Matavimų tipai ir metodai. Matavimų tipai ir jų charakteristikos Matavimo metodai charakteristikų tipai

Matavimo metodai (MI)– matavimo rezultatų gavimo metodas naudojant principus ir matavimo priemones.

MI skirstomi į

Tiesioginio vertinimo metodas

Išmatuoto dydžio vertė nuskaitoma tiesiogiai iš tiesioginio veikimo matavimo prietaiso skaitymo įrenginio.

Privalumas– matavimų greitis, todėl jis yra būtinas praktinis pritaikymas. Trūkumas: ribotas tikslumas.

Palyginimo metodas su matu

Išmatuota vertė lyginama su matavimo atkurta verte. Pavyzdys: ilgio matavimas liniuote.

Privalumas– didesnis matavimo tikslumas nei naudojant tiesioginio vertinimo metodą. Trūkumas yra tas, kad priemonių parinkimas užima daug laiko.

Opozicijos metodas

Matuojamas dydis ir matu atkuriamas kiekis vienu metu veikia palyginimo įrenginį, kurio pagalba nustatomas šių dydžių santykis.

Pavyzdžiui, svėrimas ant vienodų svarstyklių, kai matuojama masė, apibrėžiamas kaip svorių, kurie balansuoja, masių ir svarstyklių rodmenų suma.

Privalumas– matavimo informacijos signalų iškraipymą įtakojančių veiksnių įtakos matavimo rezultatams mažinimas. Trūkumas: pailgėjęs svėrimo laikas.

Diferencialinis (skirtumo) metodas

Jam būdingas skirtumas tarp išmatuotų ir žinomų (atkuriamo mato) dydžių. Pavyzdžiui, matavimas lyginant su lygintuvo darbo etalonu, atliekamas tikrinant ilgio matavimus.

Privalumas- gauti aukšto tikslumo rezultatus, net ir naudojant santykinai neapdorotas priemones skirtumui išmatuoti.

Nulinis metodas

Palyginimo su priemone metodas, kai gaunamas palyginimo įtaiso poveikio efektas sumažinamas iki nulio.

Atitikties metodas

Palyginimo su priemone metodas, kai skirtumas tarp ieškomo ir atkuriamo dydžių mato verčių matuojamas naudojant skalės ženklų arba periodinių signalų sutapimą.

Privalumas– metodas leidžia žymiai padidinti palyginimo su priemone tikslumą. Trūkumas yra sudėtingesnių SRM įsigijimo kaina ir operatoriaus profesinių įgūdžių poreikis.

Pakeitimo metodas

Remiantis palyginimu su matu, kai išmatuotas kiekis pakeičiamas žinomu dydžiu, atkuriamu matu, išlaikant nepakitusias sąlygas. Pavyzdžiui, svėrimas pakaitomis dedant išmatuotą masę ir svorius ant tos pačios svarstyklių lėkštės.

Privalumai– matavimo paklaida nedidelė, nes ją daugiausia lemia matavimo paklaida ir prietaiso negyva zona (nulis – indikatorius). Trūkumas yra būtinybė naudoti kelių verčių priemones.

Netiesioginis matavimo metodas aš

Vieno pavadinimo fizinio dydžio, susieto su kitu norimu dydžiu, matavimas, nustatomas funkciniu ryšiu, su tolesniu apskaičiavimu sprendžiant kontrolę. Cheminio tyrimo metoduose plačiai naudojami netiesioginiai metodai.

Privalumai– galimybė išmatuoti kiekius, kuriems nėra tiesioginių vertinimo metodų arba jie neduoda patikimų rezultatų arba yra susiję su didelėmis išlaidomis. Trūkumai: padidėjęs laikas ir pinigai, išleisti matavimui.

1.6. Valstybinės metrologijos tarnybos organizavimas

Rusijos valstybinė metrologijos tarnyba (SMS) yra valstybinių metrologinių įstaigų rinkinys ir sukurtas valdyti veiklą, užtikrinančią matavimų vienodumą.

Bendrąjį HMS valdymą vykdo Rusijos Federacijos valstybinis standartas, kuriam įstatyme „Dėl matavimų vienodumo užtikrinimo“ patikėtos šios funkcijos:

• Tarpregioninis ir tarpsektorinis veiklos koordinavimas, siekiant užtikrinti matavimų vienodumą;
• Kiekių vienetų standartų sudarymo, tvirtinimo, saugojimo ir taikymo taisyklių nustatymas;
• Bendrųjų metrologinių reikalavimų matavimų priemonėms, metodams ir rezultatams nustatymas;
• Valstybinė metrologinė kontrolė ir priežiūra;
• Stebėti, kaip laikomasi Rusijos Federacijos tarptautinių sutarčių dėl bandymų rezultatų pripažinimo ir matavimo priemonių tikrinimo sąlygų;
• Norminių dokumentų, užtikrinančių matavimų vienodumą, tvirtinimas;
• Valstybinių standartų tvirtinimas;
• Matavimo priemonių patikros intervalų nustatymas;
• Techninių prietaisų priskyrimas prie matavimo priemonių;
• Matavimo metodų kūrimo ir sertifikavimo tvarkos nustatymas;
• Valstybinių mokslinės metrologijos centrų (SSMC) veiklos vykdymas ir koordinavimas.
• Valstybinių matavimo priemonių testavimo centrų akreditavimas;
• Matavimo priemonių tipo patvirtinimas;
• Valstybinio matavimo priemonių registro tvarkymas;
• Juridinių ir fizinių asmenų veiklos matavimo priemonių gamybos, remonto, pardavimo ir nuomos licencijavimo tvarkos nustatymas;
• Juridinių asmenų metrologinių paslaugų veiklos organizavimas ir akreditavimas teisei atlikti kalibravimo darbus;
• Metrologinių darbų planavimas ir organizavimas;

HMS sudaro septyni valstybiniai moksliniai metrologijos centrai, Visos Rusijos metrologijos tarnybos mokslinio tyrimo institutas (VNIIMS) ir apie 100 standartizacijos ir metrologijos centrų.

