4. Одиниці виміру У 1960 р. на XI Генеральній конференції за мірами та вагами була затверджена Міжнародна система одиниць (СІ).

9. Класифікація засобів розміщення Засоби розміщення туристів – будь-який об'єкт, призначений для проживання туристів (готель, готель, туристична база тощо) Засоби розміщення, згідно з Постановою Держстандарту Російської Федерації від 9 липня 1998 р.,

9.Класифікація засобів вимірювання Засіб вимірювання (СІ) – це технічний засіб або сукупність засобів, що застосовується для здійснення вимірювань та має нормовані метрологічні характеристики. За допомогою засобів вимірювання фізична величина

42. Класифікація засобів розміщення Засоби розміщення туристів – будь-який об'єкт, призначений для проживання туристів (готель, готель, туристична база тощо) Засоби розміщення, згідно з Постановою Держстандарту Російської Федерації від 9 липня 1998 р.,

1. Одиниці виміру СІ Основні одиниці Закони Фізики виражають фундаментальні взаємозв'язки між певними фізичними величинами. У Фізиці багато різних величин. Щоб спростити вимірювання та побудувати фізичні теорії, деякі з цих величин приймаються за

Конкретні виміри Електричні виміри: напруга, струм, опір, потужність Вимірювати в побуті електричні параметри доводиться не часто, а деяким - і ніколи.

Медичні виміри У медицині вимірюють безліч різних величин, наприклад концентрації будь-яких речовин у будь-яких середовищах, механічні величини (вага, лінійні розміри, переміщення, тиск, силу, об'єм повітря, що видихається), частоти (пульсу, дихання),

Класифікація видів та методів вимірювань

Велика різноманітність вимірюваних величин, умов проведення вимірювань, способів отримання результату призводить до надзвичайно великої різноманітності вимірювань. У той же час багато конкретних вимірів, незважаючи на їх зовнішню різницю, мають багато спільного і часто виконуються за однаковою схемою. Звідси виникає потреба та можливість їх систематизації, виявлення загальних закономірностей, що дозволяє значно полегшити вивчення всього різноманіття вимірів.

Вимірювання класифікують:

по загальним прийомам отримання результатів вимірів – прямі, непрямі, спільні, сукупні;

за виразом результату вимірювань – абсолютні, відносні;

за характеристикою точності – рівноточні, нерівноточні;

за кількістю вимірів у серії – одноразові, багаторазові;

стосовно зміни вимірюваної величини – статичні, динамічні;

за метрологічним призначенням – технічні, метрологічні.

Блок-схема класифікації вимірів представлена ​​на рис. 1.2.

Прямий вимір- Вимір, при якому шукане значення величини знаходять безпосередньо з дослідних даних. Наприклад, вимірювання температури повітря термометром, сили струму – амперметром, діаметра валу – мікрометром тощо.

Непрямий вимір– це вимір, у якому шукане значення величини знаходять виходячи з відомої залежності між цією величиною і величинами, подвергаемыми прямим вимірам. При цьому числове значення шуканої величини визначається за такою формулою:

z=f(a 1 , a 2 ,..., a m),(1.3)

де: z- значення шуканої величини; a 1 , a 2 ,…, a m- Значення безпосередньо вимірюваних величин.

Рис. 1.2. Блок-схема класифікації вимірів

Наведемо кілька прикладів непрямих вимірів.

1. Визначення значення активного опору Rрезистора (рис. 1.3 а) на основі прямих вимірювань сили струму I, що проходить через резистор, і падіння напруги Uна ньому за формулою:

R=U/I. (1.4)

2. Визначення густини pтіла циліндричної форми (рис. 1.3 б) на підставі прямих вимірювань його маси m, діаметра dта висоти hциліндра за формулою:

p=4m/(p∙d 2 ∙h). (1.5)

3. Визначення довжини кола Lна підставі прямого вимірювання діаметра dза формулою:

L=p∙d. (1.6)

Рис. 1.3. Приклади непрямих вимірів

Непрямі вимірювання складніші за прямі, проте, вони широко застосовуються на практиці у випадках, коли прямі вимірювання практично нездійсненні, або коли непрямий вимір дозволяє отримати більш точний результат порівняно з прямим виміром.

У деяких приладах обчислення функцій, згаданих у визначенні непрямих вимірювань, можуть здійснюватися як одна з операцій перетворень усередині приладу. Вимірювання, що проводяться із застосуванням подібних вимірювальних приладів, належать до прямих. До непрямих відносяться лише такі виміри, у яких розрахунок здійснюється вручну чи автоматично, але після отримання результатів прямих вимірів.

У багатьох випадках замість терміна "непрямий вимір" застосовують термін "метод непрямих вимірів". Це закріплено міжнародними словниками у галузі метрології та стандартами ряду країн та обумовлено тим, що вимір розглядається як акт порівняння величини з одиницею. Отже, непрямий вимір, власне кажучи, - це вимір, а метод вимірів.

До сукупним вимірамвідносяться вироблені одночасно вимірювання декількох однойменнихвеличин, у яких шукані значення величин знаходять рішенням системи рівнянь, одержуваних при прямих вимірах різних поєднань цих величин. До сукупних відносяться, наприклад, виміри, при яких маси окремих гир набору знаходять при відомій масі однієї з них і за результатами прямих вимірів (порівнянь) мас різних поєднань гир.

Спільні виміри– це виміри двох або кількох одночасно не однойменнихвеличин для знаходження залежності між ними.

Наприклад, на підставі одночасних вимірювань прирощень ∆lдовжини деталі в залежності від змін ∆ tйого температури (не однойменних величин) визначають коефіцієнт Долінійного розширення матеріалу зразка:

К=∆l/(l*∆t). (1.7)

Числові значення шуканих величин при спільних вимірах, як і за сукупних, можуть визначатися із системи рівнянь, що пов'язують значення шуканих величин зі значеннями величин, виміряних прямим (або непрямим) способом.

Щоб отримати числові значення шуканих величин, необхідно отримати принаймні стільки рівнянь, скільки цих величин.

Як приклад розглянемо завдання експериментального визначення залежності опору резистора від температури. Припустимо, що ця залежність має вигляд:

R t =R o * (1+a*t+b*t 2) , (1.8)

де: R oі R t– значення опорів резистора при нульовій температурі та температурі tвідповідно; aі b- Постійні температурні коефіцієнти.

Потрібно визначити значення величин R o , aі b.

Вочевидь, ні прямими, ні опосередкованими вимірами тут завдання вирішити. Вчинимо наступним чином. При різних (відомих) значеннях температури t 1,t 2і t 3(вона може бути виміряна прямо чи опосередковано) вимірюємо (прямо чи опосередковано) значення R t 1, R t 2і R t 3та записуємо систему рівнянь:

R t1 = R 0 * (1 + a * t 1 + b * t 1 2);

R t2 = R 0 * (1 + a * t 2 + b * t 2 2); (1.9)

R t 3 = R 0 * (1 + a * t 3 + b * t 3 2).

Вирішуючи цю систему щодо R 0, aі b,отримуємо значення шуканих величин.

Абсолютний вимір- Вимір, що призводить до значення вимірюваної величини, вираженому в її одиницях. Наприклад, при вимірюванні сили електричного струму амперметром або довжини деталі мікрометром результат виміру виражається в одиницях вимірюваних величин (в амперах та міліметрах).

У ГОСТ 16263 наведено інше визначення: "абсолютний вимір - вимір, заснований на прямих вимірах однієї або декількох величин та використання значень фізичних констант". У такому розумінні це поняття практично не застосовується. Воно відповідає поняттю «фундаментальний вимір», наведеному у міжнародному словнику. Термін «абсолютний вимір» слід уникати, т. к. абсолютний, тобто повністю безпомилковий, вимір неможливий. Замість нього можна використовувати термін «безпосередній вимір».

Відносний вимір- Вимірювання відношення величини до однойменної величини, що грає роль одиниці, або вимірювання величини по відношенню до однойменної величини, що приймається за вихідну. Відносне вимір заснований на порівняння вимірюваної величини з відомим значенням міри. Вихідну величину при цьому знаходять алгебраїчним підсумовуванням розміру міри та показань приладу. Наприклад, контроль калібру пробки на вертикальному оптиметрі.

Рівноточні виміри– ряд вимірювань будь-якої величини, виконаних однаковими за точністю засобами вимірювань в одних і тих самих умовах. Наприклад, вимірювання діаметра валу гладким мікрометром та індикаторною скобою.

Нерівноточні виміри– ряд вимірювань будь-якої величини, виконаних різними за точністю засобами вимірювань та (або) у різних умовах.

Одноразовий вимір- Вимірювання, виконане один раз. Наприклад, вимір конкретного моменту часу за годинами. У ряді випадків, коли потрібна велика впевненість у отриманому результаті, одного виміру виявляється недостатньо. Тоді виконується два, три і більше вимірів однієї й тієї конкретної величини. У разі допускається вираз: “дворазове вимір”, “триразове вимір” тощо.

Багаторазовий вимір- Вимірювання однієї і тієї ж фізичної величини, коли результат отримують з декількох наступних один за одним вимірювань, тобто. вимірювання, що складається з низки одноразових вимірів.

З якого числа вимірів можна вважати вимір багаторазовим? Суворої відповіді це питання немає. Однак відомо, що при числі окремих вимірювань n>4 ряд ​​вимірювань може бути оброблений відповідно до вимог математичної статистики. Отже, при чотирьох вимірах і більше вимір можна вважати багаторазовим. За результат багаторазового вимірювання зазвичай приймають середньоарифметичне значення результатів одноразових вимірювань, що входять в ряд.

Статичний вимір- Вимірювання фізичної величини, що приймається відповідно до конкретної вимірювальної задачею за незмінну протягом часу вимірювання. Наприклад, вимірювання довжини деталі за нормальної температури, вимірювання розмірів земельної ділянки.

Динамічні виміри- Вимірювання фізичної величини, розмір якої змінюється з часом. Швидка зміна розмірів вимірюваної величини вимагає її виміру з точною фіксацією моменту часу. Наприклад, вимірювання відстані до рівня землі з літака, що знижується.

Технічні виміри- Вимірювання за допомогою робочих засобів вимірювань. Технічні виміри виконуються з метою контролю та управління науковими експериментами, контролю параметрів виробів, технологічних процесів, управління рухом різних видів транспорту, діагностики захворювань, контролю забрудненості навколишнього середовища тощо. Наприклад, вимірювання тиску пари в котлі за допомогою манометра, вимірювання низки фізичних величин, що характеризують технологічний процес.

Метрологічні виміри- Вимірювання за допомогою еталонів і зразкових засобів вимірювань з метою відтворення одиниць фізичних величин при передачі їх розміру робочим засобам вимірювань. Наприклад, при повірці зразкових заходів магнітної індукції 3-го розряду на перевірочній установці здійснюються виміри зразковим тесламетром 2-го розряду розміру величини, відтвореною мірою. Ці виміри виробляються з метрологічною метою, тобто. є метрологічними.

Будь-які виміри є фізичний експеримент, виконання якого засноване на використанні тих чи інших фізичних явищ. Сукупність фізичних явищ, на яких ґрунтуються виміри, називаються принципом виміру.

Сукупність прийомів використання принципів та засобів вимірювання становить метод виміру.

Вибір того чи іншого методу вимірів залежить від вимірювального завдання, яке слід вирішувати (точність результату вимірів, швидкість його отримання та ін.). При розв'язанні будь-якої вимірювальної задачі важливо мати такі засоби вимірювання, в яких реалізовані обрані принципи вимірювань. Наприклад, температуру можна виміряти платиновим термометром опору (реалізований принцип вимірювання – залежність опору платини від температури) та термоелектричним термометром (реалізований принцип – залежність термое.д.с. від різниці температур). Безумовно, розробки того чи іншого методу вимірювань принцип вимірювань впливає вибір засобів вимірювань. Але це не означає, що принцип вимірювання слід вважати одним із компонентів щодо методу вимірювань. Таким чином, можна сказати, що метод виміру– це спосіб вирішення вимірювального завдання, що характеризується його теоретичним обґрунтуванням та розробкою основних прийомів застосування засобів вимірювання.

Різні методи вимірів відрізняються, насамперед, організацією порівняння вимірюваної величини з одиницею виміру. З цієї точки зору всі методи вимірювань відповідно до ГОСТ 16263 поділяються на дві групи (рис. 1.4): методи безпосередньої оцінки та методи порівняння.

Рис. 1.4. Схема класифікації методів вимірів

Методи порівняння у свою чергу включають метод протиставлення, диференційований метод, метод заміщення, нульовий метод і метод збігу.

При методі безпосередньої оцінкизначення вимірюваної величини визначають безпосередньо з відлікового пристрою вимірювального приладу прямої дії (вимірювальний прилад, в якому передбачено одне або кілька перетворень сигналу вимірювальної інформації в одному напрямку, тобто без зворотного зв'язку). На цьому методі засновані всі стрілочні прилади (вольтметри, амперметри, індикатори, манометри, термометри, тахометри і т.п.). Слід зазначити, що при використанні даного методу вимірювань міра як речове відтворення одиниці виміру, як правило, безпосередньо в процесі вимірювання не бере участі. Порівняння вимірюваної величини з одиницею вимірювання здійснюється опосередковано шляхом попереднього градуювання вимірювального приладу за допомогою зразкових мір або зразкових вимірювальних приладів.

Точність вимірювань методом безпосередньої оцінки здебільшого невелика і обмежується точністю застосовуваних вимірювальних приладів.

Метод порівняння із мірою– це такий метод вимірювань, у якому вимірювану величину порівнюють із величиною, що відтворюється мірою. Приклади цього методу: вимір маси на важелях з рівноваженням гирями; вимірювання напруги постійного струму компенсаторі порівнянням з е.д.с. нормального елемента; вимірювання діаметра валу індикатором при налаштуванні його на нуль за кінцевими мірами довжини.

ДЕРЖСТАНДАРТ 16263 передбачає п'ять методів вимірювань, заснованих на порівнянні з мірою.

Метод протиставлення– це метод порівняння з мірою, у якому вимірювана величина та величина відтворювана із мірою, одночасно впливають на прилад порівняння, за допомогою якого встановлюється співвідношення між цими величинами. Наприклад, вимірювання маси на рівноплечих вагах за допомогою вимірюваної маси та врівноважують її гир на двох чашках ваг (рис. 1.5, а).

Диференціальний метод- Це метод порівняння з мірою, в якому на вимірювальний прилад впливає різницю вимірюваної величини та відомої величини, що відтворюється мірою. Наприклад, вимірювання, що виконуються при перевірці мір довжини порівнянням із зразковою мірою на компараторі, або вимірювання деталей при налаштуванні індикатора кінцевих заходів довжини (рис. 1.5, б).

