Единство измерений в РФ

Раздел 1 Метрология

Глава 1 Общие понятия. Цели, задачи метрологии

1.1 Основные этапы развития метрологии

Метрология наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Потребность в измерениях возникла в незапамятные времена. Для этого в первую очередь использовались подручные средства.

Первым важнейшим метрологическим документом является двинская грамота Ивана Грозного (1550г.). «Основные меры сыпучих веществ и длины, правила хранения и передачи размеров».

Метрологической реформой Петра I к обращению в России были допущены английские меры, получившие особенно широкое распространение па флоте и в кораблестроении - футы и дюймы. В 1736 г. по решению Сената была образована Комиссия весов и мер под председательством главного директора Монетного двора графа М. Г. Головкина. В качестве исходных мер длины комиссия изготовила медный аршин и деревянную сажень, за меру жидких веществ было принято ведро (12,3л.) Московского Каменномостского Питейного двора.

Идея построения системы измерений на десятичной основе принадлежит французскому астроному Г. Мутону, жившему в XVII в.

В 1790г. Учредительное собрание Франции приняло декрет о реформе системы мер и поручило Парижской академии наук разработать соответствующие предложения. Комиссия академии, руководимая Лагранжем, рекомендовала десятичное подразделение кратных и дольных единиц и предложила принять в качестве единицы длины одну сорокамиллионную часть земного меридиана. На основе этой единственной единицы - метра - строилась вся система, получившая название метрической.

В 1842 г. на территории Петропавловской крепости, в специально построенном «несгораемом» здании, открылось первое централизованное метрологическое и поверочное учреждение России - Депо образцовых мер и весов, куда и помещаются на хранение созданные эталоны, их копии, а также образцы иностранных мер (в настоящее время эти образцы хранятся в музее Д. И. Менделеева).

В 1892 г. управляющим Депо был назначен Д.И. Менделеев (1834 -1907 гг.). Он так много сделал для отечественной метрологии, что период с 1892 по1918 гг. называют Менделеевским этапом развития метрологии. В 1893 г. Д. И. Менделеев преобразует Депо образцовых мер и весов в Главную палату мер и весов - одно из первых в мире научно-исследовательских учреждений метрологического профиля.

Велико значение измерений в современном обществе. Они служат не только основой научно-технических знаний, но и имеют первостепенное значение для учета материальных ресурсов и планирования для внутренней и внешней торговли, для обеспечения качества продукции, взаимозаменяемости узлов и деталей и совершенствования технологии, для обеспечения безопасности труда и других видов человеческой деятельности.

В зависимости от цели различают три раздела метрологии: теоретическая, законодательная и прикладная.

В теоретической (фундаментальной) метрологии разрабатываются фундаментальные основы этой науки.

Предметом законодательной метрологии является установление обязательных технических и юридических требований по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений.

Практическая (прикладная) метрология освещает вопросы практического применения разработок теоретической и положений законодательной метрологии.

1.2Объекты измерений. Основные задачи метрологии

С 1 января 2001 г. на территории России и стран СНГ действуют рекомендации РМГ 29- 99, содержащие основные термины и определения в области метрологии, согласованные с международными стандартами ИСО 31(0-13)и ИСО 1000, регламентирующими использование дольных, кратных и других единиц при измерениях.

Основным объектом измерения в метрологии являются физические величины (рисунок 1).

Физическая величина применяется для описания материальных систем и объектов, изучаемых в любых науках.

Основной целью метрологии как науки является повышение качества измерений и успешное внедрение новых методов измерений.

Рисунок 1 – Объекты метрологии

Принцип метрологии - достоверность информации о качестве и количестве товаров и услуг и предупреждение действий, вводящих в заблуждение приобретателей и пользователей услуг.

Единство измерений - такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Единство измерений необходимо, чтобы сопоставить результаты измерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений. Единство измерений основывается на трёх основных составляющих:

1) технической базе (эталоны, установки высшей точности, образцовые средства измерений и прочие технические средства);

2) нормативной базе (нормативно-технические и методические документы);

3) организационной базе (органы государственной и ведомственных метрологических служб).

Под измерительной техникой, понимают все технические средства, с помощью которых выполняют измерения, саму технику проведения измерений. Техника проведения измерений включает в себя:

– съем (получение) информации;

– передачу информации;

– обработку информации;

– хранение информации;

Измерительная техника в торговле, промышленности, транспорте, связи, медицине и других отраслях народного хозяйства занимает значительное место среди материальных и трудовых ресурсов современного общества.