Šių tarnybų veiklai vadovauja Rusijos Federacijos Gosstandartas, kuri savo darbą derina su Valstybinės migracijos tarnybos darbu vieningos techninės politikos pagrindu.

Teisės ir pareigos

Teisės ir pareigos struktūriniai padaliniai metrologinės tarnybos centrinėje įstaigoje, metrologijos tarnybos pagrindinėse ir bazinėse organizacijose, taip pat įmonėse ir organizacijose nustato valstybės valdymo institucijos ar juridinio asmens metrologinės tarnybos nuostatai, patvirtinti jų vadovo.

Metrologijos tarnybų veikla remiama įvairias sritis reglamentuojančiais teisės aktais ir norminiais dokumentais, įskaitant metrologinę gamybos palaikymą ir kokybės sistemų sertifikavimą; matavimo, kontrolės ir bandymo standartai ir priemonės; specialistai su profesionalais specialus mokymas, kvalifikacija ir patirtis atliekant metrologinius darbus ir paslaugas.

Finansavimas

Darbo finansavimas pagrindinės organizacijos užduočių vykdymas vykdomas iš atitinkamos valstybės valdymo institucijos centralizuotų lėšų, o bazinei organizacijai - iš specialiai sukurtų nebiudžetinių lėšų.

Įmonių metrologinės tarnybos gali būti akredituotos teisei kalibruoti matavimo priemones pagal sutartis su valstybiniais moksliniais metrologijos centrais ar Valstybinės migracijos tarnybos įstaigomis.

Kaip minėta pirmiau, matavimas yra procesas, kurio metu eksperimentiškai gaunama viena ar daugiau dydžio verčių, kurias galima pagrįstai priskirti jam. Matuojamo dydžio reikšmė priklauso nuo matavimo sąlygų, pasirinkto metodo, matavimo priemonės tipo ir kt.

Pagrindinės matavimo charakteristikos apima matavimo principus, matavimo metodus ir matavimo tikslumą.

Matavimo principas yra fizikinis reiškinys (efektas), kuris sudaro pagrindą matavimams naudojant vienokią ar kitokią matavimo priemonę.

Daugybė fizinių efektų, kuriuos mokslininkai atrado tyrimų metu, naudojami kaip matavimo principai. Pavyzdžiui, naudojant Doplerio efektą greičiui matuoti; Holo efekto taikymas indukcijai matuoti magnetinis laukas; gravitacijos panaudojimas masei matuoti sveriant.

Skirtingų matavimo principų taikymo pavyzdžiai yra pjezoelektrinis efektas, termoelektrinis efektas ir fotoelektrinis efektas.

Pjezoelektrinis efektas susideda iš EML atsiradimo ant kai kurių kristalų (kvarco, turmalino, dirbtinių pjezoelektrinių medžiagų) paviršiaus (paviršių), veikiant išorinėms jėgoms. Kvarcas ir pjezokeramika (pavyzdžiui, bario titanatas), pasižymintys gana dideliu mechaniniu atsparumu ir temperatūros stabilumu (kvarcas iki 200°C temperatūros; pjezokeramika - iki 115°C), labiausiai pritaikytas matavimams.

Pjezoelektrinis efektas grįžtamasis: pjezoelektriniam kristalui pritaikytas emf sukelia jo paviršiaus mechaninį įtempimą. Matavimo keitikliai, pagrįsti pjezoelektriniu efektu, yra savaime generuojami dinaminiams matavimams.

Termoelektrinis efektas naudojami temperatūros matavimams, ir naudojami du pagrindiniai šio efekto realizavimo būdai.

Pirmuoju atveju naudojama savybė keisti metalų ir puslaidininkių elektrinę varžą keičiantis temperatūroms. Dažnai naudojami metalai yra varis (įprastiniams matavimams) ir platina (didelio tikslumo matavimams). Atitinkamas matavimo keitiklis vadinamas termistoriumi. Jautrūs puslaidininkinio keitiklio elementai – termistorius – gaminami iš įvairių metalų oksidų. Kylant temperatūrai, termistoriaus varža mažėja, o termistoriaus – didėja. Varinių termistorių atsparumo priklausomybė nuo temperatūros pokyčių yra tiesinė;

Platininiai termistoriai leidžia matuoti temperatūrą nuo -200°C iki +1000°C.

Matavimo tikslais naudojami išoriniai ir vidiniai fotoelektriniai efektai. Išorinis fotoelektrinis efektas atsiranda vakuuminiame cilindre, turinčiame anodą ir fotokatodą. Kai apšviečiamas fotokatodas, šviesos fotonų įtakoje išspinduliuojami elektronai. Kai tarp anodo ir fotokatodo yra elektros įtampa, fotokatodo skleidžiami elektronai sudaro elektros srovę, vadinamą fotosrove.

Tokiu būdu šviesos energija paverčiama elektros energija.

Matavimo metodas– tai metodų (metodų) rinkinys, naudojamas lyginant išmatuotą dydį su jo vienetu (arba skale) pagal pasirinktą matavimo principą.

Matavimo metodai skirstomi į tiesioginio vertinimo ir palyginimo su priemone metodus. Lyginimo su matu metodai skirstomi į kontrastinį, diferencinį, nulinį, pakeitimo ir sutapimo metodus.