Рис. 1.5. Приклади вимірювань методом протиставлення

та диференційованим методом

Широко поширений практично нульовий методвимірювань – це метод порівняння з мірою, у якому результуючий ефект на величину прилад порівняння доводять до нуля. Наприклад, вимірювання електричного опору мостом із повним його врівноваженням. Нульовий метод дозволяє отримати високу точність виміру.

методом заміщенняназивається метод порівняння з мірою, в якому вимірювану величину заміщають відомою величиною, що відтворюється мірою. Це, наприклад, зважування по черзі приміщенням маси і гир на одну і ту ж чашку терезів. Метод заміщення можна розглядати як різновид диференціального та нульового методу, що відрізняються тим, що порівняння вимірюваної величини з мірою проводиться різночасно.

Метод збігів- це метод порівняння з мірою, в якому різницю між вимірюваною величиною і величиною, що відтворюється мірою вимірюють, використовуючи збіги позначок шкал або періодичних сигналів. Прикладами цього методу є вимірювання довжин за допомогою штангенциркуля, або вимірювання частоти обертання стробоскопом, де спостерігають збіги положення будь-якої мітки на об'єкті, що обертається, в момент спалахів відомої частоти.

Усі методи вимірювань можуть здійснюватися контактним способом, при якому вимірювальні поверхні приладу взаємодіють з виробом, що перевіряється, або безконтактним способом, у якому взаємодії немає. Наприклад, вимірювання діаметра валу штангенциркулем здійснюється контактним способом, а вимірювання параметрів різьблення на інструментальному мікроскопі – безконтактним способом.

При контактному способі вимірювань необхідно правильно вибирати форму вимірювального наконечника в залежності від форми поверхні, що вимірювається. Рекомендації щодо вибору форми вимірювального наконечника наведено в табл. 1.1.

Описані вище розбіжності у методах порівняння вимірюваної величини з мірою знаходять свій відбиток й у принципах побудови вимірювальних приладів.

З цього погляду розрізняють вимірювальні прилади прямої дії та прилади порівняння. У вимірювальному приладі прямої дії передбачено одне або кілька змін сигналу вимірювальної інформації в одному напрямку, тобто. без зворотного зв'язку. Приміром, на рис. 1.6. наведена структурна схема електронного вольтметра змінного та постійного струму, яка містить випрямляч, підсилювач постійного струму УПТ і вимірювальний механізм ІМ. У цьому приладі перетворення сигналу вимірювальної інформації йде лише в одному напрямку.

Характерною особливістю приладів прямої дії є споживання енергії від об'єкта виміру. Однак це не виключає можливості застосування приладів прямої дії для вимірювання, наприклад електричного опору або ємності, але для цього необхідно використовувати допоміжне джерело енергії.

Вимірювальний пристрій порівняння призначений для безпосереднього порівняння вимірюваної величини з величиною, значення якої відомо.

Рис. 1.6. Структурна схема електронного вольтметра

На рис. 1.7. наведена структурна схема автоматичного приладу порівняння, що містить пристрій порівняння УС, пристрій управління УУ і змінну (регульовану) міру М з відліковим пристроєм.

Рис. 1.7. Структурна схема автоматичного приладу порівняння

Вимірювана величина і однорідна з ним величина Х 0 потрапляють на входи пристрою порівняння УС. Величина Х 0 виходить від регульованої міри М. Залежно від результату порівняння Х і Х 0 пристрій управління УУ впливає міру М таким чином, щоб величина /Х-Х 0 / зменшувалася. Процес управління закінчується, коли Х = Х0. При цьому значення вимірюваної величини відраховується за шкалою регульованого заходу. Якщо пристрої порівняння відбувається віднімання величин Х з Х 0 , то цьому приладі реалізується порівняння вимірюваної величини з мірою нульовим методом.

Слід зазначити, що порівняння вимірюваної величини з мірою приладів порівняння може здійснюватися або одночасно (нульовий метод), або різночасно (метод заміщення).

Таким чином, наведена класифікація видів та методів вимірювань дозволяє не тільки систематизувати різноманітні вимірювання всіляких фізичних величин і тим самим полегшити підхід до вирішення конкретного вимірювального завдання, але й із загальних позицій підійти до розгляду структур та принципів дії різних вимірювальних приладів.

Поняття та термін “засіб вимірювань” набули широкого поширення в метрологічній практиці з початку 70-х років. До цього часу стала ясною необхідність, особливо для технічних вимірювань, розробки єдиної метрологічної методології, що охоплює всі області вимірювань та величини, що вимірюються. У зв'язку з цим було визнано зручним запровадити деякий термін, який охоплював будь-який технічний пристрій, призначений для вироблення, переробки, перетворення, відображення інформації про розміри вимірюваних величин.

За ГОСТ 16263 засіб вимірів– це технічний засіб, що використовується при вимірах та має нормовані метрологічні властивості. Це визначення відповідає ІСО та МЕК, згідно з якими засіб вимірювань – це пристрій, призначений для виконання вимірювань “сам по собі” або із застосуванням іншого обладнання.

Класифікація видів засобів вимірювань наведено на рис. 1.8.

міра- Засіб вимірювань, призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру. Наприклад, гиря – міра маси; вимірювальний резистор – міра електричного опору; температурна лампа – міра яскравості або колірної температури; кварцовий генератор – міра частоти електричних коливань. Розрізняють однозначні заходи, багатозначні заходи та набори заходів.

Рис. 1.8. Класифікація видів засобів вимірювань

Однозначний захід- Це міра, що відтворює фізичну величину одного розміру. Наприклад, гиря, плоскопаралельна кінцева міра довжини, вимірювальний резистор, конденсатор постійної ємності тощо.

Багатозначний захід- міра, що відтворює ряд однойменних величин різного розміру. Наприклад, штриховий захід довжини, конденсатор змінної ємності тощо.

Набір заходів– спеціально підібраний комплект заходів, що застосовуються не лише окремо, а й у різних поєднаннях з метою відтворення низки однойменних величин різного розміру. Наприклад, набір гир, набір плоскопаралельних кінцевих заходів довжини, набір кутових заходів, набір вимірювальних конденсаторів тощо.

Вимірювальний пристрій- засіб вимірювань, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, доступної для безпосереднього сприйняття спостерігачем. Як правило, вимірювальний прилад має пристрої для перетворення вимірюваної величини сигнал вимірювальної інформації і його індикації у формі, найбільш доступної для сприйняття. Пристрої для індикації часто містять шкалу зі стрілкою або іншим покажчиком, діаграму з пером або цифровий покажчик, завдяки чому можна відраховувати показання або реєструвати значення фізичної величини. У разі сполучення приладу з ЕОМ відлік проводять за допомогою монітора.

Розрізняють такі типи вимірювальних приладів.

Аналоговий вимірювальний прилад– це прилад, показання якого є безперервною функцією змін вимірюваної величини. Ці прилади мають низку переваг: відносну простоту, низьку вартість, високу інформативність аналогового сигналу. Разом з тим до недоліків аналогових вимірювальних приладів слід віднести наявність у більшості з них інерційних рухомих частин, що знижують їхню швидкодію і стійкість до перешкод.

Структурна схема аналогового вимірювального пристрою прямої дії представлена ​​на рис. 1.9.

Рис. 1.9. Структурна схема аналогового вимірювального приладу

прямої дії

У даних приладах перетворення вимірювальної інформації здійснюється лише одному напрямку від входу до виходу. Вимірювана величина Х за допомогою вимірювального перетворювача ІП перетворюється на напругу або струм, який впливає на електромеханічний вимірювальний механізм ІМ, викликаючи переміщення його рухомої частини та пов'язаного з нею покажчика відлікового пристрою ОУ. Відліковий пристрій містить оцифровану шкалу, за допомогою якої оператор ОП отримує кількісний результат вимірювання. Градуювання шкали приладу проводиться шляхом подачі на вхід ряду відомих значень вимірюваної величини, що реалізуються зразковою багатозначною мірою М. Таким чином, порівняння вимірюваної величини з одиницею вимірювання в даному випадку здійснюється побічно, а міра М у процесі вимірювання безпосередньої участі не бере.

Цифровий вимірювальний прилад– це вимірювальний прилад, що автоматично виробляє дискретні сигнали вимірювальної інформації, показання якого представлені у цифровій формі. Наприклад, кругломір, профілограф-профілометр і т.п.

На відміну від аналогових приладів у цифрових вимірювальних приладах обов'язково автоматично виконуються такі операції: квантування вимірюваної величини за рівнем; дискретизація її за часом; кодування інформації.

Подання вимірювальної інформації у вигляді коду забезпечує зручність її реєстрації та обробки, можливість тривалого зберігання в пристроях, що запам'ятовують, передачу на значні відстані без спотворень практично по будь-яких каналах зв'язку, безпосереднє введення в ЕОМ для обробки, а також виключає внесені оператором при відліку суб'єктивні похибки.

Перевагами цифрових вимірювальних приладів перед аналоговими є:

зручність та об'єктивність відліку;

висока точність результатів виміру;

широкий динамічний діапазон при високій роздільній здатності;

висока швидкодія за рахунок відсутності рухомих електромеханічних елементів;

можливість автоматизації процесу виміру;

висока стійкість до зовнішніх механічних та кліматичних впливів.

До недоліків цифрових вимірювальних приладів слід віднести їхню схемну складність і відносно високу вартість.

В даний час елементною базою цифрових вимірювальних приладів є мікросхеми, що дозволяє досягти високої швидкодії та малих габаритних розмірів приладів.

Узагальнена структурна схема цифрового вимірювального приладу наведено на рис. 1.10.

Вона містить вхідний аналоговий перетворювач АП, аналого-цифровий перетворювач АЦП, зразкову міру М, цифровий засіб відображення інформації ЦСОІ та пристрій управління УУ. Аналоговий перетворювач перетворює вимірювану величину x(t) у функціонально з нею пов'язану аналогову величину y(t), зручнішу для перетворення на цифровий код. Як АП використовують підсилювачі, дільники, фільтри тощо.

Аналого-цифровий перетворювач виконує операції квантування за рівнем і часом аналогової величини, порівнюючи її з мірою, і кодування результатів. При цьому на виході виробляється дискретний сигнал ДС, який перетворюється цифровим засобом відображення інформації ЦСОІ цифровий відлік N або у вигляді коду вводиться в ЕОМ.

Показує вимірювальний прилад– це вимірювальний прилад, що дозволяє лише відрахування показань. До них можна віднести мікрометр, цифровий вольтметр тощо.

Вимірювальний прилад, що реєструє– це вимірювальний прилад, у якому передбачено реєстрацію показань. У свою чергу, реєструючі вимірювальні прилади діляться на самописуючі, в яких передбачено запис показань у формі діаграм (самописний вольтметр, барограф, термограф, профілограф тощо), і на друкуючі, в яких передбачено друкування показань у цифровій формі.

Рис. 1.10. Узагальнена структурна схема цифрового вимірювального

Вимірювальний прилад прямої дії– вимірювальний прилад, у якому передбачено одне чи кілька перетворень сигналу вимірювальної інформації щодо одного напрямі, тобто. без застосування зворотного зв'язку. Наприклад, амперметр, манометр, ртутний скляний термометр.

Вимірювальний прилад порівнянняпризначений для безпосереднього порівняння вимірюваної величини з величиною значення якої відомо. Наприклад, рівноплечі ваги, електровимірювальний потенціометр, компаратор для лінійних заходів та ін.

Інтегруючий вимірювальний прилад– це прилад, в якому величина, що підводиться, піддається інтегруванню за часом або за іншою незалежною змінною. Наприклад, електричний лічильник, профілограф-профілометр тощо.

Вимірювальний перетворювач– засіб вимірювань, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, зручній для передачі, подальшого перетворення, обробки та (або) зберігання, але не піддається безпосередньому сприйняттю спостерігачем.

Зазвичай вимірювальні перетворювачі входять до складу вимірювальних приладів, настановних систем та ін. як найважливіший пристрій, від якого залежать точнісні характеристики.

За характером перетворення виділяють аналогові, аналого-цифрові та цифро-аналогові перетворювачі.За місцем у вимірювальному ланцюзі – первинні та проміжні перетворювачі. Крім того, є масштабні перетворювачі. Наприклад, вимірювальний трансформатор струму є масштабним перетворювачем, термопара в термоелектричному термометрі – аналоговим перетворювачем, перетворювач цифрового вольтметра – аналого-цифровим вимірювальним перетворювачем.

Допоміжний засіб вимірювань– це засіб вимірів величин, що впливають на метрологічні властивості іншого засобу вимірів при його застосуванні чи повірці. Наприклад, термометр для вимірювання температури газу в процесі вимірювання об'ємної витрати цього газу.

Вимірювальна установка– це сукупність функціонально об'єднаних засобів вимірювань (заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів) та допоміжних пристроїв, призначена для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, зручній для безпосереднього сприйняття спостерігачем і розташована в одному місці. Наприклад, установка для вимірювання питомого опору електротехнічних матеріалів, установка для випробувань магнітних матеріалів тощо.

Вимірювальну установку із включеними до неї зразковими засобами вимірювань називають перевірочною установкою, Вимірювальну установку, що входить до складу еталона - еталонної,установку, призначену для випробувань будь-яких виробів, іноді називають випробувальним стендом. Деякі види вимірювальних установок отримали назву вимірювальних машин.Наприклад, координатно-вимірювальна машина для вимірювання параметрів складних виробів у двовимірному або тривимірному просторі.

Вимірювальна система– сукупність засобів вимірювання (мір, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів) та допоміжних пристроїв, з'єднаних між собою каналами зв'язку, призначена для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, зручній для автоматичної обробки, передачі та (або) використання в автоматичних системах управління. Наприклад, вимірювальна система теплоелектростанції дозволяє отримувати вимірювальну інформацію про низку фізичних величин у різних енергоблоках. Або за допомогою радіонавігаційної системи, що складається з ряду функціонально об'єднаних вимірювальних комплексів, рознесених у просторі на значну відстань, визначають місцезнаходження суден.

Залежно від призначення вимірювальні системи поділяють на вимірювальні інформаційні, вимірювальні контролюючі, вимірювальні керуючіта ін.

Вимірювальну систему, забезпечену засобами автоматичного отримання та обробки вимірювальної інформації, називають автоматичною вимірювальною системою.У автоматизованих виробництвах вимірювальні контролюючі системи працюють автоматично, та їх зазвичай називають системами автоматичного контролю.

Залежно від кількості вимірювальних каналів розрізняють одно-, дво-, триканальніі т.д. Вимірювальні системи.

