjerom, koristeći podudarnost oznaka na skali ili periodičnih signala. Na primjer, mjerenje brzine rotacije dijela pomoću trepćuće stroboskopije: posmatrajući položaj oznake na rotirajućem dijelu u trenucima bljeskanja lampe, brzina dijela se određuje iz poznate frekvencije bljeskova i pomicanje oznake.

Provjera usklađenosti sa obaveznim zahtjevima i pravilima vrši se na način državne kontrole (nadzora) nad ispunjavanjem obaveznih zahtjeva.

Tačnost mjerenja određuje se bliskošću nulte greške mjerenja, tj. bliskost rezultata mjerenja pravoj vrijednosti veličine.

Prava vrijednost mjerene veličine– vrijednost fizičke veličine koja bi idealno odražavala odgovarajuće svojstvo objekta u kvantitativnom i kvalitativnom smislu.

Stvarna vrijednost izmjerene veličine je vrijednost pronađena eksperimentalno koja je toliko bliska pravoj vrijednosti da se umjesto toga može koristiti za datu svrhu.

Zbog karakteristika naših čulnih organa (vida i sluha) i nesavršenosti mjernih instrumenata koje koristimo, nemoguće je odrediti pravu vrijednost izmjerene vrijednosti.

Može se samo naznačiti da se nalazi između neke dvije vrijednosti, od kojih se jedna uzima sa manjkom, a druga sa viškom. Što su ove vrijednosti bliže jedna drugoj, što je njihova razlika manja, to je mjerenje preciznije.

Greška mjerenja se može kvantitativno izraziti u jedinicama mjerene vrijednosti ili u odnosu na grešku u rezultatu mjerenja, ali se tačnost mjerenja ne može odrediti direktno iz rezultata mjerenja. Stoga se obično govori o visokoj (srednjoj, niskoj) tačnosti mjerenja u kvalitativnom smislu.

Zbog toga je prikladnije kvantificirati tačnost mjerenja pomoću greške.

Dakle, zadatak eksperimentatora nije samo da odredi ovu ili onu željenu vrijednost, već i da ukaže koja je točnost određivanja ove vrijednosti, odnosno, kolika je vrijednost dozvoljene greške.

Trenutno postoji mnogo vrsta mjerenja, koje se razlikuju po fizičkoj prirodi veličine koja se mjeri i faktorima koji određuju različite uslove i načine mjerenja. Glavne vrste mjerenja fizičke veličine, uključujući linearno-ugaone (GOST 16263–70), su ravno, indirektno, kumulativno, joint, apsolutno I relativno.

Najšire korišteni direktna mjerenja , koji se sastoji u činjenici da se željena vrijednost mjerene veličine pronalazi iz eksperimentalnih podataka korištenjem mjernih instrumenata. Linearna dimenzija se može postaviti direktno pomoću skale ravnala, mjerne trake, čeljusti, mikrometra, sile djelovanja - dinamometrom, temperature - termometrom itd.

Jednačina direktnog mjerenja ima oblik:

gdje je Q željena vrijednost mjerene veličine; X je vrijednost izmjerene veličine dobijena direktno iz očitavanja mjernih instrumenata.

Indirektno– takva mjerenja u kojima je željena veličina određena poznatim odnosom između ove veličine i drugih veličina dobijenih direktnim mjerenjem.

Jednačina indirektnog mjerenja ima oblik:

Q = f (x 1, x 2, x 3, ...),

gdje je Q željena vrijednost indirektno mjerene veličine; x 1, x 2, x 3, ... – vrijednosti veličina mjerenih direktnim mjerenjem.

Indirektna mjerenja koristi se u slučajevima kada je željenu količinu nemoguće ili veoma teško direktno izmeriti, tj. direktan tip mjerenja ili kada direktni tip mjerenja daje manje precizan rezultat.

Primjeri indirektnog tipa mjerenja su utvrđivanje zapremine paralelepipeda množenjem tri linearne veličine (dužine, visine i širine) određene direktnom vrstom mjerenja, izračunavanje snage motora, određivanje električne otpornosti provodnika njegovim otporom, dužinom i površina poprečnog presjeka, itd.