Tiesioginio vertinimo metodas susideda iš fizikinio dydžio vertės nustatymo naudojant tiesioginio veikimo matavimo prietaiso skaitymo įtaisą. Pavyzdžiui, išmatuoti įtampą voltmetru. Šis metodas yra labiausiai paplitęs, tačiau jo tikslumas priklauso nuo matavimo priemonės tikslumo.

Palyginimo metodas su matu naudoja išmatuotos vertės palyginimą su matavimo atkurta verte. Matavimo tikslumas gali būti didesnis nei tiesioginio vertinimo tikslumas.

Opozicijos metodas yra pagrįstas tuo pačiu metu išmatuojamo ir atkuriamo dydžio įtaka palyginimo įtaisui, kurio pagalba nustatomas santykis tarp dydžių. Pavyzdžiui, svorio matavimas naudojant svirties svarstykles ir svarmenų rinkinį.

Kada diferencinis metodas matavimo prietaisą veikia skirtumas tarp išmatuoto kiekio ir žinomo kiekio, atkuriamo matu. Šiuo atveju išmatuotos vertės subalansavimas su žinoma nėra visiškai atliktas. Pavyzdžiui, nuolatinės srovės įtampos matavimas naudojant atskirą įtampos daliklį, atskaitos įtampos šaltinį ir voltmetrą.

Naudojant nulinis metodas gautas abiejų dydžių įtakos palyginimo įtaisui efektas priartinamas iki nulio, kurį fiksuoja itin jautrus prietaisas – nulinis indikatorius. Pavyzdžiui, rezistoriaus varžos matavimas naudojant keturių pečių tiltelį, kuriame nežinomos varžos rezistoriaus įtampos kritimas subalansuojamas žinomos varžos rezistoriaus įtampos kritimu.

Pakeitimo metodas yra pagrįstas išmatuoto kiekio ir žinomo dydžio pakaitomis prijungimu prie įrenginio įvesties, o pagal du prietaiso rodmenis įvertinama išmatuoto dydžio vertė, o tada, pasirinkus žinomą dydį, užtikrinama, kad abu rodmenys sutampa.

Taikant šį metodą galima pasiekti aukštą matavimo tikslumą, tiksliai matuojant žinomą kiekį ir didelį prietaiso jautrumą. Pavyzdžiui, tiksliai išmatuojant mažą įtampą naudojant labai jautrų galvanometrą, prie kurio pirmiausia prijungiamas nežinomos įtampos šaltinis ir nustatomas rodyklės nuokrypis, o po to naudojant reguliuojamą žinomos įtampos šaltinį – toks pat įtampa. rodyklė pasiekiama. Šiuo atveju žinoma įtampa yra lygi nežinomai.

Atsitiktinumo metodu nustatyti skirtumą tarp išmatuotos vertės ir matu atkuriamos vertės, naudojant skalės ženklų arba periodinių signalų sutapimą. Pavyzdžiui, matuojant detalės sukimosi greitį naudojant mirksinčią stroboskopinę lemputę: stebint žymės padėtį ant besisukančios dalies žibinto mirksėjimo momentais, detalės greitis nustatomas pagal žinomą blyksnių dažnį ir ženklo poslinkis.

Privalomųjų reikalavimų ir taisyklių laikymosi patikra vykdoma valstybinės privalomųjų reikalavimų laikymosi kontrolės (priežiūros) būdu.

Matavimų tikslumas nustatomas pagal matavimo paklaidos artumą nuliui, t.y. matavimo rezultatų artumas tikrajai dydžio vertei.

Tikroji išmatuoto kiekio vertė– fizinio dydžio, kuris idealiai kiekybine ir kokybine prasme atspindėtų atitinkamą objekto savybę, vertė.

Tikroji išmatuoto kiekio vertė yra eksperimentiškai rasta vertė, kuri yra taip artima tikrajai vertei, kad ją galima naudoti tam tikram tikslui.

Dėl mūsų jutimo organų (regos ir klausos) savybių bei naudojamų matavimo priemonių netobulumo neįmanoma nustatyti tikrosios išmatuotos vertės vertės.

Galima tik nurodyti, kad jis yra tarp dviejų reikšmių, iš kurių viena imama su trūkumu, o kita su pertekliumi. Kuo šios vertės arčiau viena kitos, tuo mažesnis jų skirtumas, tuo tikslesnis matavimas.

Matavimo paklaida gali būti kiekybiškai išreikšta išmatuotos vertės vienetais arba matavimo rezultato paklaidos atžvilgiu, tačiau matavimų tikslumas negali būti nustatytas tiesiogiai iš matavimo rezultatų. Todėl jie dažniausiai kalba apie aukštą (vidutinį, žemą) matavimo tikslumą kokybine prasme.

Štai kodėl patogiau kiekybiškai įvertinti matavimų tikslumą naudojant paklaidą.

Taigi eksperimentuotojo užduotis yra ne tik nustatyti tą ar kitą norimą reikšmę, bet ir nurodyti, koks yra šios reikšmės nustatymo tikslumas, arba, kitaip tariant, kokia leistina paklaidos reikšmė.

Šiuo metu yra daugybė matavimų tipų, išsiskiriančių fizine išmatuojamo dydžio prigimtimi ir veiksniais, lemiančiais įvairias sąlygas ir matavimo režimus. Pagrindiniai matavimų tipai fiziniai dydžiai, įskaitant linijinius-kampinius (GOST 16263–70), yra tiesiai, netiesioginis, kaupiamasis, Bendras, absoliutus Ir giminaitis.

Plačiausiai naudojamas tiesioginiai matavimai , susidedantis iš to, kad norima išmatuoto dydžio vertė randama iš eksperimentinių duomenų naudojant matavimo priemones. Linijinį matmenį galima nustatyti tiesiogiai naudojant liniuotės, matuoklio, suporto, mikrometro svarstykles, veikiančią jėgą - dinamometru, temperatūrą - termometru ir kt.