Точность измерений характеризуется близостью их результатов к истинному значению измеряемой величины.

Важнейшая задача метрологии - обеспечение единства и необходимой точности измерений (рисунок 2).

Рисунок 2 – Задачи метрологии

Метрология имеет большое значение для прогресса естественных и технических наук, ибо повышение точности измерений - одно из средств совершенствования путей познания природы человеком, открытий и практического применения точных знаний. Велико практическое значение метрологии для народного хозяйства страны. Метрология служит научной основой измерительной техники.

Для обеспечения научно-технического прогресса метрология должна опережать в своём развитии другие области науки и техники, ибо для каждой из них точные измерения являются одним из основных путей их совершенствования.

1.3 Организация метрологической службы в стране

Организация метрологической службы в России осуществляется под непосредственным руководством ФАТР и М (Федеральное агенство по техническому регулированию и метрологии). В метрологическую службу входят государственная и ведомственные метрологические службы.

Государственная Метрологическая служба несет ответственность за обеспечение единства измерений в стране на межотраслевом уровне и организацию ведомственных метрологических служб. В состав государственной метрологической службы входят:

Главный центр государственной метрологической службы ВНИИМС - Всероссийской научно-исследовательский институт метрологической службы.

Главные центры государственных эталонов - НПО и центры стандартизации и метрологии.

Главный центр стандартных образцов и материалов - Научно-исследовательский институт метрологии стандартных образцов.

Научно-исследовательский центр по материалам и веществам, органы метрологической службы в городах и регионах - центры (лаборатории) стандартов и метрологии.

ГСВЧ - Государственная служба времени, частоты и определения параметров вращения земли. Основная деятельность государственной метрологической службы направлена на обеспечение единства измерений в стране. Она включает создание государственных и вторичных эталонов, разработку систем передачи размеров единиц физических величин рабочим средствам измерений, государственный надзор за производством, состоянием, применением и ремонтом средств измерений.

Ведомственная метрологическая служба несет ответственность за обеспечение единства и требуемой точности измерений при разработке, изготовлении, испытаниях, эксплуатации продукции и иной деятельности, закреплённой за министерством (ведомством). В её состав входят:

- отдел (служба), на которую возлагается руководство метрологической службой министерства;

- головная организация метрологической службы;

- базовая (базовые) организация (организации) метрологической службы.

- отдел (служба) главного метролога предприятий (организаций) и другие подразделения, осуществляющие работы по метрологическому обеспечению

В обязанности ведомственной метрологической службы входят:

- проведение систематического анализа состояния измерений в отрасли: разработка, осуществление и контроль на его основе программ метрологического обеспечения отрасли;

- изучение потребности отрасли в технических средствах, включая рабочие эталоны: разработка предложений по их созданию и.приобретению;

- участие в создании современных средств и методов измерений и их внедрение;

- участие в определении исходных требований на разработку средств измерений и в государственных приёмочных испытаниях;

- проведение метрологической аттестации средств измерений, не подлежащих государственным испытаниям;

- проведение работ по установлению соответствия номенклатуры измеряемых параметров, норм точности измерений, применяемых средств измерений требованиям к нормам точности измерений, показателей качества готовой продукции, сырья и материалов;

- участие в аттестации технологических процессов и рабочих мест;

- организация и проведение работ по поверке и ремонту средств измерений, находящихся в эксплуатации;

- разработка и внедрение стандартов и других нормативно-технических документов ГСИ.

Головные и базовые организации определяются министерством (ведомством) из числа ведущих научно-исследовательских институтов, технологических и проектно-конструкторских организаций. Головная организация метрологической службы осуществляет координацию и методическое руководство базовыми организациями метрологической службы и метрологическими службами предприятий (организаций) по вопросам метрологического обеспечения, исследований, разработки, производства, испытаний и эксплуатации продукции.

Базовая организация метрологической службы осуществляет координацию и методическое руководство метрологическими службами прикрепленных предприятий (организаций) и выполняет работы по обеспечению единства измерений и метрологическому обеспечению закрепленной за ней группы продукции или областей деятельности.

Практическая деятельность ведомственной метрологической службы осуществляется по следующей схеме (рисунок 3):

Рисунок 3 – Схема деятельности метрологических служб

1.4 Основные направления деятельности метрологической службы России

Для удовлетворения нужд народного хозяйства в проведении измерений на необходимом научно-техническом уровне создана Государственная метрологическая служба Росси, задача которой - обеспечение единства и достоверности измерений и единообразия средств измерений. Деятельность ГМС России осуществляется по следующим направлениям:

1.5 Единство измерений в РФ

Единство измерений в нашей стране определяет Закон Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений».