Primjer indirektnog mjerenja je i mjerenje prosječnog promjera vanjskog navoja za pričvršćivanje metodom "tri žice". Ova metoda se zasniva na najpreciznijem određivanju srednjeg prečnika navoja d2 kao prečnika konvencionalnog cilindra, čija generatriksa deli profil navoja na jednake delove P/2 (slika 2.1):

gdje je Dmeas – udaljenost, uključujući prečnike žice, dobijena direktnim mjerenjem;

d 2 – prečnik žice, koji obezbeđuje kontakt sa profilom navoja u tačkama koje leže na generatrisi d 2;

α – ugao profila navoja;

P – korak navoja.


Agregatna mjerenja vrši se istovremenim mjerenjem više istoimenih veličina, pri čemu se tražena vrijednost pronalazi rješavanjem sistema jednačina dobijenih direktnim mjerenjem različitih kombinacija ovih veličina. Primjer kumulativnih mjerenja je kalibracija utega skupa koristeći poznatu masu jednog od njih i rezultate direktnih poređenja masa različitih kombinacija utega.

Na primjer, potrebno je kalibrirati spaljenu masu od 1; 2; 5; 10 i 20 kg. Primjerna težina je 1 kg, označena kao 1 volumen.

Izmjerimo, svaki put mijenjajući kombinaciju težina:

1 = 1 06 + A; 1 + l rev = 2 + b; 2 = 2 + With; 1+2 + 2 = 5 + d itd.

Pisma A, b, With, d– nepoznate vrijednosti utega koje se moraju dodati ili oduzeti od mase utega. Rješavanjem sistema jednačina možete odrediti vrijednost svake težine.

Zajednička mjerenja– istovremena mjerenja dvije ili više različitih veličina kako bi se pronašao odnos između njih, na primjer, mjerenja zapremine tijela koja se vrše mjerenjima različitih temperatura koja određuju promjenu zapremine ovog tijela.

Glavne vrste mjerenja, zasnovane na prirodi rezultata mjerenja za različite fizičke veličine, uključuju apsolutna i relativna mjerenja.

Apsolutna mjerenja zasnivaju se na direktnim mjerenjima jedne ili više fizičkih veličina. Primjer apsolutnog mjerenja bi bilo mjerenje promjera ili dužine valjka s kaliperom ili mikrometrom, ili mjerenje temperature termometrom.

Apsolutna mjerenja su praćena procjenom cjelokupne izmjerene vrijednosti.

Relativna mjerenja baziraju se na mjerenju odnosa mjerene veličine, koja igra ulogu jedinice, ili mjerenju veličine u odnosu na istoimenu veličinu koja se uzima kao početna. Kao uzorci, često se koriste standardne mjere u obliku ravni paralelnih krajnjih mjera.

Primjer relativnih mjerenja mogu biti mjerenja kalibara čepova i spajalica na horizontalnim i vertikalnim optimetrima uz podešavanje mjernih instrumenata prema standardnim mjerama. Kada se koriste referentni etaloni ili referentni dijelovi, relativna mjerenja mogu poboljšati tačnost rezultata mjerenja u poređenju sa apsolutnim mjerenjima.

Pored razmotrenih vrsta mjerenja, prema osnovnoj karakteristici – načinu dobijanja rezultata mjerenja, tipovi mjerenja se klasificiraju i prema tačnosti rezultata mjerenja – na podjednako tačno I nejednako, prema broju mjerenja – po višestruko I jednom, u odnosu na promjenu izmjerene vrijednosti tokom vremena – za statički I dinamičan, prisustvom kontakta merne površine mernog instrumenta sa površinom proizvoda - na kontakt I beskontaktno i sl.

U zavisnosti od metrološke namjene, mjerenja se dijele na tehnički– proizvodna mjerenja, kontrola i verifikacija I metrološki– mjerenja sa najvećom mogućom preciznošću korištenjem etalona u cilju reprodukcije jedinica fizičkih veličina kako bi se njihova veličina prenijela na radne mjerne instrumente.

Metode mjerenja

U skladu sa RMG 29–99, glavne metode mjerenja uključuju metodu direktne procjene i metode poređenja: diferencijalne, nulte, zamjenske i slučajne.