Tiesioginio matavimo lygtis yra tokia:

čia Q yra norima išmatuoto dydžio vertė; X – išmatuoto dydžio vertė, gauta tiesiogiai iš matavimo priemonių rodmenų.

Netiesioginis– tokie matavimai, kuriuose reikalingas dydis nustatomas pagal žinomą šio dydžio ir kitų tiesioginiais matavimais gautų dydžių ryšį.

Netiesioginio matavimo lygtis yra tokia:

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

čia Q yra norima netiesiogiai išmatuoto dydžio vertė; x 1, x 2, x 3, ... – dydžių reikšmės, išmatuotos tiesioginiu matavimu.

Netiesioginiai matavimai naudojamas tais atvejais, kai norimo kiekio neįmanoma arba labai sunku išmatuoti tiesiogiai, t.y. tiesioginis matavimo tipas arba kai tiesioginis matavimo tipas duoda ne tokį tikslų rezultatą.

Netiesioginio matavimo tipo pavyzdžiai yra gretasienio tūrio nustatymas padauginus tris tiesinius dydžius (ilgį, aukštį ir plotį), nustatytus naudojant tiesioginį matavimo tipą, variklio galios apskaičiavimas, laidininko elektrinės varžos nustatymas pagal jo varžą, ilgį. ir skerspjūvio plotas ir kt.

Netiesioginio matavimo pavyzdys taip pat yra išorinio tvirtinimo sriegio vidutinio skersmens matavimas naudojant „trijų laidų“ metodą. Šis metodas pagrįstas tiksliausiu vidutinio sriegio skersmens d2, kaip įprasto cilindro, kurio generatorius padalija sriegio profilį į lygias dalis P/2, skersmens nustatymu (2.1 pav.):

kur Dmeas – atstumas, įskaitant vielos skersmenis, gautas tiesioginiais matavimais;

d 2 – vielos skersmuo, užtikrinantis kontaktą su sriegio profiliu taškuose, esančiuose ant generatricos d 2;

α – sriegio profilio kampas;

P – sriegio žingsnis.

Suvestiniai matavimai atliekama vienu metu matuojant kelis to paties pavadinimo dydžius, prie kurių norima reikšmė randama sprendžiant lygčių sistemą, gautą tiesiogiai matuojant įvairias šių dydžių kombinacijas. Kaupiamųjų matavimų pavyzdys – aibės svorių kalibravimas naudojant žinomą vieno iš jų masę ir tiesioginio įvairių svorių derinių masių palyginimo rezultatai.

Pavyzdžiui, reikia sukalibruoti išdegusią masę 1; 2; 5; 10 ir 20 kg. Pavyzdinis svoris yra 1 kg, pažymėtas 1 tomu.

Paimkime matavimus, kiekvieną kartą keisdami svorių derinį:

1 = 1 06 + A; 1 + l aps. = 2 + b; 2 = 2 + Su; 1+2 + 2 = 5 + d ir tt

Laiškai A, b, Su, d– nežinomos svorių vertės, kurias reikia pridėti arba atimti iš svorio masės. Išspręsdami lygčių sistemą, galite nustatyti kiekvieno svorio reikšmę.

Sąnarių išmatavimai– vienu metu atliekami dviejų ar daugiau skirtingų dydžių matavimai, siekiant rasti ryšį tarp jų, pavyzdžiui, kūno tūrio matavimai, atliekami atliekant įvairių temperatūrų matavimus, lemiančius šio kūno tūrio kitimą.

Pagrindiniai matavimų tipai, pagrįsti įvairių fizikinių dydžių matavimo rezultatų pobūdžiu, apima absoliučiuosius ir santykinius matavimus.

Absoliutūs išmatavimai yra pagrįsti tiesioginiais vieno ar kelių fizikinių dydžių matavimais. Absoliutaus matavimo pavyzdys būtų ritinėlio skersmens arba ilgio matavimas suportu arba mikrometru arba temperatūros matavimas termometru.

Prie absoliučių matavimų pridedama visos išmatuotos vertės įvertinimas.

Santykiniai išmatavimai yra pagrįsti išmatuoto dydžio, kuris atlieka vieneto vaidmenį, santykio matavimu arba kiekio matavimu, palyginti su to paties pavadinimo kiekiu, kuris laikomas pradiniu. Kaip pavyzdžiai dažnai naudojami standartiniai matai, tokie kaip plokštumos lygiagrečios galo ilgio matai.

Santykinių matavimų pavyzdys gali būti kištukų ir kabių kalibrų matavimai ant horizontalių ir vertikalių optometrų su matavimo priemonių nustatymu pagal standartines priemones. Naudojant etaloninius etalonus ar etalonines dalis, santykiniai matavimai gali pagerinti matavimo rezultatų tikslumą, palyginti su absoliučiais matavimais.

Be nagrinėjamų matavimų tipų, pagal pagrindinę charakteristiką – matavimo rezultato gavimo būdą, matavimų tipai taip pat skirstomi pagal matavimo rezultatų tikslumą – į vienodai tikslūs Ir nelygios, pagal matavimų skaičių – per daugkartinis Ir vieną kartą, atsižvelgiant į išmatuotos vertės pokytį laikui bėgant – pagal statinis Ir dinamiškas, esant matavimo priemonės matavimo paviršiaus sąlyčiui su gaminio paviršiumi - įjungta kontaktas Ir bekontaktis ir kt.

Priklausomai nuo metrologinės paskirties matavimai skirstomi į techninis- gamybos išmatavimai, kontrolė ir tikrinimas Ir metrologinės– didžiausio įmanomo tikslumo matavimai naudojant etalonus, siekiant atkurti fizikinių dydžių vienetus ir perkelti jų dydį į veikiančias matavimo priemones.