Единство измерений: состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.

Определение понятия «единство измерений» охватывает важнейшие задачи метрологии: унификацию единиц, разработку систем воспроизведения единиц и передачи их размеров рабочим средствам измерений с установленной точностью, проведение измерений с погрешностью, не превышающей установленные пределы и др. Единство измерений должно выдерживаться при любой точности измерений, необходимой народному хозяйству.

Обеспечение единства измерений (ОЕИ): совокупность субъектов, норм, средств и видов деятельности, достаточная для обеспечения заданного уровня единства измерений.

На государственном уровне деятельность по обеспечению единства измерений регламентируется государственными стандартами ГСИ или методическими указаниями метрологических институтов и других органов государственной метрологической службы. На уровне предприятия эта деятельность регламентируется как нормативными документами ГСИ, так и ведомственными НТД.

Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ): государственная система управления субъектами, нормами, средствами и видами деятельности по обеспечению заданного уровня измерений в Российской Федерации.

В ГСИ входит: правовая подсистема; техническая подсистема и организационная подсистема.

Правовая подсистема - комплекс взаимосвязанных законодательных и подзаконодательных актов (в том числе межотраслевых НД ГСИ), объединенных общей целевой направленностью, устанавливающих согласованные требования к следующим взаимосвязанным объектам деятельности по ОЕИ:

- совокупности узаконенных единиц величин и шкал измерений;

- терминологии в области метрологии;

- воспроизведению и передаче размеров единиц величин и шкал измерений;

- способам и формам представления результатов измерений и характеристик их погрешностей;

- методам оценивания погрешности и неопределенности измерений;

- порядку разработки и аттестации методик выполнения измерений;

- комплексам нормируемых метрологических характеристик средств измерений;

- методам установления и корректировки межповерочных (рекомендуемых межкалибровочных) интервалов;

- порядку проведения испытаний в целях утверждения типа средств измерений и сертификации средств измерений;

- порядку проведения поверки и калибровки средств измерений;

- порядку осуществления метрологического контроля и надзора;

- порядку лицензирования деятельности юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений;

- типовым задачам, правам и обязанностям метрологических служб федеральных органов исполнительной власти и юридических лиц;

- порядку аккредитации метрологических служб по различным направлениям метрологической деятельности;

- порядку аккредитации поверочных, калибровочных, измерительных и аналитических лабораторий, лабораторий неразрушающего и радиационного контроля;

- терминам и определениям по видам измерений;

- государственным поверочным схемам;

- методикам поверки (калибровки) средств измерений;

- методикам выполнения измерений.

Техническую подсистему ГСИ составляют:

- совокупность межгосударственных, государственных эталонов и эталонов единиц величин и шкал измерений;

- совокупность военных эталонов – резерва государственных эталонов;

- совокупность стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов;

- совокупность стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов;

- средства измерений и испытательное оборудование, необходимое для осуществления метрологического контроля и надзора;

- совокупность специальных зданий и сооружений для проведения высокоточных измерений в метрологических целях;

- совокупность научно-исследовательских, эталонных, испытательных, поверочных, калибровочных и измерительных лабораторий (в том числе передвижных) и их оборудования.

Организационная подсистема включает:

- Государственную метрологическую службу;

- иные государственные службы ОЕИ;

- метрологические службы федеральных органов исполнительной власти и юридических лиц.

1.6 Организация работы по метрологии и стандартизации в г. Мурманскеке

Мурманского Федерального государственного учреждения «Мурманский ский центр стандартизации, метрологии и сертификации» является одним из ведущих подразделений Федерального агенства по техническому регулированию и метрологии. Деятельность его направлена на обеспечение единства измерений на базе современно оснащенного метрологического комплекса. Осуществляя в г. Мурманске законодательно закрепленные функции контроля и надзора за соблюдением обязательных требований государственных стандартов, метрологических правил и норм в сферах: здравоохранения, охраны окружающей среды, безопасности труда, торговых операций и взаимных расчетов между покупателями и продавцами.

Основной вид деятельности - поверка и калибровка средств измерений на территории Мурманскской области.

В настоящее время в метрологических лабораториях Филиала (ул. Народная, 49) имеются исходные рабочие эталоны:

- меры длины и массы;

- давления и вакуума;

- физико-химического состава жидкостей;

- pH (водородного показателя жидкостей);

- температуры;

- времени и частоты и другие.