Direktna metoda– metoda mjerenja u kojoj se vrijednost veličine određuje direktno iz uređaja za očitavanje mjernog uređaja direktnog djelovanja, na primjer, mjerenje osovine mikrometrom i sile mehaničkim dinamometrom.

Metode za poređenje sa mjerom– metode u kojima se izmjerena vrijednost uspoređuje s vrijednošću koju mjerom reprodukuje:

diferencijalna metoda karakterizira mjerenje razlike između izmjerene veličine i poznate veličine koju mjerom reprodukuje. Primjer diferencijalne metode je mjerenje voltmetrom razlike između dva napona, od kojih je jedan poznat sa velikom tačnošću, a drugi je željena vrijednost;

null metoda– u kojoj je razlika između mjerene veličine i mjere svedena na nulu. U ovom slučaju, nulta metoda ima prednost što mjera može biti višestruko manja od izmjerene vrijednosti, na primjer, vaganje na vagi, kada je teret koji se vaga na jednom ramenu, a skup referentnih utega na drugom ;

metoda zamjene– metoda poređenja sa mjerom, u kojoj se izmjerena vrijednost zamjenjuje poznatom vrijednošću reprodukovanom mjerom. Metoda supstitucije se koristi kod vaganja s naizmjeničnim stavljanjem izmjerene mase i utega na istu vagu;

metod slučajnosti– metoda poređenja sa merom, u kojoj se razlika između merene veličine i vrednosti reprodukovane merom meri podudarnošću oznaka skale ili periodičnih signala. Primjer korištenja ove metode je mjerenje dužine pomoću nonius čeljusti.

U zavisnosti od vrste mernih instrumenata koji se koriste, razlikuju se instrumentalne, stručne, heurističke i organoleptičke metode merenja.

Instrumentalna metoda zasniva se na upotrebi posebnih tehničkih sredstava, uključujući automatizovana i automatizovana.

Ekspertski metod Procjena se zasniva na prosudbi grupe stručnjaka.

Heurističke metode procjene su zasnovane na intuiciji.

Organoleptičke metode procjene se zasnivaju na korištenju ljudskih osjetila. Procjena stanja objekta može se vršiti element po element i složenim mjerenjima. Metodu element po element karakterizira mjerenje svakog parametra proizvoda posebno. Na primjer, ekscentričnost, ovalnost, rez cilindričnog vratila. Kompleksna metoda karakterizira mjerenje ukupnog pokazatelja kvaliteta, na koji utiču njegove pojedinačne komponente. Na primjer, mjerenje radijalnog strujanja cilindričnog dijela, na koji utječu ekscentricitet, ovalnost, itd.; kontrola položaja profila duž graničnih kontura itd.

Metoda mjerenja je skup tehnika za korištenje principa i mjernih instrumenata.

A). Metoda direktne procjene sastoji se u određivanju vrijednosti fizičke veličine pomoću uređaja za očitavanje mjernog uređaja direktnog djelovanja. Na primjer, mjerenje napona voltmetrom.Ova metoda je najčešća, ali njena tačnost zavisi od tačnosti mjernog uređaja.

B). Metoda poređenja sa merom - u ovom slučaju, izmerena vrednost se upoređuje sa vrednošću koju mera reprodukuje. Tačnost mjerenja može biti veća od tačnosti direktne procjene.

Postoje sljedeće vrste metoda poređenja s mjerom:

Kontrastna metoda, u kojem izmjerena i reprodukovana veličina istovremeno utiču na uređaj za poređenje, uz pomoć kojeg se uspostavlja odnos između veličina. Primjer: Mjerenje težine pomoću vage s polugom i seta utega.

Diferencijalna metoda, u kojem na mjerni uređaj utiče razlika između izmjerene vrijednosti i poznate vrijednosti reprodukovane mjerom. U ovom slučaju, balansiranje izmjerene vrijednosti sa poznatom se ne provodi u potpunosti. Primjer: Mjerenje istosmjernog napona pomoću diskretnog djelitelja napona, referentnog izvora napona i voltmetra.