Matavimo metodai

Remiantis RMG 29–99, pagrindiniai matavimo metodai apima tiesioginio vertinimo metodą ir palyginimo metodus: diferencialinį, nulinį, pakeitimą ir sutapimą.

Tiesioginis metodas– matavimo metodas, kai dydžio reikšmė nustatoma tiesiogiai iš tiesioginio veikimo matavimo prietaiso nuskaitymo įrenginio, pavyzdžiui, veleną matuojant mikrometru, o jėgą – mechaniniu dinamometru.

Palyginimo su priemone metodai– metodai, kuriais išmatuota vertė lyginama su matavimo atkurta verte:

diferencinis metodas apibūdinamas skirtumo tarp išmatuoto kiekio ir žinomo kiekio, atkuriamo matu, matavimu. Diferencialinio metodo pavyzdys yra dviejų įtampų skirtumo matavimas voltmetru, iš kurių viena yra žinoma labai tiksliai, o kita yra norima vertė;

nulinis metodas– kuriame skirtumas tarp išmatuoto dydžio ir mato sumažinamas iki nulio. Šiuo atveju nulinio metodo pranašumas yra tas, kad matas gali būti daug kartų mažesnis už išmatuotą vertę, pavyzdžiui, sveriant ant svarstyklių, kai sveriama apkrova yra ant vieno peties, o etaloninių svorių rinkinys yra ant kito. ;

pakeitimo metodas– palyginimo su matu metodas, kai išmatuota vertė pakeičiama žinoma verte, kurią atkuria matas. Pakaitinis metodas naudojamas sveriant pakaitomis dedant išmatuotą masę ir svorius ant tos pačios svarstyklės;

sutapimo metodas– palyginimo su matu metodas, kai skirtumas tarp išmatuoto dydžio ir matu atkuriamos reikšmės matuojamas naudojant skalės ženklų arba periodinių signalų sutapimą. Šio metodo naudojimo pavyzdys yra ilgio matavimas naudojant nonijinį suportą.

Priklausomai nuo naudojamų matavimo priemonių tipo, išskiriami instrumentiniai, ekspertiniai, euristiniai ir organoleptiniai matavimo metodai.

Instrumentinis metodas yra pagrįsta specialių techninių priemonių, įskaitant automatizuotas ir automatizuotas, naudojimu.

Ekspertinis metodas Vertinimas pagrįstas specialistų grupės sprendimu.

Euristiniai metodaiįverčiai remiasi intuicija.

Organoleptiniai metodai vertinimai grindžiami žmogaus pojūčių naudojimu. Objekto būklės įvertinimas gali būti atliekamas atliekant atskirus elementus ir kompleksinius matavimus. Elemento metodui būdingas kiekvieno gaminio parametro matavimas atskirai. Pavyzdžiui, ekscentriškumas, ovalumas, cilindrinio veleno pjūvis. Sudėtingas metodas būdingas bendro kokybės rodiklio matavimas, kuriam įtakos turi atskiri jo komponentai. Pavyzdžiui, matuojant cilindrinės dalies radialinį išbėgimą, kurį veikia ekscentriškumas, ovalumas ir kt.; profilio padėties valdymas išilgai ribinių kontūrų ir kt.

Matavimo metodas – tai principų ir matavimo priemonių naudojimo metodų rinkinys.

A) Tiesioginio vertinimo metodas – fizikinio dydžio vertės nustatymas naudojant tiesioginio veikimo matavimo prietaiso skaitymo įrenginį. Pavyzdžiui, įtampos matavimas voltmetru Šis metodas yra labiausiai paplitęs, tačiau jo tikslumas priklauso nuo matavimo prietaiso tikslumo.

B).Palyginimo su priemone metodas – šiuo atveju išmatuota vertė lyginama su matu atkuriama reikšme. Matavimo tikslumas gali būti didesnis nei tiesioginio vertinimo tikslumas.

Yra šie palyginimo metodai su matu:

Opozicijos metodas, kuriame išmatuotas ir atkuriamas dydis vienu metu veikia palyginimo įrenginį, kurio pagalba nustatomas dydžių santykis. Pavyzdys: svorio matavimas naudojant svirties svarstykles ir svarmenų rinkinį.

Diferencialinis metodas, kuriame matavimo prietaisą veikia skirtumas tarp išmatuotos vertės ir žinomos vertės, atkuriamos matu. Šiuo atveju išmatuotos vertės subalansavimas su žinoma nėra visiškai atliktas. Pavyzdys: nuolatinės srovės įtampos matavimas naudojant atskirą įtampos daliklį, atskaitos įtampos šaltinį ir voltmetrą.

Nulinis metodas, kuriame abiejų dydžių įtakos palyginimo įtaisui gaunamas poveikis prilyginamas nuliui, kurį fiksuoja itin jautrus prietaisas – nulinis indikatorius. Pavyzdys: Rezistoriaus varžos matavimas naudojant keturių pečių tiltelį, kuriame nežinomos varžos rezistoriaus įtampos kritimas yra subalansuotas įtampos kritimu žinomos varžos rezistoriuje.

Pakeitimo metodas, kuriame išmatuotas dydis ir žinomas dydis pakaitomis jungiami prie prietaiso įvesties, o iš dviejų prietaiso rodmenų įvertinama išmatuoto dydžio vertė, o tada pasirinkus žinomą dydį užtikrinama, kad abu rodmenys sutampa. Taikant šį metodą galima pasiekti aukštą matavimo tikslumą, tiksliai matuojant žinomą kiekį ir didelį prietaiso jautrumą. Pavyzdys: tikslus, tikslus mažos įtampos matavimas naudojant labai jautrų galvanometrą, prie kurio pirmiausia prijungiamas nežinomos įtampos šaltinis ir nustatomas rodyklės nuokrypis, o po to naudojant reguliuojamą žinomos įtampos šaltinį, toks pat įtampos šaltinis. rodyklė pasiekiama. Šiuo atveju žinoma įtampa yra lygi nežinomai.