С их помощью сотрудниками "Филиала" проводится государственная поверка, аттестация и калибровка различных средств измерений (СИ), в том числе:

- механических;

- геометрических;

- электрических;

- радиотехнических;

- физико-химических и оптико-физических;

- ультразвуковых.

Методы поверок и обработка результатов постоянно совершенствуются, внедряются нормативные документы по поверке новых типов средств измерений, растет точность и качество выполняемых работ.

1.7 Измеряемые величины, показатели качества

Рисунок 4 – Измерительные величины

Величина - это свойство чего-либо, что может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе и количественно. Величина не существует сама по себе, она имеет место лишь постольку, поскольку существует объект со свойствами, выраженными данной величиной

Основными объектами измерения в метрологии являются физические величины (рисунок 5).

Рисунок 5 – Физические величины

Физическими величинами называются общепринятые или установленные законодательным путём характеристики (меры) различных свойств, общих в качественном отношении для многих физических объектов (физических систем, их состояний и происходящих в них процессов), но в количественном отношении индивидуальных для каждого из них. К физическим величинам относятся: длина, время, температура, масса, плоский и телесный углы, сила, давление, скорость, ускорение, электрическое напряжение, сила электрического тока, индуктивность, освещённость и многие другие.

Между измеряемыми величинами существуют связи и зависимости выражаемые математическими соотношениями и формулами.

В подобных зависимостях одни величины выступают как основные, а другие- как производные от них. Вся современная физика может быть построена на семи основных величинах. В качестве основных физических величин выбраны такие, которые характеризуют фундаментальные свойства материального мира: длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура, количество вещества и сила света. С помощью этих и двух дополнительных величин: плоского и телесного углов - введённых исключительно для удобства, образуется всё многообразие производных физических величин и обеспечивается описание любых свойств физических объектов и явлений.

Объектами измерений являются не только физические величины. И стоимость, и цена являются мерами различных свойств товарной продукции. Они относятся не к физическим, а к экономическим показателям. Показатели качества - количественная характеристика свойств продукции, входящая в состав ее качества

В квалиметрии (от латинского - какой по качеству, и от греческого - измеряю) - разделе метрологии, посвященном измерению качества, различают следующие виды показателей качества продукции:

1. Показатели назначения характеризуют свойства продукции, определяющие основные функции, для выполнения которых она предназначена, и обуславливают область её применения.

2. Показатели надёжности характеризуют свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

3. Показатели экономного использования сырья, материалов, топлива, энергии и трудовых ресурсов характеризуют свойства изделия, отражающие его техническое совершенство по уровню или степени потребляемых им сырья, материалов, топлива и трудовых ресурсов при эксплуатации.

4. Эргономические показатели характеризуют систему «человек-изделие» и учитывают комплекс гигиенических, антропометрических, физиологических и психологических свойств человека, проявляющихся в производственных и бытовых процессах.

5. Эстетические показатели характеризуют информационную выразительность, рациональность форм, целостность композиции и совершенство производственного исполнения.

6. Показатели технологичности характеризуют свойства состава и структуры или конструкции продукции, определяющие её приспособленность к достижению минимальных затрат при производстве, эксплуатации и восстановлении для заданных значений показателей качества продукции, объёма её выпуска и условий выполнения работ.

7. Показатели транспортабельности характеризуют способность продукции к перемещению в пространстве (транспортировке), не сопровождающемуся её использованием или потреблением.

8. Показатели стандартизации и унификации характеризуют насыщенность продукции стандартными, унифицированными и оригинальными составными частями, а также уровень унификации с другими изделиями.

9. Патентно-правовые показатели характеризуют степень обновления технических решений, использованных в продукции, их патентную защиту, а также возможность беспрепятственной реализации продукции в стране и за рубежом.

10. Экологические показатели характеризуют уровень вредных воздействий на окружающую среду, возникающих при эксплуатации или потреблении продукции.

11. Показатели безопасности характеризуют особенности продукции, обуславливающие при её использовании безопасность обслуживающего персонала.

12. Потребительские показатели характеризуют социальное назначение, функциональность, легкость усвоения, удобство управления, и т.д.

13. Обобщенным показателем эффективности использования продукции является интегральный показатель качества, который определяют как соотношение полезного суммарного эффекта от эксплуатации или потребления продукции и суммарных затрат на её создание и эксплуатацию или потребление.