Null metoda, u kojoj se rezultirajući efekat uticaja obe veličine na uređaj za poređenje dovodi na nulu, što se beleži visoko osetljivim uređajem - nulti indikator. Primjer: Mjerenje otpora otpornika pomoću mosta s četiri kraka, u kojem je pad napona na otporniku nepoznatog otpora uravnotežen padom napona na otporniku poznatog otpora.

Metoda zamjene, u kojem se mjerena veličina i poznata veličina naizmjenično povezuju na ulaz uređaja, a vrijednost mjerene veličine se procjenjuje iz dva očitavanja uređaja, a zatim se izborom poznate veličine osigurava da oba očitanja podudaraju. Ovom metodom može se postići visoka tačnost mjerenja uz visoku preciznost mjerenja poznate količine i visoku osjetljivost uređaja. Primjer: precizno, precizno mjerenje malog napona pomoću visoko osjetljivog galvanometra, na koji se prvo priključi izvor nepoznatog napona i odredi otklon kazaljke, a zatim pomoću podesivog izvora poznatog napona isti otklon pokazivač je postignut. U ovom slučaju, poznati napon je jednak nepoznatom.

Metoda podudaranja, u kojem se razlika između izmjerene vrijednosti i vrijednosti reprodukovane mjerom mjeri pomoću podudarnosti oznaka skale ili periodičnih signala. Primjer: mjerenje brzine rotacije dijela pomoću trepćuće stroboskopije: posmatranjem položaja oznake na rotirajućem dijelu u trenucima bljeskanja lampe, brzina dijela se određuje iz poznate frekvencije bljeskova i pomaka marke.

U vrste mjerenja (ako ih ne dijelimo prema vrstama mjernih fizičkih veličina na linearna, optička, električna itd.) spadaju mjerenja:

  • direktni i indirektni,
  • kumulativno i zajedničko,
  • apsolutno i relativno,
  • pojedinačni i višestruki
  • tehnički i metrološki,
  • jednaki i nejednaki,
  • podjednako raspoređeni i nejednako raspoređeni,
  • statički i dinamički.

U zavisnosti od načina dobijanja rezultata merenja razlikuju se direktna i indirektna merenja.

U direktnim mjerenjima, željena vrijednost veličine se određuje direktno iz uređaja za prikaz mjernih informacija mjernog instrumenta koji se koristi. Formalno, bez uzimanja u obzir greške mjerenja, oni se mogu opisati izrazom

gdje je Q izmjerena veličina,

Indirektna mjerenja su mjerenja u kojima se na osnovu poznatog odnosa između ove veličine i veličina podvrgnutih direktnim mjerenjima pronađe željena vrijednost veličine. Formalna notacija za takvo mjerenje

Q = F (X, Y, Z,…),

gdje su X, Y, Z,... rezultati direktnih mjerenja.

Mjerenje određenog skupa fizičkih veličina klasificira se prema homogenosti (ili heterogenosti) mjerenih veličina.

U zbirnim mjerenjima mjeri se nekoliko veličina istog imena.

Zajednička mjerenja uključuju mjerenje nekoliko veličina različitih imena, na primjer, da se pronađe odnos između njih.

Prilikom mjerenja mogu se koristiti različite skale ocjenjivanja za prikaz rezultata, uključujući i one gradirane ili u jedinicama fizičke veličine koja se mjeri, ili u različitim relativnim jedinicama, uključujući one bezdimenzionalne. U skladu s tim, uobičajeno je razlikovati apsolutna i relativna mjerenja.

Na osnovu broja ponovljenih mjerenja iste veličine razlikuju se pojedinačna i višestruka mjerenja, a višestruka mjerenja implicitno podrazumijevaju naknadnu matematičku obradu rezultata.

U zavisnosti od tačnosti merenja se dele na tehnička i metrološka, ​​kao i na podjednako tačna i nejednako tačna, podjednako disperzovana i nejednako disperzovana.

Tehnička mjerenja se izvode sa unaprijed određenom tačnošću, drugim riječima, greška tehničkih mjerenja ne bi trebala prelaziti unaprijed određenu vrijednost.

Metrološka mjerenja se izvode sa najvećom mogućom preciznošću, uz minimalnu grešku mjerenja.