Atitikties metodas, kuriame skirtumas tarp išmatuotos vertės ir matu atkuriamos vertės matuojamas naudojant skalės ženklų arba periodinių signalų sutapimą. Pavyzdys: detalės sukimosi greičio matavimas naudojant mirksinčią stroboskopinę lemputę: stebint žymės padėtį ant besisukančios dalies žibinto blyksnių momentais, detalės greitis nustatomas pagal žinomą blyksnių dažnį ir poslinkį. ženklo.

Matavimų tipai (jei jų neskirstysime pagal išmatuotų fizikinių dydžių tipus į tiesinius, optinius, elektrinius ir kt.) apima matavimus:

• tiesioginis ir netiesioginis,
• kaupiamasis ir jungtinis,
• absoliutus ir santykinis,
• vienkartinis ir daugkartinis
• techninė ir metrologinė,
• lygus ir nelygus,
• vienodai išsibarsčiusios ir nevienodai paskirstytos,
• statiška ir dinamiška.

Priklausomai nuo matavimo rezultato gavimo būdo, skiriami tiesioginiai ir netiesioginiai matavimai.

Atliekant tiesioginius matavimus norima dydžio reikšmė nustatoma tiesiai iš prietaiso, skirto naudoti matavimo prietaiso matavimo informaciją. Formaliai, neatsižvelgiant į matavimo paklaidą, juos galima apibūdinti išraiška

kur Q yra išmatuotas dydis,

Netiesioginiai matavimai yra matavimai, kurių metu norima dydžio vertė randama remiantis žinomu ryšiu tarp šio dydžio ir dydžių, kuriems taikomi tiesioginiai matavimai. Formalus tokio matavimo žymėjimas

Q = F (X, Y, Z,…),

kur X, Y, Z,... yra tiesioginių matavimų rezultatai.

Tam tikros fizikinių dydžių aibės matavimas klasifikuojamas pagal išmatuojamų dydžių homogeniškumą (arba heterogeniškumą).

Atliekant suvestinius matavimus, matuojami keli to paties pavadinimo dydžiai.

Bendri matavimai apima kelių skirtingų pavadinimų kiekių matavimą, pavyzdžiui, norint rasti ryšį tarp jų.

Atliekant matavimus, rezultatams rodyti gali būti naudojamos skirtingos vertinimo skalės, įskaitant tuos, kurie sugraduoti arba matuojamo fizinio dydžio vienetais, arba įvairiais santykiniais vienetais, įskaitant bedimensinius. Atsižvelgiant į tai, įprasta atskirti absoliučius ir santykinius matavimus.

Remiantis pakartotinių to paties dydžio matavimų skaičiumi, išskiriami pavieniai ir daugkartiniai matavimai, o daugkartiniai matavimai netiesiogiai reiškia vėlesnį matematinį rezultatų apdorojimą.

Pagal tikslumą matavimai skirstomi į techninius ir metrologinius, taip pat vienodai tikslius ir nevienodai tikslius, vienodai išsklaidytus ir nevienodai išsklaidytus.

Techniniai matavimai atliekami iš anksto nustatytu tikslumu, kitaip tariant, techninių matavimų paklaida neturi viršyti iš anksto nustatytos vertės.

Metrologiniai matavimai atliekami didžiausiu įmanomu tikslumu, pasiekiant mažiausią matavimo paklaidą.

Kelių matavimų serijų rezultatų vienodo tikslumo ir nelygiavertiškumo, tolygios sklaidos ir nevienodo sklaidos įvertinimas priklauso nuo pasirinkto paklaidų skirtumo ar jų atsitiktinių komponentų ribinio mato, kurio konkreti reikšmė nustatoma priklausomai nuo matavimo. užduotis.

Statinius ir dinaminius matavimus teisingiau charakterizuoti priklausomai nuo matavimo informacijos įvesties signalo suvokimo būdo ir jo transformacijos proporcingumo. Matuojant statiniu (kvazistatiniu) režimu, įvesties signalo kitimo greitis yra neproporcingai mažesnis nei jo keitimo greitis matavimo grandinėje, o visi pokyčiai fiksuojami be papildomų dinaminių iškraipymų. Matuojant dinaminiu režimu atsiranda papildomų (dinaminių) paklaidų dėl per greitų paties išmatuojamo fizikinio dydžio pokyčių arba matavimo informacijos įvesties signalo iš pastovaus matuojamo dydžio.

Kolčkovas V.I. METROLOGIJA, STANDARTIZAVIMAS IR SERTIFIKAVIMAS. M.: Vadovėlis

3. Metrologija ir techniniai matavimai

3.2. Matavimų tipai ir metodai

Matavimas- fizikinio dydžio vertės nustatymo procesas empiriškai naudojant matavimo priemones.

Proceso rezultatas yra fizikinio dydžio reikšmė Q = qU, Kur q- fizinio dydžio skaitinė vertė priimtais vienetais; U- fizinio kiekio vienetas. Fizinio kiekio vertė K, rastas matavimo metu, vadinamas galioja.

Matavimo principas- fizinis reiškinys arba rinkinys fizikiniai reiškiniai, kurie yra matavimų pagrindas. Pavyzdžiui, kūno svorio matavimas naudojant svėrimą naudojant masei proporcingą gravitaciją, temperatūros matavimas naudojant termoelektrinį efektą.