І вимірювально-обчислювальний комплекс– функціонально об'єднана сукупність засобів вимірювань, ЕОМ та допоміжних пристроїв, призначених для виконання у складі конкретної вимірювальної задачі.

За призначенням прилади поділяються на універсальні, призначені для вимірювання однакових фізичних величин різних об'єктів, та спеціалізовані, що використовуються для вимірювання параметрів однотипних виробів (наприклад, розмірів різьблення або зубчастих коліс) або одного параметра різних виробів (наприклад, шорсткість або твердість).

За принципом дії, який покладено основою вимірювальної системи, прилади поділяють на механічні, оптичні, оптико-механічні, пневматичні, електричні, рентгенівські, лазерні та інших.

Засобом вимірів (СІ)називають технічний засіб (або їх комплекс), що використовується при вимірах та має нормовані метрологічні характеристики.

Дане визначення розкриває метрологічну сутність СІ, що полягає, по-перше, в «вмінні» зберігати (або відтворювати) одиницю фізичної величини і, по-друге, у незмінності розміру одиниці, що зберігається.

СІ можна класифікувати за двома ознаками:

1) конструктивне виконання; 2) метрологічне призначення.

За конструктивним виконаннямСІ поділяють на заходи, вимірювальні перетворювачі; вимірювальні прилади; Вимірювальні установки, вимірювальні системи.

міри величини- СІ, призначені для відтворення та (або) зберігання фізичної величини одного або кількох заданих розмірів. Розрізняють заходи: однозначні (гиря 1 кг, калібр); багатозначні (масштабна лінійка); набори заходів (набір гір, набір калібрів). Набір заходів, конструктивно об'єднаних в єдиний пристрій, називається магазином заходів. Порівняння з мірою виконують за допомогою спеціальних технічних засобів – компараторів (важальні ваги, вимірювальний міст тощо).

Вимірювальні перетворювачі (ІП)- СІ, що служать для перетворення вимірюваної величини на іншу величину або сигнал вимірювальної інформації, зручний для обробки, зберігання, подальших перетворень. За характером перетворення розрізняють аналогові (АП), цифроаналогові (ЦАП), аналого-цифрові (АЦП) перетворювачі. За місцем у вимірювальному ланцюгу розрізняють первинні (ІП, який безпосередньо впливає вимірювана величина) і проміжні (ІП, що займає місце у вимірювальному ланцюгу після первинного ІП) перетворювачі.

Вимірювальний пристрій- СІ, призначене для отримання значень фізичної величини, що вимірюється, у встановленому діапазоні. Прилад зазвичай містить пристрій для перетворень вимірюваної величини та її індикації у формі, найбільш доступній для сприйняття. У разі сполучення приладу з міні-ЕОМ звіт може виконуватись за допомогою дисплея.

За ступенем індикації вимірюваної величини вимірювальні прилади поділяють на реєструючі. Показуючий приладдопускає лише відрахування показань вимірюваної величини (мікрометр, манометр та ін.). У реєструвальному приладіпередбачено реєстрацію показань - у формі діаграми шляхом друкування показань (телеграф, розривна машина з пишучим елементом та ін.).

Всі вимірювальні прилади можуть бути розділені в основному на такі групи:

§ штрихові інструменти (штангенциркуль);

§ мікрометричні інструменти (мікрометр);

§ важільно-механічні (індикатори);

§ оптичні прилади (нівеліри, далекоміри);

§ інтерференційні прилади (інтерферометр);

§ вимірювальні прилади (УІМ – універсальний вимірювальний мікроскоп);

§ пневматичні прилади (манометри);

§ електричні прилади (амперметри);

Вимірювальна установка- сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів та інших пристроїв, призначених для вимірювання однієї або кількох фізичних величин і розташованих в одному місці. Вимірювальну установку, призначену для випробувань будь-яких виробів, називають випробувальним стендом.

Вимірювальна система- сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів, ЕОМ та інших технічних засобів, розміщених у різних точках контрольованого простору з метою вимірювання однієї або кількох фізичних величин, властивих цьому простору. Наприклад, радіонавігаційна система визначення місцезнаходження суден.

До сучасної вимірювальної техніки належать: - автоматизована вимірювальна система (АІС); інформаційно-вимірювальна система (ІІС); вимірювально-обчислювальний комплекс (ІЛК). Типова ІІС містить у своєму складі ЕОМ і забезпечує збирання, обробку та зберігання інформації, що надходить від датчиків, що характеризують стан об'єкта або процесу.

За метрологічним призначеннямвсі СІ поділяються на два види - робочі СІ та зразки.

Робочі СІ (РСІ) призначені щодо технічних вимірів. За умовами застосування вони можуть бути:

§ лабораторними, що використовуються при наукових дослідженнях, медичних вимірах та ін;

§ виробничими, що використовуються для контролю характеристик технологічних процесів, контролю якості готової продукції та ін;

§ польовими, що працюють в умовах постійно змінюються в широких межах зовнішніх впливів

До кожного виду РСІ пред'являються специфічні вимоги: до лабораторних – підвищена точність, чутливість та стабільність; до виробничих - підвищена стійкість до ударно-вібраційних навантажень, високих та низьких температур, вологості, пилу.

Особливим засобом вимірів є стандарт. Еталони є високоточними СІ, а тому використовуються для проведення метрологічних вимірювань як засоби передачі інформації про розмір одиниці і призначені для забезпечення єдності вимірювань.

Під стандартом одиниці фізичної величинирозуміється СІ (або комплекс СІ), призначене для відтворення та (або) зберігання та передачі її розміру нижчестоящим за перевірочною схемою СІ та затверджене як зразок у встановленому порядку. Загальні вимоги до зразків викладені в ГОСТ 8.057-80 «ДСІ. Еталони одиниць фізичних величин. Основні положення."

Еталони повинні мати принаймні три істотні ознаки - незмінність, відтворюваність і злічуваність.

Незмінність- якість зразка утримувати постійним обсяг відтворюваності та одиниці ФВ протягом тривалого інтервалу часу.

Відтворюваність- можливість відтворення одиниці фізичної величини з найменшою похибкою досягнутого рівня розвитку техніки вимірювань.

Злічуваність- можливість забезпечення звірення з еталоном інших СІ, що нижчі за перевірочною схемою, з найбільшою точністю для досягнутого рівня розвитку техніки вимірювань.

Розрізняють такі види стандартів:

§ первинний- Забезпечує відтворення одиниці з найвищою в країні точністю; первинні зразки, визнані рішенням уповноваженого те що державного органу як вихідного біля держави, називаються державними. Прикладом первинного еталона є комплекс СІ для відтворення кілограма за допомогою платіноїрідієвого прототипу та еталонних ваг;

§ вторинний- Зразок, який отримує розмір одиниці безпосередньо від первинного зразка цієї одиниці. Серед вторинних еталонів розрізняють: зразки порівняння, що застосовуються для звірення еталонів, які з тих чи інших причин не можуть бути безпосередньо зліченні один з одним, і еталони-копії, що використовуються передачі інформації про розмір одиниці робочим еталонам;

§ робітник- Зразок, призначений передачі розміру одиниці робочим СИ. За необхідності робочі зразки поділяються на розряди - 1-й, 2-й, …, n-й;

§ початковий- стандарт, що має найвищими метрологічними якостями (в даній лабораторії, організації, підприємстві), від якого передають обсяг одиниці підлеглим стандартам і наявним СІ. Вихідним стандартом країни служить первинний стандарт; вихідним зразком для республіки, регіону чи підприємства може бути вторинний чи робочий зразок.

Крім національних зразків, визнаних офіційним рішенням як вихідного для однієї країни, існують міжнародні зразки, які приймаються за міжнародною угодою. Як приклад міжнародного зразка можна навести прототип кілограма, що зберігається у Міжнародному бюро заходів та ваг (МБМВ).

Розмір одиниці передається «згори донизу» від більш точних СІ до менш точним відповідно до встановленої перевірочної схеми числом ступенів передачі: первинний еталон - вторинний еталон - робочий еталон 1-го розряду - робочий еталон 2-го розряду... - робочий засіб вимірювань.

Еталонна база Росії- це сукупність національних первинних і вторинних стандартів, і навіть вихідних країни установок вищої точності відтворення одиниць фізичних величин.

Основу еталонної бази Росії становлять державні первинні зразки основних одиниць - метри, кілограми, секунди, ампера, кельвіна, кандели. Сучасна еталонна база Росії має у своєму складі 118 державних еталонів, 76 установок вищої точності та понад 300 вторинних еталонів, що забезпечують єдність та необхідну точність. Вона адаптована до європейської та міжнародної системи забезпечення єдності вимірювань.

У науковій літературі кошти технічних вимірів ділять на великі групи. Це: заходи, калібри та універсальні засоби вимірювання, до яких відносяться вимірювальні прилади, контрольно-вимірювальні прилади (КІП) та системи.

1. Міра є такий засіб вимірювань, який призначається для відтворення фізичної величини належного розміру. До заходів відносяться плоскопаралельні заходи довжини (плитка) та кутові заходи.

2. Калібри є деякі пристрої, призначення яких полягає у використанні для контролю та пошуку в необхідних межах розмірів, взаєморозташування поверхонь і форми деталей. Як правило, вони поділяються на: гладкі граничні калібри (скоби та пробки), а також різьбові калібри, до яких відносяться різьбові кільця або скоби, різьбові пробки тощо.

3. Вимірювальний прилад, представлений у вигляді пристрою, що виробляє сигнал вимірювальної інформації у формі, зрозумілій сприйняття спостерігачів.

4. Вимірювальна система, сприймається як певна сукупність засобів вимірів і допоміжних пристроїв, які з'єднуються між собою каналами связи. Вона призначена для виробництва сигналів інформації вимірювань у певній формі, яка підходить для автоматичної обробки, а також для трансляції та застосування в автоматичних системах керування.

5. Універсальні засоби вимірювання, призначення яких у використанні для визначення дійсних розмірів. Будь-який універсальний вимірювальний засіб характеризується призначенням, принципом дії, тобто фізичним принципом, покладеним в основу його побудови, особливостями конструкції та метрологічними характеристиками.

При контрольному вимірі кутових і лінійних показників застосовують прямі виміри, рідше зустрічаються відносні, непрямі чи сукупні виміри. У науковій літературі серед прямих методів вимірів виділяють, як правило, такі:

1) метод безпосередньої оцінки, що являє собою такий метод, при якому значення величини визначають відлікового пристрою вимірювального приладу;

2) метод порівняння з мірою, під яким розуміється метод, при якому цю величину можна порівняти з величиною, що відтворюється мірою;

3) метод доповнення, під яким зазвичай мається на увазі метод, коли значення отриманої величини доповнюється мірою цієї ж величини для того, щоб на використовуваний прилад для порівняння діяла їх сума, що дорівнює заздалегідь заданому значенню;

4) диференціальний метод, який характеризується вимірюванням різниці між даною величиною і відомою величиною, що відтворюється мірою. Метод дає результат із досить високим показником точності при застосуванні грубих засобів виміру;

5) нульовий метод, який, по суті, аналогічний диференційному, але різниця між даною величиною та мірою зводиться до нуля. Причому нульовий метод має певну перевагу, оскільки міра може бути в багато разів менше вимірюваної величини;

6) метод заміщення, що є порівняльний метод з мірою, в якій вимірювану величину замінюють відомою величиною, яка відтворюється мірою. Згадаймо, що існують і нестандартизовані методи. До цієї групи, як правило, включають такі:

1) метод протиставлення, що передбачає під собою такий метод, при якому дана величина, а також величина, що відтворюється мірою, одночасно і діють на прилад порівняння;

2) метод збігів, що характеризується як метод, при якому різницю між порівнюваними величинами вимірюють, використовуючи збіг міток на шкалах або періодичних сигналів.

Засіб вимірювання (СІ)– це технічний засіб або сукупність засобів, що застосовується для здійснення вимірювань та має нормовані метрологічні характеристики. За допомогою засобів вимірювання фізична величина може бути не лише виявлена, а й виміряна.

Засоби вимірювання класифікуються за такими критеріями:

1) за способами конструктивної реалізації;

2) за метрологічним призначенням.

За способами конструктивної реалізації засоби вимірювання поділяються на:

1) міри величини;

2) вимірювальні перетворювачі;

3) вимірювальні прилади;

4) вимірювальні установки;

5) вимірювальні системи.

міри величини– це засоби вимірювання певного фіксованого розміру, які багаторазово використовуються для вимірювання. Виділяють:

1) однозначні заходи;

2) багатозначні заходи;

3) набори заходів.

Деяка кількість заходів, що технічно є єдиним пристроєм, у межах якого можна по-різному комбінувати наявні заходи, називають магазином заходів.

Об'єкт вимірювання порівнюється з мірою у вигляді компараторів (технічних пристроїв). Наприклад, компаратором є ваги важеля.

До однозначних заходів належать стандартні зразки. Розрізняють два види стандартних зразків:

1) стандартні зразки складу;

2) стандартні зразки властивостей.

Стандартний зразок складу чи матеріалу– це зразок з фіксованими значеннями величин, що кількісно відображають вміст у речовині або матеріалі всіх його складових частин.

Стандартний зразок властивостей речовини чи матеріалу – це зразок із фіксованими значеннями величин, що відбивають властивості речовини чи матеріалу (фізичні, біологічні та інших.).

Кожен стандартний зразок обов'язково має пройти метрологічну атестацію в органах метрологічної служби, перш ніж почне використовуватись.

Стандартні зразки можуть застосовуватись на різних рівнях та в різних сферах. Виділяють:

1) міждержавні СО;

2) державні СО;

3) галузеві З;

4) З організації (підприємства).

Вимірювальні перетворювачі (ІП)- це засоби вимірювання, що виражають вимірювану величину через іншу величину або перетворюють її на сигнал вимірювальної інформації, який надалі можна обробляти, перетворювати та зберігати. Вимірювальні перетворювачі можуть перетворювати вимірювану величину по-різному. Виділяють:

1) аналогові перетворювачі (АП);

2) цифроаналогові перетворювачі (ЦАП);

3) аналого-цифрові перетворювачі (АЦП). Вимірювальні перетворювачі можуть займати різні позиції ланцюга вимірювання. Виділяють:

1) первинні вимірювальні перетворювачі, які безпосередньо контактують з об'єктом виміру;

2) проміжні вимірювальні перетворювачі, що розташовуються після первинних перетворювачів. Первинний вимірювальний перетворювач технічно відокремлений, від нього надходять у ланцюг вимірювання сигнали, що містять вимірювальну інформацію. Первинний вимірювальний перетворювач є датчиком. Конструктивно датчик може бути розташований досить далеко від наступного проміжного засобу вимірювання, який має приймати його сигнали.

