- •А.В. Головкин, е.А. Головкина
- •Условные обозначения
- •Стандартизация
- •Сущность стандартизации
- •Методические основы стандартизации
- •Параметрическая стандартизация
- •Унификация продукции
- •Агрегатирование
- •Комплексная стандартизация
- •Опережающая стандартизация
- •Государственная система стандартизации
- •Органы и службы стандартизации рф
- •Службы стандартизации
- •Общая характеристика стандартов разных категорий
- •5. Краткая характеристика содержания и построения стандартов отдельных видов
- •6. Правовое обеспечение стандартизации
- •Государственный контроль и надзор за соблюдением требований государственных стандартов
- •Государственный надзор за стандартами
- •Органы государственного контроля и надзора
- •Государственные инспекторы, их права и ответственность
- •Ответственность за нарушение положений Закона рф «о стандартизации»
- •7. Международная стандартизация
- •Международные организации по стандартизации
- •Метрология
- •Законодательная метрология
- •Правовая основа метрологии
- •Основные понятия фундаментальной и практической метрологии
- •Физические величины и их измерения
- •Виды измерений
- •Классификация средств измерений
- •Метрологические показатели средств измерений
- •Погрешности средств измерений
- •Классификация и методы измерений
- •Виды методов измерений
- •Преобразование измеряемой величины в процессе измерений
- •Метод непосредственной оценки
- •Разностный или дифференциальный метод
- •Нулевой метод
- •Метод совпадения
- •Преобразование измеряемой величины как косвенные измерения
- •Измерения методами преобразования. Преобразование измеряемых величин в электрические и магнитные
- •Методы и средства контроля
- •Измерение твердости материалов
- •Показатели кругломеров
- •4. Методика определения качества сухих веществ
- •Сертификация
- •Сертификация товаров
- •Схемы сертификации
- •3. Система сертификации продукции
- •Требования к органу сертификации:
- •4. Правила Российской системы сертификации
- •5. Техника и технология проведения сертификации и аттестации производства
- •6. Стандартизация и сертификация услуг розничной торговли
- •Литература
- •1. Основная
- •2. Дополнительная литература
- •3. Нормативные документы
Виды измерений
Измерения различают по способу получения информации, по характеру изменений измеряемой величины в процессе измерений, по количеству измерительной информации, по отношению к основным единицам.
По способу получения информации измерения разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.
Прямые измерения— это непосредственное сравнение физической величины с ее мерой. Например, при определении длины предмета линейкой происходит сравнение искомой величины (количественного выражения значения длины) с мерой, т.е. линейкой.
Косвенные измерения отличаются от прямых тем, что искомое значение величины устанавливают по результатам прямых измерений таких величин, которые связаны с искомой определенной зависимостью. Так, если измерить силу тока амперметром, а напряжение вольтметром, то по известной функциональной взаимосвязи всех трех названных величин можно рассчитать мощность электрической цепи.
Совокупные измерения сопряжены с решением системы уравнений, составляемых по результатам одновременных измерений нескольких однородных величин. Решение системы уравнений дает возможность вычислить искомую величину.
Совместные измерения — это измерения двух или более неоднородных физических величин для определения зависимости между ними.
Совокупные и совместные измерения часто применяют в измерениях различных параметров и характеристик в области электротехники.
По характеру изменения измеряемой величины в процессе измерений бывают статистические, статические и динамические измерения.
Статистические измерения связаны с определением характеристик случайных процессов, звуковых сигналов, уровня шумов и т.д.
Статические измерения имеют Место тогда, когда измеряемая величина практически постоянна.
Динамические измерения связаны с такими величинами, которые в процессе измерений претерпевают те или иные изменения.
Статические и динамические измерения в идеальном виде на практике редки.
По количеству измерительной информации различают однократные и многократные измерения.
. Однократные измерения— это одно измерение одной величины, т.е. число измерений равно числу измеряемых величин. Практическое применение такого вида измерений всегда сопряжено с большими погрешностями, поэтому следует проводить не менее трех однократных измерений и находить конечный результат как среднее арифметическое значение.
Многократные измерения характеризуются превышением числа измерений количества измеряемых величин. Обычно минимальное число измерений в данном случае больше трех. Преимущество многократных измерений — в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерения.
По отношению к основным единицам измерения делят на абсолютные и относительные.
Абсолютными измерениями называют такие, при которых используются прямое измерение одной (иногда нескольких) основной величины и физическая константа. Так, в известной формуле Эйнштейна Е = те2 масса (т) — основная физическая величина, которая может быть измерена прямым путем (взвешиванием), а скорость света (с) — физическая константа.
Относительные измерения базируются на установлении отношения измеряемой величины к однородной, применяемой в качестве единицы.
Естественно, что искомое значение зависит от используемой единицы измерений.
С измерениями связаны такие понятия, как «шкала измерений», «принцип измерений», «метод измерений».