Matavimo metodas- principų ir matavimo priemonių naudojimo metodų rinkinys.

Matavimo prietaisai (MI) yra naudojami t techninės priemonės, turinčios standartizuotas metrologines savybes.

Yra įvairių matavimų tipai. Matavimo tipų klasifikavimas atliekamas pagal išmatuotos vertės priklausomybės nuo laiko pobūdį, matavimo lygties tipą, matavimo rezultato tikslumą lemiančias sąlygas ir šių rezultatų išreiškimo būdus.

• Atsižvelgiant į išmatuotos vertės priklausomybės nuo matavimo laiko pobūdį, jie skirstomi į statiniai ir dinaminiai matavimai.

Statinis - tai matavimai, kurių metu išmatuotas dydis laikui bėgant išlieka pastovus. Tokie matavimai yra, pavyzdžiui, gaminio matmenų, pastovaus slėgio, temperatūros ir kt.

Dinamiškas - tai matavimai, kurių metu išmatuota vertė kinta laikui bėgant, pavyzdžiui, matuojamas slėgis ir temperatūra suspaudus dujas variklio cilindre.

• Pagal rezultatų gavimo būdą, nustatomą pagal matavimo lygties tipą, yra tiesioginis, netiesioginis, suvestiniai ir jungtiniai matavimai.

Tiesioginis - tai matavimai, kurių metu norima fizikinio dydžio reikšmė randama tiesiogiai iš eksperimentinių duomenų. Tiesioginius matavimus galima išreikšti formule K = X, Kur K- norima išmatuoto kiekio vertė ir X- vertė, tiesiogiai gauta iš eksperimentinių duomenų. Tokių matavimų pavyzdžiai yra: ilgio matavimas liniuote arba matuokliu, skersmens matavimas suportu arba mikrometru, kampo matavimas transporteriu, temperatūros matavimas termometru ir kt.

Netiesioginis - tai matavimai, kurių metu kiekio vertė nustatoma remiantis žinomu ryšiu tarp norimo kiekio ir dydžių, kurių vertės randamos tiesioginiais matavimais. Taigi išmatuoto dydžio reikšmė apskaičiuojama pagal formulę Q = F(x1, x2 ... xN), kur K- norima išmatuoto kiekio vertė; F- žinoma funkcinė priklausomybė, x1, x2, … , xN- dydžių vertės, gautos atliekant tiesioginius matavimus. Netiesioginių matavimų pavyzdžiai: kūno tūrio nustatymas tiesioginiais geometrinių matmenų matavimais, laidininko elektrinės savitosios varžos nustatymas pagal jo varžą, ilgį ir skerspjūvio plotą, sriegio vidutinio skersmens matavimas trijų laidų metodu. ir kt. Netiesioginiai matavimai plačiai naudojami tais atvejais, kai norimas dydis yra neįmanomas arba per sunku išmatuoti tiesioginiu matavimu. Pasitaiko atvejų, kai dydis gali būti išmatuotas tik netiesiogiai, pavyzdžiui, astronominės ar atominės tvarkos matmenys.

Suvestinė - Tai yra matavimai, kurių metu išmatuotų dydžių reikšmės nustatomos remiantis pakartotinių vieno ar kelių to paties pavadinimo dydžių matavimų rezultatais įvairiems matavimų deriniams arba šiems dydžiams. Norimo dydžio reikšmė nustatoma sprendžiant lygčių sistemą, sudarytą iš kelių tiesioginių matavimų rezultatų. Suvestinių matavimų pavyzdys – atskirų rinkinio svorių masės nustatymas, t.y. atliekant kalibravimą naudojant žinomą vieno iš jų masę ir remiantis tiesioginių matavimų bei įvairių svorių derinių masių palyginimo rezultatais. Panagrinėkime kaupiamųjų matavimų pavyzdį, kurį sudaro 1, 2, 2*, 5, 10 ir 20 kg sveriančių svorių kalibravimas. Daug svarmenų (išskyrus 2*) rodo pavyzdines įvairaus dydžio mases. Žvaigždutė nurodo svorį, kurio vertė skiriasi nuo tikslios 2 kg vertės. Kalibravimas susideda iš kiekvieno svarelio masės nustatymo naudojant vieną etaloninį svorį, pavyzdžiui, 1 kg sveriantį svorį. Keičiant svorių kombinaciją, atliksime išmatavimus. Sukurkime lygtis, kuriose atskirų svorių masę žymime skaičiais, pavyzdžiui, 1 arr reiškia standartinio 1 kg svorio masę, tada: 1 = 1 arr + a; 1 + 1 aps. = 2 + b; 2* = 2 + c; 1 + 2 + 2* = 5 + d ir tt Nurodomi papildomi svoriai, kuriuos reikia pridėti prie dešinėje lygties pusėje nurodytos svorio masės arba atimti iš jos, norint subalansuoti svarstykles a, b, c, d. Išspręsdami šią lygčių sistemą, galite nustatyti kiekvieno svorio masę.

Bendras - tai yra dviejų ar kelių skirtingų dydžių matavimai vienu metu, siekiant nustatyti funkcinį ryšį tarp jų. Jungčių matavimų pavyzdžiai yra strypo ilgio nustatymas, atsižvelgiant į jo temperatūrą arba laidininko elektrinės varžos priklausomybę nuo slėgio ir temperatūros.

• Pagal sąlygas, lemiančias rezultato tikslumą, matavimai skirstomi į tris klases.

1. Matavimai kuo didesniu tikslumu, pasiekiamas naudojant esamą technologijų lygį. Ši klasė apima visus didelio tikslumo matavimus ir, visų pirma, etaloninius matavimus, susijusius su didžiausiu įmanomu nustatytų fizinių dydžių vienetų atkūrimo tikslumu. Tai taip pat apima fizinių konstantų, pirmiausia universaliųjų, matavimus, pavyzdžiui, gravitacijos pagreičio absoliučios vertės matavimą.