Получение сведений о количественных характеристиках величин и является задачей измерений.

1.8 Классификация единиц. Международная система единиц

Для практических целей измерения, в качестве основных величин и единиц, следует выбирать такие, которые могут быть воспроизведены с наибольшей точностью. (В механике это длина, масса и время).

Главнейшими системами единиц физических величин являются:

Система СГС - система единиц физических величин СГС, в которой, основными единицами являются сантиметр - единица длины; грамм - единица массы и секунда - единица времени, была установлена в 1881 г. первым Международным конгрессом электриков. Введено наименование для двух важнейших производных единиц : дина (гречес. - сила ) для единицы силы -1 дина = 10⁵ Н и эрг (гречес. - работа) для единицы работы - 1эрг = 10⁷ Дж. Для измерения мощности применяется ЭРГ в секунду, для измерения кинематической вязкости - стокс, динамической - пуаз. Давление измеряют в динах на квадратный сантиметр — бар (гре- ческ. - тяжесть), 1 бар = 10⁵Па = 10⁵ Н/м².

Система МКГСС - система единиц физических единиц с тремя основными единицами: метр - единица длины, килограмм-сила - единица силы и секунда - единица времени.

Килограмм - сила (кгс) - это сила, которая сообщает массе, равной массе международного прототипа килограмма, ускорение 9,80665 м/с² (нормальное ускорение свободного падения).

Абсолютная практическая система единиц установлена в 1881 г. первым Международным конгрессом электриков.

В числе практических электрических единиц были приняты:

а) электрического сопротивления - Ом;

б) электродвижущей силы - Вольт;

в) силы электрического тока - Ампер;

г) электрической ёмкости - Фарада;

д) энергии - Джоуль;

е) мощности - Ватт;

ж) индуктивности - Генри;

з) потока магнитной индукции - Вебер;

и) электрической проводимости - Сименс.

Внесистемные единицы.

Наряду с системами единиц физических величин в практику измерений вводились единицы, не входящие ни в одну из систем - так называемые внесистемные единицы. Возникновение большинства из них связано с соображениями удобства при измерениях тех или иных величин. Так, единица давления - атмосфера, равная давлению, производимому силой 1кгс на площадь 1см², ибо атмосфера близка по размерам к среднему значению давления атмосферного воздуха на уровне моря.

К числу важнейших внесистемных единиц, имеющих широкое применение, относятся единицы длины - ангстрем, световой год - парсек; площади - ар, гектар; объёма - литр; массы - карат; давления - атмосфера, бар, миллиметр ртутного столба, миллиметр водяного столба; количества теплоты - калория; электрической энергии - электрон вольт, киловатт в час; акустических величин-децибел, фон, октава; ионизирующих излучений- рентген, рад, кюри.

Международная система единиц - СИ.

SI - начальные буквы наименования Systeme International. На XIV ГКМВ (Генеральная конференция по мерам и весам) был утверждён перечень семи основных, двух дополнительных и двадцати семи производных единиц, а также приставок для образования кратных и дольных единиц.

Кратная единица - это единица ФВ, в целое число раз превышающая системную или внесистемную единицу. Например, единица длины - километр - равна 10³м, т.е. кратна метру.

Дольная единица - единица ФВ, значение которой в целое число раз меньше системной или внесистемной единицы. Например, единица длины - миллиметр равна 10^-^Зм, т.е. является дольной.

С 1 января 1982г. введён в действие ГОСТ 8. 417-81 /СТ СЭВ 1052-78/, «ГСИ. Единицы физических величин», в соответствии с которыми осуществляется переход на Международную систему единиц СИ во всех областях науки, техники, народного хозяйства, а также и в учебном процессе (включая учебники и учебные пособия) во всех учебных заведениях.

Основные единицы СИ.

Дополнительные единицы СИ

Метр (1 м) равен длине пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды.

Килограмм (1 кг) – единица массы, равная массе международного прототипа килограмма.

Секунда (1 с) равна 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Ампер (1 А) – сила не изменяющегося тока, который вызывает между проводниками силу взаимодействия, равную 2 х 10^-7 Н на каждый метр длины.

Кельвин (1 К) – единица термодинамической температуры –1/273,16¹ часть термодинамической температуры тройной точки воды.

Кандела (1 Кn) – единица силы света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 х 10¹²Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср².

Моль (1 М) – количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде углерода-12 массой 0,012 кг.

Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их обозначение

Множи- тель	При- ставка	Обозначение приставок		Множи- тель	При- ставка	Обозначение приставок
Множи- тель	При- ставка	Междуна- родное	Русское	Множи- тель	При- ставка	Междуна- родное	Русское
10¹⁸	Экса	E	Э	10^-1	деци	D	д
10¹⁵	Пета	P	П	10^-2	санти	C	с
10¹²	Тера	T	Т	10^-3	милли	M	м
10⁹	Гига	G	Г	10^-6	микро	M	мк
10⁶	Мега	M	Ь	10^-9	нано	N	н
10³	Кило	K	К	10^-12	пико	P	п
10²	Гекто	H	Г	10^-15	фемто	F	ф
10¹	Дека	da	Да	10^-18	атто	A	а

Достоинства СИ:

1. Универсальность, т.к. 7 основных единиц и 2 дополнительные являются единицами физических величин, отражающих основные свойства материального мира, и дающих возможность образовывать производные единицы для любых физических величин во всех отраслях науки и техники.

2. Система СИ построена для физических величин, позволяющих представить физические явления в форме математических уравнений.

3. Высокая точность основных единиц позволяет повысить точность измерений и обеспечить их единство.

4. Устранена множественность единиц для выражения величин одного и того же рода.

5. Применение системы СИ дает производству и внешней торговле эффективную прибыль.

Изготовители машин, установок, средств измерений должны поставлять продукцию в единых единицах (особенно для специализации и кооперации узлов; стандартных блоков и средств измерений; запчастей).

Документом по определению физических величин и их единиц является инструкция МИ 2630 - 2000 «Метрология, физические величины и их единицы».

Глава 2 Средства и методы измерений

2.1. Классификация методов измерений

Измерение — совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом средстве (средстве измерений). Получившееся значение называется числовым значением измеряемой величины, числовое значение совместно с обозначением используемой единицы называется значением физической величины. Измерение физической величины опытным путём проводится с помощью различных средств измерений — мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, систем, установок и т. д. Измерение физической величины включает в себя несколько этапов: 1) сравнение измеряемой величины с единицей; 2) преобразование в форму, удобную для использования (различные способы индикации).

Принцип измерений — физическое явление или эффект, положенное в основу измерений.

Метод измерений — приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений.

Измерения могут быть классифицированы следующим образом (рисунок 6):

Рисунок 6 – Классификация измерений

Классификация измерений

По видам измерений:

- прямое измерение — измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно;

- косвенное измерение — определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной;

- совместные измерения — проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноимённых величин для определения зависимости между ними;

- совокупные измерения — проводимые одновременно измерения нескольких одноимённых величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях;

-избыточные измерения (точнее информативно-избыточные измерения) — измерения нескольких рядов однородных физических величин, размеры которых связаны между собой по закону арифметической или геометрической прогрессии, при неизменных или нормировано измененных значениях параметров нелинейной (в общем случае) функции преобразования сенсора (или измерительного канала в целом), при которых искомое значение физической величины получают приведенным к входу измерительного канала путем обработки результатов промежуточных измерений по уравнению избыточных измерений, т.е. опосредованно;

- совокупные измерения — частный случай избыточных измерений;

- избыточные измерения обеспечивают автоматическое (естественное) исключение систематических составляющих погрешности конечного результата измерений.

По методам измерений:

- метод непосредственной оценки — метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений;

- метод сравнения с мерой — метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой;

- нулевой метод измерений — метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля;

- метод измерений замещением — метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины;

- метод измерений дополнением — метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению;

- дифференциальный метод измерений — метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами.

По условиям, определяющим точность результата

Метрологические измерения - измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники. В этот класс включены все высокоточные измерения и в первую очередь эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения установленных единиц физических величин. Сюда относятся также измерения физических констант, прежде всего универсальных, например измерение абсолютного значения ускорения свободного падения;

- контрольно-поверочные измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторого заданного значения. В этот класс включены измерения, выполняемые лабораториями государственного контроля (надзора) за соблюдением требований технических регламентов, а также состоянием измерительной техники и заводскими измерительными лабораториями. Эти измерения гарантируют погрешность результата с определенной вероятностью, не превышающей некоторого, заранее заданного значения.

Технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений. Примерами технических измерений являются измерения, выполняемые в процессе производства на промышленных предприятиях, в сфере услуг и др.

По отношению к изменению измеряемой величины:

- статические и дина

12 3 Следующая ⇒