Лекции по "Метрологии"

Метрология. 

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

      Этапы развития метрологии:

1. Период органолептических (на глаз) измерений. (С помощью органов чувств). Установлено под <хрен знает чего>.
2. Период установления вещественных мер (емкости, палочки).
3. Период возникновения электроизмерительных приборов.

нач. 1745 - Лихман 1-ый прибор электрометр.

с 1892 - 1917 - Менделейский период.

4. Период современной метрологии.

Применение электр. измерений во всех сферах человеческой деятельности.

Расширение международного сотрудничества области метрологии. (создание «си»»). Применение измерений к нефизическим величинам.

      Состав метрологии:

1. Теоретическая: общая теория измерений, образование физических единиц, теория погрешности, методы и средства измерения, методы определения точности.
2. Прикладная: решение прикладных (практ.) задач, вопросы производства и эксплуатации измерительной техники.
3. Законодательная: обеспечение единства измерений, методы передачи от эталонов к образцовым средствам.

 
 

Основные вопросы теории измерения. 

      Требования к измерению:

1. Избирательность (направление на конкретный предмет).
2. Объективность.
3. Результат измерения должен описывать то, что мы измеряем.

Уровни измерений:

1. Номинальные (качественные). Каждая измерительная величина попадает в один из классов.
2. Порядковые (количественные). Позволяет располагать хар-ки в определенном порядке согласно размеру, величине или интенсивности.
3. Интервальные. Позволяет установить справедливость утверждения: один интервал больше, меньше или равен <хрен знает чему>.
4. Пропорциональные. Позволяет определить отношение двух величин.
5. <Координатные >. Позволяет установить соотношение между измеряемой величиной и эталоном.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Организация процесса измерений. 

 

      Объект познания - сбор информации.

      Виды информации:

1. Априорная (предварительная) - инф. которой располагают до измерений. Должна давать хорошее представление об объекте исследования, приблизительный размер измеряемой величины, кроме того она должна указывать факторы, влияющие на результат измерения.
2. Измерительная - инф. которую получат при измерениях.
3. Апостериорная - инф. которой располагают после измерения. Включает в себя и априорную и измерительную инф. и результаты расчетов.

Преобразование инф-ии: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Аксиомы метрологии:

1. Без априорной информации измерения не возможны.
2. Измерение есть не что иное, как сравнение.
3. Результат измерения без округления является случайным.

Объект измерения:

1. Физические величины (длина, температура, масса).
2. Нефизические (Эконом. Показатели, качество).

      Физические величины отражают объективные свойства природы и применяются для описания материальных систем изучаемых <хрен знает каких> наук.   
 

Значение физических величин:

1. Истинное - значение, которое идеальным образом отражало бы качественным и количественным отношением соответствующую физическую величину.
2. Действительная - значение, найденное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что для поставленной задачи может его заменить.
3. Измеренное - значение найденное экспериментальным путем.

 

Классификация физических величин:

· Связь с измеряемой величиной:

1. Измеряемые величины

2. параметры

3. влияющие на измерения.

· По роду величин:

1. Однородные (можно сравнить).
2. Неоднородные.

· По возможности математических операций:

1. Аддитивные (Суммирование, умножение).
2. Неаддитивные (не имеют смысла ­).

· По наличию размерности:

1. Размерные
2. Безразмерные.

· По наличию от других величин.

1. зависимые (основные, дополнительные)
2. независимые (произвольные).

· По кол-ву возможных размеров величины в ограниченном объеме.

1. <хрен знает какие>  (аналоговые).
2. квантованные (дискретные).

· По скорости изменения постоянно - переменной.

1. Квазидетерминированные  (известен закон).
2. <хрен знает какие>

· Способность создавать сигналы измерит. инф.

1. Активные (без вспомогательных источников).
2. Пассивные.

· По объекту исследования:

1. Электрические.
2. Неэлектрические.
3. Магнитные.

 

    Особенности измерения не физических величин, встречающихся в нетехнических областях.

1. Сложность системы, а => невозможность проведения избирательного измерения (содержит в себе и др. факторы, т.к. не известна природа взаимодействия объекта с опр. средой).
2. Невозможность проведения изолированных экспериментов.
3. Отсутствие возможности свободного изменения условий проведения эксперимента.
4. Невозможность повторения эксперимента.
5. Чувствительность объекта к измерениям..

 

    Характеристики объекта измерений:

1. Качественная. Отражает информацию о состоянии, структуре или природе определенной характеристики. Формализованным отражением её является  размерность. Обозначение:

2. Количественная. Отражает информацию о величине, амплитуде или интенсивности определённой характеристики: Отображением является размер. 
 
 
 
 
 

Основные правила теории размерности. 

1. Размерность правой и левой части должны быть одинаковыми.

2. Алгебра размерности мультипликативная. 

    Измерительная шкала - принятая по соглашению последовательность значений присваиваемых измеряемой величине по мере её возрастания или убывания. 

    Виды шкал:

1. Шкала порядка. Выясняется одна величина больше, меньше или равная другой. Qi  Qj. Результат измерения ранжированный ряд.

Ранжирование - расстановка размеров в порядке убывания или возрастания.

Начала отсчета нет. Математические операции не разрешены, но разрешены логические.

Например: шкала интенсивности землетрясений, твердости минералов. 
 
 

2. Шкала интервалов. Измеряется интервал

Результат измерения разность. Начала отсчета нет. Аддитивные операции определены, мультипликативные нет.

Пример: Историческая шкала времени, Температурная шкала Цельсия, Фаренгейта.

Характерны опорные точки на шкале. 

3. Шкала отношений.

    

если сравнение   кординальн.

Результат измерения - числовое значение. Есть начало отсчета. Определены все математические операции.

Пример: относительная шкала скорости, шкала Кельвина. 

    Единицы измерения - физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице, и применяемое для количественного выражения однородных физических величин. 

    Физические единицы бывают:

1) Зависимые и независимые.

2)  Кратные и дольные.

3) Системные и несистемные. 

    Система единиц - совокупность основных и производных единиц физ-их величин, образованная в соответствии с принятыми принципами для заданной системы. 
 

    Правила конструирования системы единиц:

1) Выбираются основные величины (А, В, С).

2) Устанавливаются единицы основных физических величин ([A], [B], [C]).

3) Устанавливаются производные единицы с помощью степенного одночлена:

 
 
 
 
 

    В «Си»:

1. L, M, q, T, I, J, N

(длинна, масса, темпер., время, сила тока, сила света, кол-во вещ-ва).

2. [L], [M], [q], [T], [I], [J], [N].

(м, кг, К, с, А, конделла, моль).

3. [Q]= [L]^a, [M]^b, [q]^c, [T]^d, [I]^e, [J]^f, [N]^g

k=1

[F]=кг¹м²с^-2=[L]¹[M]¹[T]^-2 

      Множители и приставки.

      Правила использования:

1. Приставка должна быть только одна.
2. Приставка присоединяется к наименованию первой единицы.
3. Кратные и дольные единицы выбирают так, чтобы числовое значение (q) было от 0,1 до 1000).

 
 
 
 
 

Виды измерений. 

1. Без инструментальные:

a) Органолептические (на использование органов чувств).