2. Kontroliniai ir patikros matavimai, kurios paklaida su tam tikra tikimybe neturėtų viršyti tam tikros nurodytos reikšmės. Į šią klasę įeina matavimai, kuriuos atlieka valstybinės kontrolės (priežiūros) laboratorijos, kad būtų laikomasi techninių reglamentų reikalavimų, o taip pat matavimo technologija ir gamyklinės matavimo laboratorijos. Šie matavimai garantuoja rezultato paklaidą su tam tikra tikimybe, neviršijančia tam tikros iš anksto nustatytos vertės.

3. Techniniai matavimai , kuriame rezultato paklaidą lemia matavimo priemonių charakteristikos. Techninių matavimų pavyzdžiai yra matavimai, atlikti gamybos proceso metu pramonės įmonės, paslaugų sektoriuje ir kt.

• Priklausomai nuo matavimo rezultatų išreiškimo būdo, yra absoliutus ir santykinis matavimai.

Absoliutus yra matavimai, pagrįsti tiesioginiais vieno ar kelių pagrindinių dydžių matavimais arba fizikinių konstantų verčių naudojimu. Absoliučių matavimų pavyzdžiai: ilgio nustatymas metrais, elektros srovė amperais, gravitacijos pagreitis metrais per sekundę kvadratu.

Giminaitis yra matavimai, kurių metu norimas dydis lyginamas su to paties pavadinimo dydžiu, kuris atlieka vieneto vaidmenį arba imamas kaip pradinis. Santykinių matavimų pavyzdžiai: korpuso skersmens matavimas pagal matavimo volelio apsisukimų skaičių, santykinės oro drėgmės matavimas, apibrėžiamas kaip vandens garų kiekio 1 kubiniame metre oro santykis su vandens garų kiekiu, tam tikroje temperatūroje prisotina 1 kubinį metrą oro.

• Priklausomai nuo reikalingų kiekių verčių nustatymo metodo, yra du pagrindiniai matavimo metodai tiesioginio vertinimo metodas ir palyginimo su priemone metodas.

Tiesioginio vertinimo metodas - matavimo metodas, kai dydžio vertė nustatoma tiesiogiai iš tiesioginio veikimo matavimo prietaiso nuskaitymo įrenginio. Tokių matavimų pavyzdžiai: ilgio matavimas liniuote, detalių matmenys mikrometru, inklinometru, slėgis manometru ir kt.

Palyginimo metodas su matu - matavimo metodas, kai išmatuota vertė lyginama su matavimo dydžiu. Pavyzdžiui, norint išmatuoti matuoklio skersmenį, optometras nustatomas į nulį naudojant matuoklio blokų bloką, o matavimo rezultatas gaunamas nurodant optometro rodyklę, kuri yra nuokrypis nuo nulio. Taigi išmatuota vertė lyginama su matuoklio bloko dydžiu. Yra keletas palyginimo metodo variantų:

a) metodas opozicijos, kuriame išmatuota vertė ir matu atkuriama vertė vienu metu veikia palyginimo įtaisą, leidžiantį nustatyti ryšį tarp šių verčių, pavyzdžiui, išmatuojant varžą naudojant tilto grandinę, į kurios įstrižainę įtraukiant indikatoriaus įtaisą. tiltas;

b) diferencialas metodas, kai išmatuotas kiekis lyginamas su žinomu dydžiu, kurį atkuria matas. Šiuo metodu, pavyzdžiui, nustatomas optimometro dalies kontroliuojamo skersmens nuokrypis po to, kai jis buvo sureguliuotas iki nulio naudojant matuoklio blokus;

V) nulinis metodas taip pat yra lyginimo metodo su matu rūšis, kai gaunamas dydžių įtakos palyginimo įtaisui poveikis yra nulinis. Šiuo metodu elektrinė varža matuojama naudojant tilto grandinę su visišku balansavimu;

d) su metodu degtukai skirtumas tarp išmatuotos vertės ir matu atkuriamos vertės nustatomas naudojant skalės ženklų arba periodinių signalų sutapimą. Pavyzdžiui, matuojant slankmačiu, pagrindinės ir nonerio skalės žymės sutampa.

• Priklausomai nuo matavimo informacijos gavimo būdo, matavimai gali būti kontaktinis ir nekontaktinis.
• Priklausomai nuo tipo , naudotų matavimo priemonių , atskirti instrumentinis, ekspertinis, euristinis ir organoleptinis matavimo metodai.

Instrumentinis metodas yra pagrįsta specialių techninių priemonių, įskaitant automatizuotas ir automatizuotas, naudojimu.

Ekspertinis metodas Vertinimas pagrįstas specialistų grupės sprendimu.

Euristiniai metodai įverčiai remiasi intuicija.

Organoleptiniai metodai vertinimai grindžiami žmogaus pojūčių naudojimu. Galima atlikti objekto būklės vertinimą elementas po elemento ir kompleksas matavimai. Elementarus Metodas pasižymi tuo, kad kiekvienas gaminio parametras matuojamas atskirai. Pavyzdžiui, ekscentriškumas, ovalumas, cilindrinio veleno pjūvis. Sudėtingas metodas būdingas bendro kokybės rodiklio matavimas, kuriam įtakos turi atskiri jo komponentai. Pavyzdžiui, matuojant cilindrinės dalies radialinį išbėgimą, kurį veikia ekscentriškumas, ovalumas ir kt.; profilio padėties valdymas išilgai ribinių kontūrų ir kt.

Teorija Seminaras Užduotys Informacija