Обов'язковими властивостями вимірювального перетворювача є нормовані метрологічні властивості та входження до ланцюга вимірювання.

Вимірювальний пристрій– це засіб виміру, з якого виходить значення фізичної величини, що належить фіксованому діапазону. У конструкції приладу зазвичай присутній пристрій, що перетворює вимірювану величину з її індикаціями оптимально зручну для розуміння форму. Для виведення вимірювальної інформації в конструкції приладу використовується, наприклад, шкала зі стрілкою або цифроуказатель, за допомогою яких здійснюється реєстрація значення вимірюваної величини. У деяких випадках вимірювальний пристрій синхронізують з комп'ютером, і тоді виведення вимірювальної інформації проводиться на дисплей.

Відповідно до методу визначення значення вимірюваної величини виділяють:

1) вимірювальні прилади прямої дії;

2) вимірювальні прилади порівняння.

Вимірювальні прилади прямої дії– це прилади, з яких можна отримати значення вимірюваної величини безпосередньо на відліковому пристрої.

Вимірювальний прилад порівняння- Це прилад, за допомогою якого значення вимірюваної величини виходить за допомогою порівняння з відомою величиною, що відповідає її мірі.

Вимірювальні прилади можуть здійснювати індикацію вимірюваної величини по-різному. Виділяють:

1) що показують вимірювальні прилади;

2) реєструючі вимірювальні прилади.

Різниця між ними в тому, що за допомогою показувального вимірювального приладу можна тільки зчитувати значення вимірюваної величини, а конструкція реєструючого вимірювального приладу дозволяє ще фіксувати результати вимірювання, наприклад за допомогою діаграми або нанесення на який-небудь носій інформації.

Відліковий пристрій– конструктивно відокремлена частина засобу вимірювань, призначена для відліку показань. Відліковий пристрій може бути представлений шкалою, покажчиком, дисплеєм та ін.

1) шкальні відлікові пристрої;

2) цифрові відлікові пристрої;

3) реєструючі відлікові пристрої. Шкальні відлікові пристрої включають шкалу і покажчик.

Шкала– це система позначок та відповідних їм послідовних числових значень вимірюваної величини. Основні характеристики шкали:

1) кількість поділів на шкалі;

2) довжина поділу;

3) вартість розподілу;

4) діапазон показань;

5) діапазон вимірів;

6) межі вимірів.

Поділ шкали– це відстань від однієї позначки шкали до сусідньої позначки.

Довжина поділу– це відстань від однієї осьової до наступної по уявної лінії, яка проходить через центри найменших позначок цієї шкали.

Ціна розподілу шкали- це різниця між значеннями двох сусідніх значень на цій шкалі.

Діапазон показів шкали– це область значень шкали, нижньою межею якої є початкове значення цієї шкали, а верхньої – кінцеве значення цієї шкали.

Діапазон вимірювань– це область значень величин у межах якої встановлено нормовану гранично допустиму похибку.

Межі вимірів– це мінімальне та максимальне значення діапазону вимірювань.

Майже рівномірна шкала- Це шкала, у якої ціни поділів відрізняються не більше ніж на 13% і яка має фіксовану ціну поділу.

Істотно нерівномірна шкала– це шкала, у якої поділки звужуються і для поділів якої значення вихідного сигналу є половиною суми меж діапазону вимірів.

Виділяють такі види шкал вимірювальних приладів:

1) одностороння шкала;

2) двостороння шкала;

3) симетрична шкала;

4) безнульова шкала.

Одностороння шкала- Це шкала, у якої нуль розташовується на початку.

Двостороння шкала- Це шкала, у якої нуль розташовується не на початку шкали.

Симетрична шкала- Це шкала, у якої нуль розташовується в центрі.

Вимірювальна установка– це засіб вимірювання, що є комплексом заходів, ІП, вимірювальних приладів та інше, що виконують схожі функції, що використовуються для вимірювання фіксованої кількості фізичних величин і зібрані в одному місці. Якщо вимірювальна установка використовується для випробувань виробів, вона є випробувальним стендом.

Вимірювальна система– це засіб виміру, що є об'єднання заходів, ІП, вимірювальних приладів та інше, що виконують схожі функції, що знаходяться в різних частинах певного простору і призначені для вимірювання певної кількості фізичних величин у даному просторі.

За метрологічним призначенням засоби вимірювання поділяються на:

1) робочі засоби виміру;

2) зразки.

Робочі засоби вимірювання (РСІ)– це засоби вимірювання, використовувані реалізації технічних вимірів. Робочі засоби вимірювання можуть використовуватись у різних умовах. Виділяють:

1) лабораторні засоби вимірювання, що застосовуються під час проведення наукових досліджень;

2) виробничі засоби вимірювання, що застосовуються при здійсненні контролю за перебігом різних технологічних процесів та якістю продукції;

3) польові засоби вимірювання, що застосовуються у процесі експлуатації літаків, автомобілів та інших технічних пристроїв.

До кожного окремого виду робочих засобів виміру пред'являються певні вимоги. Вимоги до лабораторних робочих засобів вимірювання – це високий рівень точності та чутливості, до виробничих РСІ – високий ступінь стійкості до вібрацій, ударів, перепадів температури, до польових РСІ – стійкість та справна робота в різних температурних умовах, стійкість до високого рівня вологості.

Еталони- Це засоби вимірювання з високим ступенем точності, що застосовуються в метрологічних дослідженнях для передачі відомостей про розмір одиниці. Точніші засоби вимірювання передають відомості про розмір одиниці і так далі, таким чином утворюється своєрідний ланцюжок, у кожному наступному ланці якого точність цих відомостей трохи менше, ніж у попередньому.

Відомості про розмір одиниці надаються під час перевірки засобів вимірювання. Перевірка засобів вимірювання здійснюється з метою затвердження їхньої придатності.

Метрологічні властивості засобів вимірювання– це властивості, які безпосередньо впливають на результати проведених цими засобами вимірювань і на похибку цих вимірювань.

Кількісно-метрологічні властивості характеризуються показниками метрологічних властивостей, які є їхньою метрологічними характеристиками.

Затверджені НД метрологічні характеристики є нормованими метрологічними характеристиками Метрологічні властивості засобів вимірювання поділяються на:

1) властивості, що встановлюють сферу застосування засобів вимірювання:

2) властивості, що визначають прецизійність та правильність отриманих результатів вимірювання.

Властивості, що встановлюють сферу застосування засобів вимірювання, визначаються такими метрологічними характеристиками:

1) діапазоном вимірів;

2) порогом чутливості.

Діапазон вимірювань– це діапазон значень величини, де нормовані граничні значення похибок. Нижню та верхню (праву та ліву) межу вимірювань називають нижньою та верхньою межею вимірювань.

Поріг чутливості- Це мінімальне значення вимірюваної величини, здатне стати причиною помітного спотворення сигналу, що отримується.

Властивості, що визначають прецизійність та правильність отриманих результатів вимірювання, визначаються такими метрологічними характеристиками:

1) правильність результатів;

2) прецизійність результатів.

Точність результатів, отриманих деякими засобами виміру, визначається їхньою похибкою.

Похибка засобів вимірювання– це різниця між результатом вимірювання величини та справжнім (дійсним) значенням цієї величини. Для робочого засобу виміру реальним (дійсним) значенням вимірюваної величини вважається показання робочого зразка нижчого розряду. Таким чином, базою порівняння є значення, показане засобом вимірювання, що стоїть вище у перевірочній схемі, ніж засіб вимірювання, що перевіряється.

Q n = Q n Q 0 ,

де AQ n - похибка засобу вимірювання, що перевіряється;

Q n – значення певної величини, отримане за допомогою засобу вимірювання, що перевіряється;

Нормування метрологічних характеристик– це регламентування меж відхилень значень реальних метрологічних характеристик засобів вимірів їх номінальних значень. Головна мета нормування метрологічних характеристик – забезпечення їх взаємозамінності та єдності вимірів. Значення реальних метрологічних характеристик встановлюються у процесі виробництва засобів вимірювання, надалі під час експлуатації засобів вимірювання ці значення мають перевіряти. У випадку, якщо одна або кілька нормованих метрологічних характеристик виходить із регламентованих меж, засіб вимірювання повинен бути негайно відрегульований, або вилучений з експлуатації.

Значення метрологічних параметрів регламентуються відповідними стандартами засобів вимірювання. Причому метрологічні характеристики нормуються окремо для нормальних та робочих умов застосування засобів вимірювання. Нормальні умови застосування – це умови, у яких змінами метрологічних характеристик, зумовленими впливом зовнішніх факторів (зовнішні магнітні поля, вологість, температура), можна знехтувати. Робочі умови – це умови, у яких зміна величин, що впливають, має ширший діапазон.

Метрологічне забезпечення, чи скорочено МО, є таке встановлення та використання наукових і організаційних основ, і навіть низки технічних засобів, і правил, необхідні дотримання принципу єдності і необхідної точності вимірювань. На сьогоднішній день розвиток МО рухається у напрямку переходу від існуючого вузького завдання забезпечення єдності та необхідної точності вимірювань до нового завдання забезпечення якості вимірювань Сенс поняття «метрологічне забезпечення» розшифровується по відношенню до вимірювань (випробування, контролю) загалом. Однак даний термін застосовується і у вигляді поняття «метрологічне забезпечення технологічного процесу (виробництва, організації)», яке передбачає МО вимірів (випробувань чи контролю) у цьому процесі, виробництві, організації. Об'єктом МО можна вважати всі стадії життєвого циклу (ЖЦ) вироби (продукції) або послуги, де життєвий цикл сприймається як певна сукупність послідовних взаємопов'язаних процесів створення та зміни стану продукції від формулювання вихідних вимог до неї до закінчення експлуатації або споживання. Нерідко на етапі розробки продукції для досягнення високої якості виробу проводиться вибір контрольованих параметрів, норм точності, допусків, засобів вимірювання, контролю та випробування. А в процесі розробки МО бажано використовувати системний підхід, при якому зазначене забезпечення розглядається як сукупність взаємопов'язаних процесів, об'єднаних однією метою. Цією метою є досягнення необхідної якості вимірів. У науковій літературі виділяють, як правило, цілу низку подібних процесів:

1) встановлення номенклатури вимірюваних параметрів, а також найбільш відповідних норм точності під час контролю якості продукції та управління процесами;

2) техніко-економічне обґрунтування та вибір СІ, випробувань та контролю та встановлення їх раціональної номенклатури;

3) стандартизація, уніфікація та агрегатування використовуваної контрольно-вимірювальної техніки;

4) розробка, впровадження та атестація сучасних методик виконання вимірювання, випробувань та контролю (МВІ);

5) перевірка, метрологічна атестація та калібрування КВВ або контрольно-вимірювального, а також випробувального обладнання, що застосовується на підприємстві;

6) контроль за виробництвом, станом, застосуванням та ремонтом КИО, а також за точним дотриманням правил метрології та норм на підприємстві;

7) участь у процесі створення та впровадження стандартів підприємства;

8) запровадження міжнародних, державних, галузевих стандартів, а також інших нормативних документів Держстандарту;

9) проведення метрологічної експертизи проектів конструкторської, технологічної та нормативної документації;

10) проведення аналізу стану вимірювань, розробка на його основі та проведення різних заходів щодо покращення МО;

11) підготовка працівників відповідних служб та підрозділів підприємства до виконання контрольно-вимірювальних операцій.

Організація та проведення всіх заходів МО є прерогативою метрологічних служб. В основі метрологічного забезпечення лежать чотири пласти. Власне, вони носять у науковій літературі аналогічну назву – основи. Отже, це наукова, організаційна, нормативна та технічна основи. Особливу увагу хотілося б привернути до себе організаційні основи метрологічного забезпечення. До організаційних служб метрологічного забезпечення відносять Державну метрологічну службу та Відомчу метрологічну службу.

Державна метрологічна служба, або скорочено ГМС відповідає за забезпечення метрологічних вимірів у Росії на міжгалузевому рівні, і навіть проводить контрольні та наглядові заходи у сфері метрологии. До складу ГМС входять:

1) державні наукові метрологічні центри (ДНМЦ), метрологічні науково-дослідні інститути, що відповідають відповідно до законодавчої бази за питання застосування, зберігання та створення державних еталонів та розроблення нормативних актів з питань підтримки єдності вимірів у закріпленому вигляді вимірів;

2) органи ГМС біля республік, які входять до складу РФ, органи автономних областей, органи автономних округів, областей, країв, міст Москви та Санкт-Петербурга.

Основна діяльність органів ДМС спрямовано забезпечення єдності вимірів країни. Вона включає створення національних та вторинних стандартів, розробку систем передачі розмірів одиниць ФВ робітникам СІ, національний нагляд за станом, застосуванням, виробництвом, ремонтом СІ, метрологічну експертизу документації та найважливіших видів продукції, методичне керівництво МС юридичних осіб. Керівництво ДМС здійснює Держстандарт.

Відомча метрологічна служба, яка відповідно до положень Закону «Про забезпечення єдності вимірювань» може бути створена на підприємстві для забезпечення МО На чолі її повинен бути представник адміністрації, який має відповідні знання та повноваження При проведенні заходів у сферах, передбачених ст 13 зазначеного Закону, створення метрологічної служби є обов'язковим. Серед таких сфер діяльності можна назвати:

1) охорона здоров'я, ветеринарія, охорона довкілля, підтримання безпеки праці;

2) торгові операції та взаєморозрахунки між продавцями та покупцями, до яких включаються, як правило, операції з використанням гральних автоматів та інших пристроїв;

3) державні облікові операції;

4) оборона держави;

5) геодезичні та гідрометеорологічні роботи;

6) банківські, митні, податкові та поштові операції;

7) виробництво продукції, що поставляється за контрактами для потреб держави у згоді із законодавчою базою РФ;

8) контролю та випробування якості продукції для забезпечення відповідності обов'язковим вимогам державних стандартів РФ;

9) сертифікація товарів та послуг в обов'язковому порядку;

10) виміри, проведені за дорученням низки держорганів: суду, арбітражу, прокуратури, державні органи управління РФ;

11) реєстраційна діяльність, пов'язана з національними чи міжнародними рекордами у сфері спорту. Метрологічна служба державного органу управління має на увазі наступні компоненти:

1) структурні підрозділи головного метролога у складі центрального апарату держоргану;

2) головні та базові організації метрологічних служб у галузях та підгалузях, що призначаються органом управління;

3) метрологічна служба підприємств, об'єднань, організацій та установ.