Шкала измерений— это упорядоченная совокупность значений физической величины, которая служит основой для ее измерения. Поясним это понятие на примере температурных шкал.
В шкале Цельсия за начало отсчета принята температура таяния льда, а в качестве основного интервала (опорной точки) — температура кипения .воды. Одна сотая часть этого интервала является единицей температуры (градус Цельсия). В температурной шкале Фаренгейта за начало отсчета принята температура таяния смеси льда и нашатырного спирта (либо поваренной соли), а в качестве опорной точки взята нормальная температура тела здорового человека. За единицу температуры (градус Фаренгейта) принята одна девяносто шестая часть основного интервала. По этой шкале температура таяния льда равна + 32°F, а температура кипения воды + 212Т. Таким образом, если по шкале Цельсия разность между температурой кипения воды и таяния льда составляет 100°С, то по Фаренгейту она равна 180'F. На этом примере мы видим роль принятой шкалы как в количественном значении измеряемой величины, так и в аспекте обеспечения единства измерений. В данном случае требуется находить отношение размеров единиц, чтобы можно было сравнить результаты измерений, т.е. t.°F/t'C.
В метрологической практике известны несколько разновидностей шкал: шкала наименований, шкала порядка, шкала интервалов, шкала отношений и др.
Шкала наименований — это своего рода качественная, а не количественная шкала, она не содержит нуля и единиц измерений. Примером может служить атлас цветов (шкала цветов). Процесс измерения заключается в визуальном сравнении окрашенного предмета с образцами цветов (эталонными образцами атласа цветов). Поскольку каждый цвет имеет немало вариантов, такое сравнение под силу опытному эксперту, который обладает не только практическим опытом, но и соответствующими особыми характеристиками зрительных возможностей.
Шкала порядка характеризует значение измеряемой величины в баллах (шкала землетрясений, силы ветра, твердости физических тел и т.п.).
Шкала интервалов (разностей) имеет условные нулевые значения, а интервалы устанавливаются по согласованию. Такими шкалами являются шкала времени, шкала длины.
Шкала отношений имеет естественное нулевое значение, а единица измерений устанавливается по согласованию. Например, шкала массы (обычно мы говорим «веса»), начинаясь от нуля, может быть градуирована по-разному в зависимости от требуемой точности взвешивания. Сравните бытовые и аналитические весы.
Международная система единиц
XI Генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ) в 1960 г. в Париже определила основные единицы физических величин для их использования в международных отношениях. После принятия международной системы единиц ГКМВ практически все крупнейшие международные, организации включили ее в свои рекомендации по метрологии и призвали все страны — члены этих организаций принять ее. В нашей стране система СИ официально была принята путем введения в 1963 г. соответствующего государственного стандарта.
Между единицами физических величин существует взаимосвязь, обусловленная законами природы и выраженная физическими формулами. Единицы большинства физических величин могут быть выражены через некоторое число независимых одна от другой основных единиц. Совокупность выбранных основных и образованных производных единиц называется системой единиц ,
Международная система единиц СИ (SI) содержит семь основных и две дополнительные единицы. Основные единицы: длина — метр (м); масса — килограмм (кг); время — секунда (с); сила электрического тока — ампер (А); термодинамическая температура — Кельвин (К); сила света — кандела (кд); количество вещества — моль (моль). Дополнительные единицы, приняты для измерения плоского угла — радиан (рад) и телесного угла .— стерадиан (ср). Производные единицы Международной системы образуются на основании определений физических величин или законов, устанавливающих связь между физическими величинами, например угловая скорость (рад/с), ускорение (м/с2).
Метр— длина, равная 1650763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2Рд, и 3d у атома криптона-86 (оранжевая линия спектра). Килограмм — масса, равная массе международного прототипа килограмма (приблизительно равен массе 1 дм3 чистой воды при температуре 4С). Секунда— время, равное 9 192631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 (приблизительно равна 1/86400 средних солнечных суток). Радиан — угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу. В градусном исчислении радиан равен 57"17'44,8".
В Международной системе единиц для выражения больших или малых значений физических величин приняты кратные и дольные единицы, которые получаются при умножении исходных единиц на число 10 в соответствующей положительной (для кратных единиц) или отрицательной (для дольных единиц) степени от 1018 до 10"". Кратные и дольные единицы обозначаются путем присоединения к размерности исходной единицы соответствующих приставок: 106 — мега (М), 103 — кило (к), 102 — гекго (г), 10' — дека (да), Ю-' — деци (д), 10-2 — санти (с), Ю-3 — милли (м), 10-' — микро (мк) и др.
В машиностроении используют дольные единицы длины: миллиметр — 1 мм =10"3 м и микрометр — I мкм =10"6 м. Для измерения плоских углов применяются градус— 1'= 7С/180 рад; минута— Г = Г/60 и секунда- 1" = 173600.