Procjena jednake tačnosti i neekvivalencije, ekvidisperzije i neekvivalencije rezultata više serija mjerenja ovisi o odabranoj graničnoj mjeri razlike grešaka ili njihovih slučajnih komponenti, čija se specifična vrijednost određuje ovisno o mjerenju. zadatak.

Ispravnije je karakterizirati statička i dinamička mjerenja ovisno o umjerljivosti načina percepcije ulaznog signala mjerne informacije i njegove transformacije. Prilikom mjerenja u statičkom (kvazistatičkom) načinu rada, brzina promjene ulaznog signala je neproporcionalno niža od brzine njegove konverzije u mjernom kolu, a sve promjene se bilježe bez dodatnih dinamičkih izobličenja. Prilikom mjerenja u dinamičkom režimu javljaju se dodatne (dinamičke) greške zbog prebrze promjene same mjerene fizičke veličine ili ulaznog signala mjerne informacije iz konstantne mjerene veličine.

Kolčkov V.I. METROLOGIJA, STANDARDIZACIJA I CERTIFIKACIJA. M.: Udžbenik

3. Metrologija i tehnička mjerenja

3.2. Vrste i metode mjerenja

Measurement- proces pronalaženja vrijednosti fizičke veličine empirijski korišćenjem mernih instrumenata.

Rezultat procesa je vrijednost fizičke veličine Q = qU, Gdje q- brojčana vrijednost fizičke veličine u prihvaćenim jedinicama; U- jedinica fizičke veličine. Vrijednost fizičke količine Q, pronađeno tokom mjerenja, naziva se validan.

Princip mjerenja- fizička pojava ili skup fizičke pojave, koji čine osnovu mjerenja. Na primjer, mjerenje tjelesne težine pomoću vaganja korištenjem gravitacije proporcionalne masi, mjerenje temperature pomoću termoelektričnog efekta.

Metoda mjerenja- skup tehnika za korištenje principa i mjernih instrumenata.

mjerni instrumenti (MI) se koriste t tehnička sredstva koja imaju standardizovana metrološka svojstva.

Postoje razne vrste merenja. Klasifikacija tipova mjerenja vrši se na osnovu prirode zavisnosti mjerene vrijednosti od vremena, vrste mjerne jednačine, uslova koji određuju tačnost rezultata mjerenja i načina izražavanja ovih rezultata.

  • Na osnovu prirode zavisnosti izmerene vrednosti od vremena merenja, dele se na statička i dinamička mjerenja.

Statički - to su mjerenja u kojima izmjerena veličina ostaje konstantna tokom vremena. Takva mjerenja su, na primjer, mjerenja dimenzija proizvoda, konstantnog pritiska, temperature itd.

Dynamic - to su mjerenja tokom kojih se izmjerena vrijednost mijenja tokom vremena, na primjer, mjerenje tlaka i temperature tokom kompresije plina u cilindru motora.

  • Prema načinu dobijanja rezultata, određen tipom mjerne jednačine, postoje direktno, indirektno, agregatna i spojna mjerenja.

Direktno - to su mjerenja u kojima se željena vrijednost fizičke veličine nalazi direktno iz eksperimentalnih podataka. Direktna mjerenja mogu se izraziti formulom Q = X, Gdje Q- željenu vrijednost mjerene veličine, i X- vrijednost direktno dobijena iz eksperimentalnih podataka. Primeri takvih merenja su: merenje dužine lenjirom ili mernom trakom, merenje prečnika kaliperom ili mikrometrom, merenje ugla uglomerom, merenje temperature termometrom itd.

Indirektno - to su mjerenja u kojima se vrijednost neke veličine utvrđuje na osnovu poznatog odnosa između željene veličine i veličina čije se vrijednosti pronalaze direktnim mjerenjem. Dakle, vrijednost mjerene veličine se izračunava pomoću formule Q = F(x1, x2 ... xN), Gdje Q- željenu vrijednost mjerene veličine; F- poznata funkcionalna zavisnost, x1, x2, … , xN- vrijednosti količina dobijenih direktnim mjerenjem. Primjeri indirektnih mjerenja: određivanje volumena tijela direktnim mjerenjem njegovih geometrijskih dimenzija, nalaženje električne otpornosti provodnika prema njegovom otporu, dužini i površini poprečnog presjeka, mjerenje prosječnog prečnika niti pomoću trožilne metode , itd. Indirektna mjerenja se široko koriste u slučajevima kada je željenu veličinu nemoguće ili previše teško izmjeriti direktnim mjerenjem. Postoje slučajevi kada se veličina može mjeriti samo indirektno, na primjer, dimenzije astronomskog ili unutaratomskog reda.