Іншим найважливішим розділом МО є його наукові та методичні засади. Так, основним компонентом цих основ стають Державні наукові метрологічні центри (ДНМЦ), які створюються зі складу Держстандарту підприємств і організацій або їх структурних підрозділів, що виконуються різноманітними операціями з питань створення, зберігання, поліпшення, застосування та зберігання держеталонів одиниць величин, а , крім того, що розробляють нормативні правила для забезпечення єдності вимірювань, маючи у своєму складі висококваліфіковані кадри. Присвоєння якомусь підприємству статусу ДНМЦ, зазвичай, впливає форму його власності та організаційно-правові форми, отже лише зарахування їх у групі об'єктів, які мають особливими формами держпідтримки. Основними функціями ДНМЦ є такі:

1) створення, вдосконалення, застосування та зберігання держеталонів одиниць величин;

2) проведення прикладних та фундаментальних науково-дослідних та конструкторських розробок у сфері метрології, до яких можна включити та створення різних дослідно-експериментальних установок, вихідних заходів та шкал для забезпечення єдності вимірювань;

3) передача від держеталонів вихідних даних про розміри одиниць величин;

4) проведення державних випробувань засобів вимірів;

5) розробка устаткування, потрібне для ГМС;

6) розробка та вдосконалення нормативних, організаційних, економічних та наукових засад діяльності, спрямованої на забезпечення єдності вимірів залежно від спеціалізації;

7) взаємодія з метрологічною службою федеральних органів виконавчої, організацій та підприємств, які мають статус юридичної особи;

8) забезпечення інформацією щодо єдності вимірювань підприємств та організацій

9) організація різних заходів, пов'язаних з діяльністю ДСВЧ, ДСССД та ДССО;

10) проведення експертизи розділів МО федеральних та інших програм;

11) організація метрологічної експертизи та вимірів на прохання низки державних органів: суду, арбітражу, прокуратури або федеральних органів виконавчої влади;

12) підготовка та перепідготовка висококваліфікованих кадрів;

13) участь у зіставленні держеталонів з еталонами національними, наявними у низці розвинених країн, і навіть участь у створенні міжнародних і правил.

Діяльність ДНМЦ регламентується Постановою Уряду Російської Федерації від 12.02.94 р № 100.

Важливим компонентом основи МО є, як було зазначено вище, методичні інструкції та керівні документи, під якими маються на увазі нормативні документи методичного змісту, розробляються організаціями, підвідомчими Держстандарту Російської Федерації. Так, у сфері наукових та методичних засад метрологічного забезпечення Держстандарт Росії організовує:

1) проведення науково-дослідних заходів та дослідно-конструкторських робіт у закріплених галузях діяльності, а також встановлює правила проведення робіт з метрології, стандартизації, акредитації та сертифікації, а також з держконтролю та нагляду у підвідомчих областях, здійснює методичне керівництво цими роботами;

2) здійснює методичне керівництво навчанням у галузях метрології, сертифікації та стандартизації, встановлює вимоги до ступеня кваліфікації та компетентності персоналу. Організовує підготовку, перепідготовку та підвищення кваліфікації фахівців.

У практиці використання вимірювань дуже важливим показником стає їхня точність, яка є тією мірою близькості підсумків вимірювання до деякого дійсного значення, яка використовується для якісного порівняння вимірювальних операцій. А як кількісна оцінка, як правило, використовується похибка вимірювань. Причому чим похибка менша, тим вважається вище точність.

Відповідно до закону теорії похибок, якщо необхідно підвищити точність результату (при виключеній систематичній похибки) у 2 рази, то кількість вимірювань необхідно збільшити у 4 рази; якщо потрібно збільшити точність у 3 рази, то кількість вимірів збільшують у 9 разів і т.д.

Процес оцінки похибки вимірів вважається однією з найважливіших заходів щодо забезпечення єдності вимірів. Природно, що факторів, що впливають на точність виміру, існує безліч. Отже, будь-яка класифікація похибок виміру досить умовна, оскільки нерідко залежно та умовами вимірювального процесу похибки можуть виявлятися у різних групах. При цьому відповідно до принципу залежності від форми дані виразу похибки виміру можуть бути: абсолютними, відносними та наведеними.

Крім того, за ознакою залежності від характеру прояву, причин виникнення та можливостей усунення похибки вимірювань можуть бути складовими. При цьому розрізняють такі складові похибки: систематичні та випадкові.

Систематична складова залишається постійною або змінюється при наступних вимірах того самого параметра.

Випадкова складова змінюється при повторних змінах того самого параметра випадковим чином. Обидві складові похибки виміру (і випадкова, і систематична) виявляються одночасно. Причому значення випадкової похибки невідомо заздалегідь, оскільки воно може виникати через цілий ряд неуточнених факторів. Даний вид похибки не можна виключити повністю, проте їх вплив можна дещо зменшити, обробляючи результати вимірювань.

Систематична похибка, і в цьому її особливість, якщо порівнювати її з випадковою похибкою, яка виявляється незалежно від джерел, розглядається за складовими у зв'язку з джерелами виникнення.

Складові похибки можуть ділитися на: методичну, інструментальну і суб'єктивну. Суб'єктивні систематичні похибки пов'язані з індивідуальними особливостями оператора. Така похибка може виникати через помилки у відліку показань або недосвідченості оператора. В основному ж систематичні похибки виникають через методичну та інструментальну складові. Методична складова похибки визначається недосконалістю методу вимірювання, прийомами використання СІ, некоректністю розрахункових формул та округлення результатів. Інструментальна складова утворюється через свою похибку СІ, яка визначається класом точності, впливом СІ на результат і роздільної здатності СІ. Є також таке поняття, як «грубі похибки чи промахи», які можуть виникати через помилкові дії оператора, несправність СІ або непередбачені зміни ситуації вимірювань. Такі похибки, зазвичай, виявляються у процесі розгляду результатів вимірів з допомогою спеціальних критеріїв. Важливим елементом даної класифікації є профілактика похибки, яку розуміють як найбільш раціональний спосіб зниження похибки, полягає в усуненні впливу будь-якого фактора.

Вирізняють такі види похибок:

1) абсолютна похибка;

2) відносна похибка;

3) наведена похибка;

4) основна похибка;

5) додаткова похибка;

6) систематична похибка;

7) випадкова похибка;

8) інструментальна похибка;

9) методична похибка;

10) особиста похибка;

11) статична похибка;

12) динамічна похибка.

Похибки вимірів класифікуються за такими ознаками.

За способом математичного вираження похибки поділяються на абсолютні похибки та відносні похибки.

По взаємодії змін у часі та вхідної величини похибки поділяються на статичні похибки та динамічні похибки.

За характером появи похибки поділяються на систематичні похибки та випадкові похибки.

Абсолютна похибка- Це значення, що обчислюється як різницю між значенням величини, отриманим у процесі вимірювань, і справжнім (дійсним) значенням даної величини.

Абсолютна похибка обчислюється за такою формулою:

Q n = Q n Q 0 ,

де AQ n - Абсолютна похибка;

Q n– значення певної величини, отримане у процесі виміру;

Q 0 – значення тієї самої величини, прийняте за основу порівняння (реальне значення).

Абсолютна похибка міри- Це значення, що обчислюється як різницю між числом, що є номінальним значенням міри, і справжнім (дійсним) значенням відтворюваним мірою величини.

Відносна похибка- Це число, що відображає ступінь точності виміру.

Відносна похибка обчислюється за такою формулою:

де? Q - Абсолютна похибка;

Q 0 - Справжнє (дійсне) значення вимірюваної величини.

Наведена похибка– це значення, яке обчислюється як відношення значення абсолютної похибки до нормуючого значення.

Нормує значення визначається таким чином:

1) для засобів вимірів, для яких затверджено номінальне значення, це номінальне значення приймається за нормуюче значення;

2) для засобів вимірювань, у яких нульове значення розташовується на краю шкали вимірювання або поза шкалою, що нормує значення приймається рівним кінцевому значенню з діапазону вимірювань. Винятком є ​​засоби вимірювань із суттєво нерівномірною шкалою виміру;

3) для засобів вимірювань, у яких нульова позначка розташовується всередині діапазону вимірювань, нормує значення приймається рівним сумі кінцевих чисельних значень діапазону вимірювань;

4) для засобів вимірювання (вимірювальних приладів), у яких шкала нерівномірна, нормуюче значення приймається рівним цілій довжині шкали вимірювання або довжині її частини, яка відповідає діапазону вимірювання. Абсолютна похибка тоді виявляється у одиницях довжини.

Похибка вимірювання включає інструментальну похибку, методичну похибку і похибку відрахування. Причому похибка відрахування виникає через неточність визначення часток розподілу шкали виміру.

Інструментальна похибка- це похибка, що виникає через допущені в процесі виготовлення функціональних частин засобів вимірювання помилок.

Методична похибка– це похибка, що виникає з таких причин:

1) неточність побудови моделі фізичного процесу, на якому базується засіб виміру;

2) неправильне застосування засобів вимірів.

Суб'єктивна похибка– це похибка, що виникає через низький рівень кваліфікації оператора засобу вимірювань, а також через похибку зорових органів людини, тобто причиною виникнення суб'єктивної похибки є людський фактор.

Похибки щодо взаємодії змін у часі та вхідної величини поділяються на статичні та динамічні похибки.

Статична похибка– це похибка, що виникає у процесі вимірювання постійної (не змінюється у часі) величини.

Динамічна похибка– це похибка, чисельне значення якої обчислюється як різницю між похибкою, що виникає при вимірі непостійної (змінної у часі) величини, та статичною похибкою (похибкою значення вимірюваної величини у певний момент часу).

За характером залежності похибки від величин похибки, що впливають, діляться на основні і додаткові.

Основна похибка- це похибка, отримана в нормальних умовах експлуатації засобу вимірювань (при нормальних значеннях величин, що впливають).

Додаткова похибка– це похибка, що виникає за умов невідповідності значень впливають величин їх нормальним значенням, або якщо впливає величина переходить межі області нормальних значень.

Нормальні умови– це умови, у яких значення впливових величин є нормальними або виходять за межі області нормальних значень.

Умови праці– це умови, у яких зміна впливових величин має ширший діапазон (значення впливають не виходять межі робочої області значень).

Робоча область значень впливу величини– це область значень, де проводиться нормування значень додаткової похибки.

За характером залежності похибки від вхідної величини похибки поділяються на адитивні та мультиплікативні.

Адитивна похибка– це похибка, що виникає внаслідок підсумовування чисельних значень і залежна від значення вимірюваної величини, взятого за модулем (абсолютного).

Мультиплікативна похибка– це похибка, що змінюється разом із зміною значень величини, що піддається вимірам.

Слід зазначити, що значення абсолютної адитивної похибки не пов'язане зі значенням величини, що вимірюється, і чутливістю засобу вимірювань. Абсолютні адитивні похибки незмінні по всьому діапазоні вимірів.

Значення абсолютної адитивної похибки визначає мінімальне значення величини, яке можна виміряти засобом вимірювань.

Значення мультиплікативних похибок змінюються пропорційно до змін значень вимірюваної величини. Значення мультиплікативних похибок також пропорційні чутливості засобу вимірювань. Мультиплікативна похибка виникає через вплив впливу величин на параметричні характеристики елементів приладу.

Похибки, які можуть виникнути у процесі вимірів, класифікують характером появи. Виділяють:

1) систематичні похибки;

2) випадкові похибки.

У процесі вимірювання можуть з'явитися грубі похибки та промахи.

Систематична похибка– це складова частина всієї похибки результату виміру, не змінюється чи змінюється закономірно при багаторазових вимірах однієї й тієї величини. Зазвичай систематичну похибку намагаються виключити можливими способами (наприклад, застосуванням методів вимірювання, що знижують ймовірність її виникнення), якщо систематичну похибку неможливо виключити, то її прораховують до початку вимірювань і в результат вимірювання вносяться відповідні поправки. У процесі нормування систематичної похибки визначаються межі її допустимих значень. Систематична похибка визначає правильність вимірів засобів виміру (метрологічна властивість).

Систематичні похибки часом можна визначити експериментальним шляхом. Результат вимірювань можна уточнити за допомогою введення поправки.

Способи виключення систематичних похибок поділяються на чотири види:

1) ліквідація причин та джерел похибок до початку проведення вимірювань;

2) усунення похибок у процесі розпочатого виміру способами заміщення, компенсації похибок за знаком, протиставленням, симетричних спостережень;

3) коригування результатів виміру за допомогою внесення поправки (усунення похибки шляхом обчислень);

4) визначення меж систематичної похибки у разі, якщо її не можна усунути.

Ліквідація причин та джерел похибок до початку проведення вимірювань. Даний спосіб є найоптимальнішим варіантом, так як його використання спрощує подальший хід вимірів (немає необхідності виключати похибки в процесі вже розпочатого виміру або вносити виправлення в отриманий результат).

Для усунення систематичних похибок у процесі розпочатого виміру застосовуються різні способи

Спосіб запровадження поправокбазується на знанні систематичної похибки та чинних закономірностей її зміни. При використанні даного способу результат вимірювання, отриманий з систематичними похибками, вносять поправки, за величиною рівні цим похибкам, але зворотні по знаку.

Спосіб заміщенняполягає в тому, що вимірювана величина замінюється мірою, поміщеною в ті самі умови, в яких знаходився об'єкт вимірювання. Спосіб заміщення застосовується при вимірі наступних електричних параметрів: опору, ємності та індуктивності.

Спосіб компенсації похибки за знакомполягає в тому, що вимірювання виконуються двічі таким чином, щоб похибка, невідома за величиною, включалася до результатів вимірювань із протилежним знаком.

Спосіб протиставленнясхожий спосіб компенсації по знаку. Даний спосіб полягає в тому, що виміри виконують двічі таким чином, щоб джерело похибки при першому вимірі протилежним чином діяв результат другого виміру.

Випадкова похибка– це складова частина похибки результату виміру, змінюється випадково, незакономерно під час проведення повторних вимірів однієї й тієї величини. Поява випадкової похибки не можна передбачити та передбачити. Випадкову похибку неможливо повністю усунути, вона завжди дещо спотворює кінцеві результати вимірювань. Але можна зробити результат виміру більш точним за рахунок проведення повторних вимірів. Причиною випадкової похибки може стати, наприклад, випадкова зміна зовнішніх факторів, що впливають на процес виміру. Випадкова похибка при проведенні багаторазових вимірів з досить великим ступенем точності призводить до розсіювання результатів.

Промахи та грубі похибки– це похибки, що набагато перевищують передбачувані в умовах проведення вимірювань систематичні та випадкові похибки. Промахи та грубі похибки можуть з'являтися через грубі помилки в процесі проведення вимірювання, технічної несправності засобу вимірювання, несподіваної зміни зовнішніх умов.

Якість вимірювального приладу– це рівень відповідності приладу прямому призначенню. Отже, якість вимірювального пристрою визначається тим, наскільки при використанні вимірювального пристрою досягається мета вимірювання.

Головна мета виміру– це отримання достовірних та точних відомостей про об'єкт вимірів.

Для того щоб визначити якість приладу, необхідно розглянути такі характеристики:

1) постійну приладу;

2) чутливість приладу;

3) поріг чутливості вимірювального приладу;

4) точність вимірювального приладу.

Постійна прилада– це деяке число, що множиться на відлік з метою одержання шуканого значення вимірюваної величини, тобто показання приладу. Постійна приладу у деяких випадках встановлюється як ціна поділу шкали, яка є значенням вимірюваної величини, що відповідає одному поділу.

Чутливість приладу– це число, в чисельнику якого стоїть величина лінійного або кутового переміщення вказівника (якщо йдеться про цифровий вимірювальний прилад, то в чисельнику буде зміна чисельного значення, а в знаменнику – зміна вимірюваної величини, що викликало це переміщення (або зміна чисельного значення)) .

Поріг чутливості вимірювального приладу- Число, що є мінімальним значенням вимірюваної величини, яке може зафіксувати прилад.

Точність вимірювального приладу– це характеристика, що виражає ступінь відповідності результатів виміру справжньому значенню вимірюваної величини. Точність вимірювального приладу визначається за допомогою встановлення нижньої та верхньої меж максимально можливої ​​похибки.

Практикується підрозділ приладів на класи точності, що базується на величині допустимої похибки.

Клас точності засобів вимірювань– це узагальнююча характеристика засобів вимірювань, яка визначається межами основних та додаткових похибок, що допускаються, та іншими, що визначають точність характеристиками Класи точності певного виду засобів вимірювань затверджуються в нормативній документації. Причому для кожного окремого класу точності затверджуються певні вимоги до метрологічних характеристик.

Клас точності засобу вимірювань визначається процесі його розробки. Оскільки в процесі експлуатації метрологічні властивості зазвичай погіршуються, можна за результатами проведеного калібрування (повірки) засоби вимірювань знижувати його клас точності.

Похибки засобів вимірювань класифікуються за такими критеріями:

1) за способом вираження;

2) характером прояви;

3) стосовно умов застосування. За способом висловлювання виділяють абсолютну та відносну похибки.

Абсолютна похибка обчислюється за такою формулою:

?Q n = Q n ?Q 0 ,

де ? Q n – абсолютна похибка засобу вимірювання, що перевіряється;

Q n– значення певної величини, отримане за допомогою засобу вимірювання, що перевіряється;

Q 0 – значення тієї самої величини, прийняте за основу порівняння (реальне значення).

Відносна похибка – це число, що відбиває ступінь точності засобу виміру. Відносна похибка обчислюється за такою формулою:

де ? Q – абсолютна похибка;

Q 0 - Справжнє (дійсне) значення вимірюваної величини.

Відносна похибка виявляється у відсотках.

За характером прояву похибки поділяють на випадкові та систематичні.

По відношенню до умов застосування похибки поділяються на основні та додаткові.

Основна похибка засобів вимірювання– це похибка, яка визначається у тому випадку, якщо засоби вимірювання застосовуються у нормальних умовах.

Додаткова похибка засобів вимірювання– це складова частина похибки засобу вимірювання, що виникає додатково, якщо якась із впливових величин вийде межі свого нормального значення.

Метрологічне забезпечення– це затвердження та використання науково-технічних та організаційних засад, технічних приладів, норм та стандартів з метою забезпечення єдності та встановленої точності вимірювань. Метрологічне забезпечення у своєму науковому аспекті базується на метрології.

Можна виділити такі цілі метрологічного забезпечення:

1) досягнення вищої якості продукції;

2) забезпечення максимальної ефективності системи обліку;

3) забезпечення профілактичних заходів, діагностики та лікування;

4) забезпечення ефективного управління виробництвом;

5) забезпечення високого рівня ефективності наукових праць та експериментів;

6) забезпечення вищого ступеня автоматизації у сфері управління транспортом;

7) забезпечення ефективного функціонування системи нормування та контролю умов праці та побуту;

8) підвищення якості екологічного нагляду;

9) поліпшення якості та повішення надійності зв'язку;

10) забезпечення ефективної системи оцінювання різноманітних природних ресурсів.

Метрологічне забезпечення технічних пристроїв– це

сукупність науково-технічних засобів, організаційних заходів та заходів, що проводяться відповідними установами з метою досягнення єдності та необхідної точності вимірювань, а також встановлених характеристик технічних приладів.

Вимірювальна система– засіб вимірювання, що є об'єднання заходів, ІП, вимірювальних приладів та інше, виконують подібні функції, що у різних частинах певного простору і призначених для вимірювання певного числа фізичних величин у цьому просторі.

Вимірювальні системи використовуються для:

1) технічної характеристики об'єкта вимірювань, одержуваної шляхом проведення вимірювальних перетворень деякої кількості динамічно змінюваних у часі та розподілених у просторі величин;

2) автоматизованої обробки отриманих результатів вимірів;

3) фіксування отриманих результатів вимірювань та результатів їх автоматизованої обробки;

4) переведення даних у вихідні сигнали системи. Метрологічне забезпечення вимірювальних систем має на увазі:

1) визначення та нормування метрологічних характеристик для вимірювальних каналів;

2) перевірку технічної документації на відповідність метрологічних характеристик;

3) проведення випробувань вимірювальних систем для встановлення типу, до якого вони належать;

4) проведення випробувань визначення відповідності вимірювальної системи встановленому типу;

5) проведення сертифікації вимірювальних систем;

6) проведення калібрування (перевірки) вимірювальних систем;

7) забезпечення метрологічного контролю за виробництвом та використанням вимірювальних систем.

Вимірювальний канал вимірювальної системи– це частина вимірювальної системи, технічно або функціонально відокремлена, призначена для виконання певної функції, що завершується (наприклад, для сприйняття вимірюваної величини або для отримання числа або коду, що є результатом вимірювань цієї величини). Поділяють:

1) прості вимірювальні канали;

2) складні вимірювальні канали.

Простий вимірювальний канал- Це канал, в якому використовується прямий метод вимірювань, що реалізується за допомогою упорядкованих вимірювальних перетворень.

У складному вимірювальному каналі виділяють первинну частину та вторинну частину. У первинній частині складний вимірювальний канал є поєднанням деякої кількості простих вимірювальних каналів. Сигнали з виходу простих вимірювальних каналів первинної частини застосовуються для непрямих, сукупних або спільних вимірювань або отримання пропорційного результату вимірювань сигналу у вторинній частині.

Вимірювальний компонент вимірювальної системи– це засіб вимірювань, що має окремо нормовані метрологічні характеристики. Прикладом вимірювального компонента вимірювальної системи може бути вимірювальний прилад. До вимірювальних компонентів вимірювальної системи належать аналогові обчислювальні пристрої (пристрої, що виконують вимірювальні перетворення). Аналогові обчислювальні пристрої належать до групи пристроїв з одним або декількома введеннями.

Вимірювальні компоненти вимірювальних систем бувають таких видів.

Сполучний компонент– це технічний прилад або елемент навколишнього середовища, що застосовуються з метою обміну сигналами, що містять відомості про величину, що вимірювається, між компонентами вимірювальної системи з мінімально можливими спотвореннями. Прикладом сполучного компонента може бути телефонна лінія, високовольтна лінія електропередачі, перехідні пристрої.

Обчислювальний компонент– це цифровий пристрій (частина цифрового пристрою), призначений для виконання обчислень, із встановленим програмним забезпеченням. Обчислювальний компонент застосовується для вичі

злиття результатів вимірювань (прямих, непрямих, спільних, сукупних), які є числом або відповідним кодом, обчислення проводяться за підсумками первинних перетворень у вимірювальній системі. Обчислювальний компонент виконує також логічні операції та координування роботи вимірювальної системи.

Комплексний компонент– це складова частина вимірювальної системи, що є технічно або територіально об'єднаною сукупністю компонентів Комплексний компонент завершує вимірювальні перетворення, а також обчислювальні та логічні операції, які затверджені в прийнятому алгоритмі обробки результатів вимірювань для інших цілей.

Допоміжний компонент– це технічний прилад, призначений для забезпечення нормального функціонування вимірювальної системи, але не бере участі у процесі вимірювальних перетворень.

Згідно з відповідними ГОСТами метрологічні характеристики вимірювальної системи повинні бути в обов'язковому порядку нормовані для кожного вимірювального каналу, що входить до вимірювальної системи, а також для комплексних та вимірювальних компонентів вимірювальної системи.

Як правило, виробник вимірювальної системи визначає загальні норми метрологічні характеристики вимірювальних каналів вимірювальної системи.

Нормовані метрологічні характеристики вимірювальних каналів вимірювальної системи покликані:

1) забезпечувати визначення похибки вимірювань за допомогою вимірювальних каналів у робочих умовах;

2) забезпечувати ефективний контроль за відповідністю вимірювального каналу вимірювальної системи нормованим метрологічним характеристикам у процесі випробувань вимірювальної системи. У разі, якщо визначення або контроль над метрологічних характеристик вимірювального каналу вимірювальної системи не можуть здійснюватися експериментальним шляхом для всього вимірювального каналу, нормування метрологічних характеристик проводиться для складових частин вимірювального каналу. Причому, об'єднання цих частин має являти собою цілий вимірювальний канал

Нормувати характеристики похибки як метрологічні характеристики вимірювального каналу вимірювальної системи можна як за нормальних умов використання вимірювальних компонентів, так і за робочих умов, для яких характерне таке поєднання факторів, що впливають, при якому модуль чисельного значення характеристик похибки вимірювального каналу має максимально можливе значення. Для більшої ефективності для проміжних поєднань факторів, що впливають, також нормуються характеристики похибок вимірювального каналу. Дані характеристики похибки вимірювальних каналів вимірювальної системи необхідно перевіряти за допомогою їх розрахунку метрологічних характеристик компонентів вимірювальної системи, що являють собою в цілому вимірювальний канал. Причому розраховані значення характеристик похибки вимірювальних каналів можуть і перевірятися експериментальним шляхом. Проте обов'язково має здійснюватися контроль метрологічних характеристик всім складових частин (компонентів) вимірювальної системи, норми яких є вихідними даними у розрахунку.

Нормовані метрологічні характеристики комплексних компонентів та вимірювальних компонентів повинні:

1) забезпечувати визначення характеристик похибки вимірювальних каналів вимірювальної системи за робочих умов застосування з використанням нормованих метрологічних характеристик компонентів;

2) забезпечувати здійснення ефективного контролю за даними компонентами в процесі випробувань, що проводяться з метою встановлення типу, та перевірці відповідності нормованим метрологічним характеристикам. Для обчислювальних компонентів вимірювальної системи, якщо їх програмне забезпечення не враховувалося в процесі нормування метрологічних характеристик, нормуються похибки обчислень, джерелом яких є функціонування програмного забезпечення (алгоритм обчислень, його програмна реалізація). Для обчислювальних компонентів вимірювальної системи можуть також нормуватися інші характеристики, за умови врахування специфіки обчислювального компонента, яка може впливати на характеристики частин похибки вимірювального каналу (характеристики складової похибки), якщо складова похибка виникає через використання даної програми обробки результатів вимірювань.

Технічна документація з експлуатації вимірювальної системи повинна включати опис алгоритму і програми, що працює відповідно до описаного алгоритму. Даний опис повинен дозволяти розраховувати характеристики похибки результатів вимірювання з використанням характеристик похибки складової частини вимірювального каналу вимірювальної системи, розташованої перед обчислювальним компонентом.

Для сполучних компонентів вимірювальної системи нормуються два види характеристик:

1) характеристики, що забезпечують таке значення складової похибки вимірювального каналу, викликаної сполучним компонентом, яким можна знехтувати;

2) характеристики, дозволяють визначити значення складової похибки вимірювального каналу, викликаної сполучною компонентом.

При виборі засобів вимірювань насамперед слід враховувати допустиме значення похибки для цього вимірювання, встановлене у відповідних нормативних документах.

У випадку, якщо допустима похибка не передбачена у відповідних нормативних документах, гранично допустима похибка виміру має бути регламентована у технічній документації на виріб.

При виборі засобів вимірювання також повинні враховуватися:

1) допустимі відхилення;

2) методи проведення вимірювань та способи контролю. Головним критерієм вибору засобів вимірювань є відповідність засобів вимірювання вимогам достовірності вимірювань, отримання справжніх (дійсних) значень вимірюваних величин із заданою точністю при мінімальних часових та матеріальних витратах.

Для оптимального вибору засобів вимірювань необхідно мати наступні вихідні дані:

1) номінальним значенням вимірюваної величини;

2) величиною різниці між максимальним та мінімальним значенням вимірюваної величини, що регламентується в нормативній документації;

3) відомостями про умови проведення вимірів.

Якщо необхідно вибрати вимірювальну систему, керуючись критерієм точності, її похибка повинна обчислюватися як сума похибок всіх елементів системи (мір, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів), відповідно до встановленого для кожної системи закону.

Попередній вибір засобів вимірювань здійснюється відповідно до критерію точності, а при остаточному виборі засобів вимірювань повинні враховуватися такі вимоги:

1) до робочої області значень величин, що впливають на процес виміру;

2) до габаритів засобу вимірів;

3) до маси засобу вимірів;

4) до конструкції засобу вимірів.

При виборі засобів вимірювання необхідно враховувати перевагу стандартизованих засобів вимірювань.

Методи визначення та обліку похибок вимірювань використовуються для того, щоб:

1) на підставі результатів вимірювань отримати справжнє (дійсне) значення вимірюваної величини;

2) визначити точність отриманих результатів, тобто ступінь їх відповідності справжньому (дійсному) значенню.

У процесі визначення та обліку похибок оцінюються:

1) математичне очікування;

2) середньоквадратичне відхилення.

Точкова оцінка параметра(математичного очікування або середньоквадратичного відхилення) – це оцінка параметра, яка може бути виражена одним числом. Точкова оцінка є функцією від експериментальних даних і, отже, сама має бути випадковою величиною, розподіленою за законом, що залежить від закону розподілу для значень вихідної випадкової величини Закон розподілу значень точкової оцінки залежатиме також від параметра, що оцінюється, і від числа випробувань (експериментів).

Точкова оцінка буває наступних видів:

1) незміщена точкова оцінка;

2) ефективна точкова оцінка;

3) заможна точкова оцінка.

Незміщена точкова оцінка- Це оцінка параметра похибки, математичне очікування якої дорівнює цьому параметру.

Ефективна точкова оцінка- Це точкова оцінка. дисперсія якої менша, ніж дисперсія інший будь-якої оцінки цього параметра.