Agregat - To su mjerenja u kojima se vrijednosti mjerenih veličina određuju na osnovu rezultata ponovljenih mjerenja jedne ili više istoimenih veličina za različite kombinacije mjera ili ovih veličina. Vrijednost željene veličine određuje se rješavanjem sistema jednačina sastavljenih iz rezultata nekoliko direktnih mjerenja. Primjer zbirnih mjerenja je određivanje mase pojedinačnih utega skupa, tj. izvođenje kalibracije pomoću poznate mase jednog od njih i na osnovu rezultata direktnih mjerenja i poređenja masa različitih kombinacija tegova. Razmotrimo primjer kumulativnih mjerenja, koji se sastoji od kalibracije utega koji se sastoji od utega težine 1, 2, 2*, 5, 10 i 20 kg. Brojni utezi (osim 2*) predstavljaju uzorne mase različitih veličina. Zvezdica označava težinu čija je vrednost drugačija od tačne vrednosti od 2 kg. Kalibracija se sastoji od određivanja mase svakog utega pomoću jednog referentnog utega, na primjer, težine od 1 kg. Promjenom kombinacije težina vršit ćemo mjerenja. Napravimo jednadžbe u kojima masu pojedinačnih utega označavamo brojevima, na primjer 1 arr znači masu standardne težine od 1 kg, tada: 1 = 1 arr + a; 1 + 1 obrt = 2 + b; 2* = 2 + c; 1 + 2 + 2* = 5 + d itd. Naznačeni su dodatni utezi koji se moraju dodati masi utega na desnoj strani jednadžbe ili od nje oduzeti da bi se vaga uravnotežila a b c d. Rješavanjem ovog sistema jednadžbi možete odrediti masu svake težine.

Joint - to su mjerenja koja se vrše istovremeno od dvije ili više različitih veličina kako bi se pronašao funkcionalni odnos između njih. Primjeri zajedničkih mjerenja su određivanje dužine štapa kao funkcije njegove temperature ili ovisnosti električnog otpora provodnika o tlaku i temperaturi.

  • Prema uslovima koji određuju tačnost rezultata merenja se dele na tri klase.

1. Mjerenja sa najvećom mogućom preciznošću, ostvarivo uz postojeći nivo tehnologije. Ova klasa uključuje sva mjerenja visoke preciznosti i prije svega referentna mjerenja povezana sa najvećom mogućom preciznošću reprodukcije utvrđenih jedinica fizičkih veličina. Ovo uključuje i mjerenja fizičkih konstanti, prvenstveno univerzalnih, na primjer, mjerenje apsolutne vrijednosti ubrzanja gravitacije.

2. Kontrolna i verifikaciona mjerenja, čija greška, sa određenom verovatnoćom, ne bi trebalo da prelazi određenu određenu vrednost. U ovu klasu spadaju mjerenja koja vrše državne kontrolne (nadzorne) laboratorije za usklađenost sa zahtjevima tehničkih propisa, kao i stanje merna tehnologija i fabričke mjerne laboratorije. Ova mjerenja garantuju grešku rezultata sa određenom vjerovatnoćom koja ne prelazi određenu unaprijed određenu vrijednost.

3. Tehnička mjerenja , u kojem je greška rezultata određena karakteristikama mjernih instrumenata. Primjeri tehničkih mjerenja su mjerenja koja se vrše u toku proizvodnog procesa u industrijskim preduzećima, u uslužnom sektoru itd.

  • U zavisnosti od načina izražavanja rezultata merenja, postoje apsolutno i relativno mjerenja.

Apsolutno su mjerenja koja se zasnivaju na direktnim mjerenjima jedne ili više osnovnih veličina ili na korištenju vrijednosti fizičkih konstanti. Primjeri apsolutnih mjerenja su: određivanje dužine u metrima, električna struja u amperima, ubrzanje gravitacije u metrima u sekundi na kvadrat.

Relativno su mjerenja u kojima se upoređuje željena veličina sa istoimenom količinom koja ima ulogu jedinice ili se uzima kao početna. Primeri relativnih merenja su: merenje prečnika školjke brojem obrtaja mernog valjka, merenje relativne vlažnosti vazduha, definisane kao odnos količine vodene pare u 1 kubnom metru vazduha i količine vodene pare koja zasićuje 1 kubni metar vazduha na datoj temperaturi.

  • Ovisno o načinu određivanja vrijednosti potrebnih veličina, postoje dvije glavne metode mjerenja metoda direktne procjene i metoda poređenja sa mjerom.

Metoda direktne procjene - metoda mjerenja u kojoj se vrijednost veličine određuje direktno iz uređaja za očitavanje mjernog uređaja direktnog djelovanja. Primeri takvih merenja su: merenje dužine lenjirom, mere delova mikrometrom, inklinometar, pritisak manometrom itd.

Metoda poređenja sa mjerom - metoda mjerenja u kojoj se izmjerena vrijednost upoređuje sa vrijednošću reprodukovanom mjerom. Na primjer, za mjerenje promjera mjerača, optimometar se postavlja na nulu pomoću bloka mjernih blokova, a rezultat mjerenja se dobija iz indikacije strelice optimometra, što je odstupanje od nule. Tako se izmjerena vrijednost uspoređuje sa veličinom mjernog bloka.Postoji nekoliko varijanti metode poređenja:

a) metoda opozicije, u kojem izmjerena vrijednost i vrijednost koju mjerom reprodukuje istovremeno utječu na uređaj za upoređivanje koji omogućava uspostavljanje odnosa između ovih vrijednosti, na primjer, mjerenje otpora pomoću mosnog kola sa uključivanjem pokaznog uređaja u dijagonalu most;

b) diferencijal metoda u kojoj se izmjerena veličina upoređuje sa poznatom količinom reprodukovanom mjerom. Ova metoda, na primjer, određuje odstupanje kontroliranog promjera dijela na optimometru nakon što je podešen na nulu pomoću bloka mjernih blokova;

V) null metoda je takođe vrsta metode poređenja sa merom, u kojoj se rezultirajući efekat uticaja veličina na uređaj za poređenje svodi na nulu. Ova metoda mjeri električni otpor korištenjem mosnog kola s njegovim potpunim balansiranjem;

d) metodom utakmice razlika između izmjerene vrijednosti i vrijednosti reprodukovane mjerom utvrđuje se korištenjem podudarnosti oznaka na skali ili periodičnih signala. Na primjer, kada se mjeri kaliperom, oznake glavne i noniusne skale se poklapaju.

  • U zavisnosti od načina dobijanja mernih informacija, merenja mogu biti kontakt i beskontakt.
  • Ovisno o vrsti , korišćeni merni instrumenti , razlikovati instrumentalni, stručni, heuristički i organoleptički metode mjerenja.

Instrumentalna metoda zasniva se na upotrebi posebnih tehničkih sredstava, uključujući automatizovana i automatizovana.

Ekspertski metod Procjena se zasniva na prosudbi grupe stručnjaka.

Heurističke metode procjene su zasnovane na intuiciji.

Organoleptičke metode procjene se zasnivaju na korištenju ljudskih osjetila. Može se izvršiti procjena stanja objekta element po element i složen mjerenja. Element po element Metodu karakterizira mjerenje svakog parametra proizvoda posebno. Na primjer, ekscentričnost, ovalnost, rez cilindričnog vratila. Kompleksna metoda karakterizira mjerenje ukupnog pokazatelja kvaliteta, na koji utiču njegove pojedinačne komponente. Na primjer, mjerenje radijalnog strujanja cilindričnog dijela, na koji utječu ekscentricitet, ovalnost, itd.; kontrola položaja profila duž graničnih kontura itd.

Teorija Radionica Zadaci Informacije