Заможна точкова оцінка– це оцінка, яка зі збільшенням кількості випробувань прагне значення параметра, що піддається оцінці.

Основні методи визначення оцінок:

1) метод максимальної правдоподібності (метод Фішера);

2) спосіб найменших квадратів.

1. Метод максимальної правдоподібностіґрунтується на ідеї, що відомості про дійсне значення вимірюваної величини та розсіювання результатів вимірювань, отримані шляхом багаторазових спостережень, містяться у низці спостережень.

Метод максимальної правдоподібності полягає у пошуку оцінок, за яких функція правдоподібності проходить через свій максимум.

Оцінки максимальної правдоподібності- Це оцінки середовищ-неквадратичного відхилення та оцінки істинного значення.

Якщо випадкові похибки розподілені за нормальним законом розподілу, то оцінка максимальної правдоподібності для істинного значення є середнім арифметичним результатом спостережень, а оцінка дисперсії є середнім арифметичним квадратів відхилень значень від математичного очікування.

Переваги оцінок максимальної правдоподібності полягає в тому, що дані оцінки:

1) незміщені асимптотично;

2) асимптотично ефективні;

3) асимптотично розподілені за нормальним законом.

2. Метод найменших квадратівполягає в тому, що з певного класу оцінок беруть оцінку, у якої мінімальна дисперсія (найефективнішу). З усіх лінійних оцінок дійсного значення, де є деякі постійні, тільки середнє арифметичне зводить до найменшого значення дисперсії. У зв'язку з цим за умови розподілу значень випадкових похибок за законом розподілу оцінки, отримані з використанням методу найменших квадратів, ідентичні оцінкам максимальної правдоподібності. Оцінка параметрів за допомогою інтервалів проводиться за допомогою знаходження довірчих інтервалів, у межах яких із заданими ймовірностями розташовуються дійсні значення параметрів, що оцінюються.

Довірча межа випадкового відхилення– це число, що є довжиною довірчого інтервалу, розділену навпіл.

При досить велику кількість випробувань довірчий інтервал істотно зменшується. Якщо збільшується кількість випробувань, то можна збільшити кількість довірчих інтервалів.

Виявлення грубих похибок

Грубі похибки– це похибки, що набагато перевищують передбачувані в умовах проведення вимірювань систематичні та випадкові похибки. Промахи та грубі похибки можуть з'являтися через грубі помилки в процесі проведення вимірювання, технічної несправності засобу вимірювання, несподіваної зміни зовнішніх умов. Для того щоб виключити грубі похибки, рекомендується до початку вимірювань приблизно визначити значення вимірюваної величини.

У разі, якщо при проведенні вимірювань з'ясовується, що результат окремого спостереження відрізняється від інших отриманих результатів, потрібно обов'язково встановити причини такої відмінності. Результати, отримані з різкою відмінністю, можна відкинути та повторно виміряти цю величину. Однак у деяких випадках відкидання таких результатів може спричинити відчутне спотворення низки вимірювань. У зв'язку з цим рекомендується не відкидати результати, що необдумано відрізняються, а доповнювати їх результатами повторних вимірювань.

Якщо необхідно виключити грубі похибки в процесі обробки отриманих результатів, коли вже не можна скоригувати умови проведення вимірювань та провести повторні виміри, застосовуються статистичні методи.

Загальний метод перевірки статистичних гіпотез дозволяє з'ясувати, чи є в даному результаті вимірювань груба похибка.

Зазвичай виміри є одноразовими. За звичайних умов їх точності цілком достатньо.

Результат одноразового виміру представляється у такому вигляді:

де Y i- Значення i - го показання;

I – виправлення.

Похибка результату одноразового виміру визначається при затвердженні методу проведення вимірів.

У процесі обробки результатів вимірювань використовуються різні види закону розподілу (нормальний закон розподілу, рівномірний закон розподілу кореляційний закон розподілу) вимірюваної величини (у разі вона розглядається як випадкова).

Обробка результатів прямих рівноточних вимірювань Прямі вимірювання– це вимірювання, за допомогою яких безпосередньо виходить значення вимірюваної величини. Рівноточними або рівнорозсіяними називають прямі, взаємно незалежні вимірювання певної величини, причому результати цих вимірювань можуть бути розглянуті як випадкові та розподілені за одним законом розподілу.

Зазвичай при обробці результатів прямих рівноточних вимірювань передбачається, що результати та похибки вимірювань розподілені за нормальним законом розподілу.

Після зняття розрахунків обчислюється значення математичного очікування за такою формулою:

де x i– значення вимірюваної величини;

n– кількість проведених вимірів.

Потім, якщо систематична похибка визначена, її значення віднімають із обчисленого значення математичного очікування.

Потім обчислюється значення середньоквадратичного відхилення значень вимірюваної величини від математичного очікування.

Алгоритм обробки результатів багаторазових рівноточних вимірів

Якщо відома систематична похибка, її необхідно виключити з результатів вимірів.

Обчислити математичне очікування результатів вимірів. В якості математичного очікування зазвичай береться середнє арифметичне значень.

Встановити величину випадкової похибки (відхилення від середнього арифметичного) результату одноразового виміру.

Обчислити дисперсію випадкової похибки. Обчислити середньоквадратичне відхилення результату виміру.

Перевірити припущення, що результати вимірів розподілені за нормальним законом.

Знайти значення довірчого інтервалу та довірчої похибки.

Визначити значення ентропійної похибки та ентропійного коефіцієнта.

Калібрування засобів вимірювань– це комплекс дій та операцій, що визначають та підтверджують справжні (дійсні) значення метрологічних характеристик та (або) придатність засобів вимірювань, що не піддаються державному метрологічному контролю.

Придатність засобу вимірювань – це характеристика, що визначається відповідністю метрологічних характеристик засобу вимірювання затвердженим (у нормативних документах, або замовником) технічним вимогам. Калібрувальна лабораторія визначає придатність засобу вимірювань.

Калібрування змінило перевірку та метрологічну атестацію засобів вимірювань, які проводилися лише органами державної метрологічної служби. Калібрування, на відміну від перевірки та метрологічної атестації засобів вимірювань, може здійснюватися будь-якою метрологічною службою за умови, що вона має можливість забезпечити відповідні умови для проведення калібрування. Калібрування здійснюється на добровільній основі та може бути проведено навіть метрологічною службою підприємства.

Проте метрологічна служба підприємства зобов'язана виконувати певні вимоги. Основна вимога до метрологічної служби – забезпечення відповідності робочого засобу вимірів державного стандарту, т. е. калібрування входить до складу національної системи забезпечення єдності вимірів.

Виділяють чотири методи повірки (калібрування) засобів вимірювань:

1) спосіб безпосереднього порівняння з стандартом;

2) спосіб звіряння за допомогою комп'ютера;

3) метод прямих вимірів величини;

4) метод непрямих вимірів величини.

Метод безпосереднього звірення з еталономзасоби

вимірювань, що піддається калібруванні, з відповідним еталоном певного розряду практикується для різних засобів вимірювань у таких сферах, як електричні вимірювання, магнітні вимірювання, визначення напруги, частоти та сили струму. Даний метод базується на здійсненні вимірювань однієї і тієї ж фізичної величини пристроєм, що калібрується (повіряється) і еталонним приладом одночасно. Похибка приладу, що калібрується (повіряється), обчислюється як різниця показань каліброваного приладу і еталонного приладу (тобто показання еталонного приладу приймаються за справжнє значення вимірюваної фізичної величини).

Переваги методу безпосереднього звірення з еталоном:

1) простота;

2) наочність;

3) можливість автоматичного калібрування (повірки);

4) можливість проведення калібрування за допомогою обмеженої кількості приладів та обладнання.

Метод звірення за допомогою комп'ютераздійснюється з використанням компаратора - спеціального приладу, за допомогою якого проводиться порівняння показань засобу вимірювань, що калібрується (повіряється) і показань еталонного засобу вимірювань. Необхідність використання компаратора обумовлюється неможливістю провести безпосереднє порівняння показань засобів вимірювань, що вимірюють одну й ту саму фізичну величину. Компаратором може бути засіб вимірювання, що однаково сприймає сигнали еталонного засобу вимірювання та калібрує (повіряється) приладу. Перевага даного методу у послідовності у часі порівняння величин.

Метод прямих вимірів величинивикористовується у випадках, коли є можливість провести порівняння вимірювання, що калібрується, з еталонним у встановлених межах вимірювань. Метод прямих вимірів виходить з тому принципі, як і метод безпосереднього звірення. Відмінність між цими методами у тому, що з допомогою методу прямих вимірів здійснюється порівняння всіх числових відмітках кожного діапазону (поддиапазона).

Метод непрямих виміріввикористовується у випадках, коли справжні (дійсні) значення вимірюваних фізичних величин неможливо отримати за допомогою прямих вимірів або коли непрямі виміри вищі за точністю, ніж прямі виміри. При використанні даного методу для отримання шуканого значення спочатку шукають значення величин, пов'язаних із шуканою величиною відомою функціональною залежністю. А потім на підставі цієї залежності перебуває розрахунковим шляхом шукане значення. Метод непрямих вимірювань, як правило, використовується в установках автоматизованого калібрування (перевірки).

Щоб передача розмірів одиниць вимірів робочим приладам від еталонів одиниць вимірів здійснювалася без великих похибок, складаються і застосовуються перевірочні схеми.

Перевірочні схеми– це нормативний документ, у якому затверджується підпорядкування засобів вимірів, що у процесі передачі розміру одиниці вимірів фізичної величини від зразка до робочих засобів вимірів у вигляді певних методів і із зазначенням похибки. Перевірочні схеми затверджують метрологічне підпорядкування національного стандарту, розрядних стандартів і засобів вимірів.

Перевірочні схеми поділяють на:

1) державні перевірочні схеми;

2) відомчі перевірочні схеми;

3) локальні перевірочні схеми.

Державні перевірочні схемивстановлюються і діють всім засобів вимірів певного виду, які у межах країни.

Відомчі перевірочні схемивстановлюються та діють на засоби вимірювань даної фізичної величини, що підлягають відомчій повірці. Відомчі перевірочні схеми не повинні суперечити державним перевірочним схемам, якщо вони встановлені для засобів вимірювань одних і тих же фізичних величин Відомчі перевірочні схеми можуть бути встановлені за відсутності державної перевірочної схеми. У відомчих перевірочних схемах можна безпосередньо вказувати певні типи засобів вимірювань.

Локальні перевірочні схемивикористовуються метрологічними службами міністерств та діють також і для засобів вимірювань підприємств, їм підлеглих. Локальна повірочна схема може поширюватися на засоби вимірювань, що використовуються на певному підприємстві. Локальні перевірочні схеми обов'язково повинні відповідати вимогам підпорядкованості, затвердженим державною перевірочною схемою. Складання державних перевірочних схем займаються науково-дослідні інститути Держстандарту Російської Федерації Науково-дослідні інститути Держстандарту є володарями державних еталонів.

Відомчі перевірочні схеми та локальні перевірочні схеми представляються у вигляді креслень.

Державні перевірочні схеми встановлюються Держстандартом РФ, а локальні перевірочні схеми – метрологічними службами чи керівниками підприємств.

У перевірочній схемі затверджується порядок передачі розміру одиниць вимірів однієї чи кількох фізичних величин від державних еталонів робочим засобам вимірів. Перевірочна схема повинна містити щонайменше два щаблі передачі розміру одиниць вимірів.

На кресленнях, що представляють повірочну схему, повинні бути:

1) найменування засобів вимірів;

2) найменування способів перевірки;

3) номінальні значення фізичних величин;

4) діапазони номінальних значень фізичних величин;

5) допустимі значення похибок засобів вимірів;

6) допустимі значення похибок методів перевірки.

Єдність вимірів- це характеристика вимірювального процесу, що означає, що результати вимірювань виражаються у встановлених та прийнятих у законодавчому порядку одиницях вимірювань та оцінка точності вимірювань має належну довірчу ймовірність.

Основні принципи єдності вимірів:

1) визначення фізичних величин із обов'язковим використанням державних еталонів;

2) використання затверджених у законодавчому порядку засобів вимірювань, підданих державному контролю та з розмірами одиниць виміру, переданими безпосередньо від державних еталонів;

3) використання лише затверджених у законодавчому порядку одиниць виміру фізичних величин;

4) забезпечення обов'язкового систематичного контролю за характеристиками експлуатованих засобів вимірювань у певні проміжки часу;

5) забезпечення необхідної гарантованої точності вимірювань при застосуванні каліброваних (повірених) засобів вимірювань та встановлених методик виконання вимірювань;

6) використання отриманих результатів вимірювань за обов'язкової умови оцінки похибки даних результатів із встановленою ймовірністю;

7) забезпечення контролю за відповідністю засобів вимірювань метрологічним правилам та характеристикам;

8) забезпечення державного та відомчого нагляду за коштами вимірювань.

Закон РФ «Про забезпечення єдності вимірів» було прийнято в 1993 р. До прийняття цього Закону норми в галузі метрології не були регламентовані законодавчо На момент прийняття в Законі було багато нововведень починаючи від затвердженої термінології і закінчуючи ліцензуванням метрологічної діяльності в країні У Законі були чітко розмежовані обов'язки державного метрологічного контролю та державного метрологічного нагляду, встановлені нові правила калібрування, запроваджено поняття добровільної сертифікації засобів вимірювань.

Основні положення.

Насамперед цілі закону полягають у наступному:

1) здійснення захисту законних прав та інтересів громадян Російської Федерації, правопорядку та економіки РФ від можливих негативних наслідків, викликаних недостовірними та неточними результатами вимірювань;

2) допомогу у розвитку науці, техніці та економіці у вигляді регламентування використання національних стандартів одиниць величин і застосування результатів вимірів, які мають гарантованої точностью. Результати вимірювань мають бути виражені у встановлених у країні одиницях виміру;

3) сприяння розвитку та зміцненню міжнародних та міжфірмових відносин та зв'язків;

4) регламентування вимог до виготовлення, випуску, використання, ремонту, продажу та імпорту засобів вимірювань, що виробляються юридичними та фізичними особами;

5) інтеграція системи вимірів Російської Федерації у світову практику.

Сфери застосування Закону: торгівля; охорона здоров'я; захист навколишнього середовища; економічна та зовнішньоекономічна діяльність; деякі сфери виробництва, пов'язані з калібруванням (перевіркою) засобів вимірювань метрологічними службами, що належать юридичним особам, що проводиться із застосуванням еталонів, підпорядкованих державним еталонам одиниць величин.

У Законі законодавчо затверджено основні поняття:

1) єдність вимірів;

2) засіб вимірів;

3) стандарт одиниці величини;

4) національний стандарт одиниці величини;

5) нормативні документи щодо забезпечення єдності вимірів;

6) метрологічна служба;

7) метрологічний контроль;

8) метрологічний нагляд;

9) калібрування засобів вимірювань;

10) сертифікат про калібрування.

Усі ухвали, затверджені в Законі, базуються на офіційній термінології Міжнародної організації законодавчої метрології (МОЗМ).

В основних статтях закону регламентується:

1) структура організації державних органів управління забезпеченням єдності вимірів;

2) нормативні документи, які забезпечують єдність вимірів;

3) встановлені одиниці виміру фізичних величин та державні зразки одиниць величин;

4) засоби вимірів;

5) методи вимірів.

Закон затверджує Державну метрологічну службу та інші служби, що займаються забезпеченням єдності вимірів, метрологічні служби державних органів управління та форми здійснення державного метрологічного контролю та нагляду.

У Законі визначаються види відповідальності порушення Закону.

У Законі затверджується склад та повноваження Державної метрологічної служби.

Відповідно до Закону створено інститут ліцензування метрологічної діяльності з метою захисту законних прав споживачів. Право видачі ліцензії мають лише органи Державної метрологічної служби.

Встановлено нові види державного метрологічного нагляду:

1) за кількістю товарів, що відчужуються;

2) за кількістю товарів в упаковці в процесі їх розфасовки та продажу.

Відповідно до положень Закону збільшується сфера поширення державного метрологічного контролю. До неї додалися банківські операції, поштові операції, податкові операції, митні операції, обов'язкова сертифікація продукції.

Відповідно до Закону вводиться заснована на добровільному принципі Система сертифікації засобів вимірювань, що здійснює перевірку засобів вимірювань на відповідність метрологічних правил та вимог російської системи калібрування засобів вимірювань.

Державна метрологічна служба Російської Федерації (ГМС) є об'єднанням державних метрологічних органів та займається координуванням діяльності із забезпечення єдності вимірів. Існують такі метрологічні служби:

1) Державна метрологічна служба;

2) Державна служба часу та частоти та визначення параметрів обертання Землі;

3) Державна служба стандартних зразків складу та властивостей речовин та матеріалів;

4) Державна служба стандартних довідкових даних про фізичні константи та властивості речовин та матеріалів;

5) метрологічні служби державних органів управління Російської Федерації;

6) метрологічні служби юридичних. Керує всіма вищевказаними службами Державний комітет Російської Федерації зі стандартизації та метрології (Держстандарт Росії).

Державна метрологічна службамістить:

1) державні наукові метрологічні центри (ДНМЦ);

2) органи ГМС біля суб'єктів РФ. Державна метрологічна служба включає також центри національних стандартів, що спеціалізуються на різних одиницях виміру фізичних величин.

Державна служба часу та частоти та визначення параметрів обертання Землі (ГСВЧ) займається забезпеченням єдності вимірів часу, частоти та визначення параметрів обертання Землі на міжрегіональному та міжгалузевому рівнях. Вимірювальну інформацію ДСВЧ використовують служби навігації та управління літаками, судами та супутниками, Єдина енергетична система та ін.

Державна служба стандартних зразків складу та властивостей речовин та матеріалів (ДССО) займається створенням та забезпеченням застосування системи стандартних зразків складу та властивостей речовин та матеріалів. До поняття матеріалів включаються:

1) метали та сплави;

2) нафтопродукти;

3) медичні препарати та ін.

ДССО займається також розробкою приладів, призначених для порівняння характеристик стандартних зразків та характеристик речовин та матеріалів, що виробляються різними типами підприємств (сільськогосподарськими, промисловими та ін) з метою забезпечення контролю.

Державна служба стандартних довідкових даних про фізичні константи та властивості речовин та матеріалів (ДСССД) займається розробкою точних та достовірних даних про фізичні константи, властивості речовин та матеріалів (мінеральної сировини, нафти, газу та ін.). Вимірювальну інформацію ГСССД використовують різні організації, що займаються проектуванням технічних виробів із підвищеними вимогами до точності. ДСССД публікує довідкові дані, узгоджені з міжнародними метрологічними організаціями.

Метрологічні служби державних органів управління Російської Федерації та метрологічні служби юридичних осіб можуть бути створені в міністерствах, на підприємствах, в установах, зареєстрованих як юридична особа, з метою проведення різноманітних робіт із забезпечення єдності та належної точності вимірювань, для забезпечення метрологічного контролю та нагляду.

Державна система забезпечення єдності вимірів створено з метою забезпечити єдність вимірів у межах країни. Державна система забезпечення єдності вимірів реалізується, координується та керується Держстандартом Російської Федерації. Держстандарт Російської Федерації є державним органом виконавчої влади у сфері метрології.

Система забезпечення єдності вимірів виконує такі завдання:

1) забезпечує охорону прав та законодавчо закріплених інтересів громадян;

2) забезпечує охорону затвердженого правопорядку;

3) забезпечує охорону економіки.

Зазначені завдання система забезпечення єдності вимірювань виконує за допомогою усунення негативних наслідків недостовірних та неточних вимірювань у всіх сферах життєдіяльності людини та суспільства з використанням конституційних норм, нормативних документів та постанов уряду Російської Федерації.

Система забезпечення єдності вимірів діє згідно:

1) Конституції Російської Федерації;

2) Закону РФ «Про забезпечення єдності вимірів»;

3) Постанови Уряду Російської Федерації «Про організацію робіт зі стандартизації, забезпечення єдності вимірів, сертифікації продукції та послуг»;

4) ДСТУ Р 8.000–2000 «Державна система забезпечення єдності вимірів».

Державна система забезпечення єдності вимірів включає:

1) правову підсистему;

2) технічну підсистему;

3) організаційну підсистему.

Головними завданнями Державної системи забезпечення єдності вимірів є:

1) утвердження ефективних способів координування діяльності у сфері забезпечення єдності вимірів;

2) забезпечення науково-дослідної діяльності, спрямованої на розробку більш точних та досконалих методик та способів відтворення одиниць виміру фізичних величин та передачі їх розмірів від державних еталонів робочим засобам вимірів;

3) затвердження системи одиниць виміру фізичних величин, що допускаються до використання;

4) встановлення шкал вимірів, що допускаються до використання;

5) утвердження основних понять метрології, регламентація використовуваних термінів;

6) затвердження системи національних стандартів;

7) виготовлення та удосконалення державних еталонів;

8) затвердження методів і правил передачі розмірів одиниць виміру фізичних величин від державних еталонів робочим засобам вимірів;

9) проведення калібрування (повірки) та сертифікації засобів вимірювань, на які не поширюється сфера дії державного метрологічного контролю та нагляду;

10) здійснення інформаційного висвітлення системи забезпечення єдності вимірів;

11) удосконалення державної системи забезпечення єдності вимірів.

Правова підсистема– це сукупність пов'язаних між собою актів (затверджених законодавчо та підзаконних), які мають одні й ті самі цілі та затверджують узгоджені між собою вимоги до певних, пов'язаних між собою об'єктів системи забезпечення єдності вимірів.

Технічна підсистема- Це сукупність:

1) міжнародних стандартів;

2) національних стандартів;

3) еталонів одиниць виміру фізичних величин;

4) еталонів шкал вимірів;

5) стандартних зразків складу та властивостей речовин та матеріалів;

6) стандартних довідкових даних про фізичні константи та властивості речовин та матеріалів;

7) засобів вимірювань та інших приладів, які використовуються для метрологічного контролю;

8) будівель та приміщень, призначених спеціально для проведення вимірювань високої точності;

9) науково-дослідні лабораторії;

10) калібрувальних лабораторій.

Організаційна підсистема включає метрологічні служби.

Державний метрологічний контроль та нагляд (ГМКіН) забезпечується Державною метрологічною службою для перевірки відповідності нормам законодавчої метрології, затвердженим Законом РФ «Про забезпечення єдності вимірів», державними стандартами та іншими нормативними документами.

Державний метрологічний контроль та нагляд поширюється на:

1) засоби вимірів;

2) зразки величин;

3) методи проведення вимірів;

4) якість товарів та інші об'єкти, затверджені законодавчою метрологією.

Область застосування Державного метрологічного контролю та нагляду поширюється на:

1) охорона здоров'я;

2) ветеринарну практику;

3) охорону довкілля;

4) торгівлю;

5) розрахунки між економічними агентами;

6) облікові операції, що здійснюються державою;

7) обороноздатність держави;

8) геодезичні роботи;

9) гідрометеорологічні роботи;

10) банківські операції;

11) податкові операції;

12) митні операції;

13) поштові операції;

14) продукцію, постачання якої здійснюються за державними контрактами;

15) перевірку та контроль якості продукції на виконання обов'язкових вимог державних стандартів Російської Федерації;

16) виміри, що здійснюються за запитами судових органів, прокуратури та інших державних органів;

17) реєстрацію спортивних рекордів державного та міжнародного масштабів.

Необхідно зазначити, що неточність та недостовірність вимірювань у невиробничих сферах, таких як охорона здоров'я, можуть спричинити серйозні наслідки та загрозу безпеці. Неточність і недостовірність вимірів у сфері торгових та банківських операцій, наприклад, можуть спричинити величезні фінансові втрати як окремих громадян, так і держави.

Об'єктами Державного метрологічного контролю та нагляду можуть бути, наприклад, такі засоби вимірювання:

1) прилади вимірювання кров'яного тиску;

2) медичні термометри;

3) прилади визначення рівня радіації;

4) пристрої для визначення концентрації окису вуглецю у вихлопних газах автомобілів;

5) засоби вимірювань, призначені контролю якості товару.

У Законі Російської Федерації встановлено три види державного метрологічного контролю та три види державного метрологічного нагляду.

Види державного метрологічного контролю:

1) визначення типу засобів вимірів;

2) перевірка засобів вимірів;

3) ліцензування юридичних та фізичних осіб, які займаються виробництвом та ремонтом засобів вимірювань. Види державного метрологічного нагляду:

1) за виготовленням, станом та експлуатацією засобів вимірювань, атестованими методами виконання вимірювань, еталонами одиниць фізичних величин, виконанням метрологічних правил та норм;

2) за кількістю товарів, що відчужуються у процесі торгових операцій;

3) за кількістю товарів, розфасованих в упаковки будь-якого виду, у процесі їх фасування та продажу.

Засіб вимірювання - це технічний пристрій, використовуваний при вимірах і має нормовані метрологічні властивості.

Технічні пристрої, призначені виявлення (індикації) фізичних властивостей, називаються індикаторами (Стрілка компаса, лакмусовий папір). За допомогою індикаторів встановлюється тільки наявність вимірюваної фізичної величини властивості матерії, що нас цікавить.

За метрологічним призначенням засоби вимірювань діляться на зразкові та робітники.

Зразкові призначені для перевірки за ними інших засобів вимірювань як робочих, так і зразкових менш високої точності.

Робітники засоби вимірів призначені для виміру розмірів величин, необхідних у різноманітній діяльності.

Сутність поділу засобів вимірювань на зразкові та робітники полягає не в конструкції і не в точності, а в їхньому призначенні.

До засобів вимірювання відносяться:

1. Заходи, призначені для відтворення фізичної величини заданого розміру. Розрізняють однозначні та багатозначні заходи, а також набори заходів (гирі, кварцові генератори тощо). Заходи, що відтворюють фізичні величини одного розміру, називаються однозначними. Багатозначні заходиможуть відтворювати ряд розмірів фізичної величини, що часто навіть безперервно заповнюють деякий проміжок між певними межами. Найбільш поширеними багатозначними заходами є міліметрова лінійка, варіометр та конденсатор змінної ємності.

До однозначних заходів відносяться також зразки та зразкові речовини. Залежно від похибки атестації заходи поділяються на розряди(Заходи 1, 2-го і т. д. розрядів), а похибка заходів є основою їх поділу на класи.

2. Вимірювальні перетворювачі - це засоби вимірювань, що переробляють вимірювальну інформацію у форму, зручну для подальшого перетворення, передачі, зберігання та обробки, але, як правило, не доступну для безпосереднього сприйняття спостерігачем (термопари, вимірювальні підсилювачі та ін.).

Перетворювана величина називається вхідний,а результат перетворення - вихіднийвеличиною. Співвідношення між ними задається функцією перетворення(Статичною характеристикою). Якщо результаті перетворення фізична природа величини не змінюється, а функція перетворення є лінійною, то перетворювач називається масштабним, або підсилювачем,(Підсилювачі напруги, вимірювальні мікроскопи, електронні підсилювачі). Слово “підсилювач” зазвичай використовується з визначенням, яке приписується йому в залежності від роду перетворюваної величини (підсилювач напруги, гідравлічний підсилювач) або від виду поодиноких перетворень, що відбуваються в ньому (ламповий підсилювач, струменевий підсилювач). У тих випадках, коли в перетворювачі вхідна величина перетворюється на іншу за фізичною природою величину, він отримує назву за видами цих величин (електромеханічний, пневмоємнісний і так далі).

За місцем, яке займає в приладі, перетворювачі поділяються на (рис. 3.1): первинні, передавальні, проміжні.

3. Вимірювальні прилади відносяться до засобів вимірювань, призначених для отримання вимірювальної інформації про величину, що підлягає виміру, у формі, зручній для сприйняття спостерігачем.

Найбільшого поширення набули прилади прямої дії,при використанні яких вимірювана величина піддається ряду послідовних перетворень щодо одного напрямі, т. е. без повернення до вихідної величини. До приладів прямої дії належить більшість манометрів, термометрів, амперметрів, вольтметрів тощо.

За способом відліку значень вимірюваних величин прилади поділяються на показують,в тому числі аналогові та цифрові,і на реєструючі.

За способом запису вимірюваної величини реєструючі прилади поділяються на самописуючіі друкуючі.

4. Допоміжні засоби вимірювань. До цієї групи відносяться засоби вимірювання величин, що впливають на метрологічні властивості іншого засобу вимірювань при його застосуванні або повірці.

5. Вимірювальні установки. Для вимірювання будь-якої величини або одночасно кількох величин іноді буває недостатньо одного вимірювального приладу. У цих випадках створюють цілі комплекси розташованих в одному місці та функціонально об'єднаних один з одним засобів вимірювань (заходів, перетворювачів, вимірювальних приладів та допоміжних засобів), призначених для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, зручній для безпосереднього сприйняття спостерігачем.

6. Вимірювальні системи - це засоби і пристрої, територіально роз'єднані і з'єднані каналами зв'язку. Інформація може бути представлена ​​у формі, зручної як безпосереднього сприйняття, так автоматичної обробки, передачі та використання в автоматизованих системах управління.