ИЭ / 4 семестр / Презентации с лекций / Лекция № 1
.pdf
Санкт-Петербургский политехнический университет
Высшая школа киберфизических систем и управления
Метрология, стандартизация, сертификация
Лекция 1: Введение в предмет
Семенов Константин Константинович
30.01.2021
Цели курса и литература |
30.01.2021 |
|
|
|
|
Основные цели этого курса:
–изучить основные идеи метрологии,
–обсудить основные подходы, используемые при выполнении измерений,
–узнать, как обрабатывать результаты измерений,
–помочь в выполнении лабораторных работ.
Рекомендуемая литература:
1.Солопченко Г.Н. Метрология, стандартизация, сертификация. СПб:. изд-во Политехн. ун-та, 2015.
2.Metrology – in short (2008). Electronic book. URL:
https://www.welmec.org/fileadmin/user_files/publications/Library/Metrology_i n_short_3rd_ed.pdf
3. Engineering Metrology and Measurements (2013). Electronic book. URL: |
|
https://gsfcuniversitymmm.files.wordpress.com/2017/02/krishnamurthy_l- |
|
_raghavendra_n-_v_engineeringbookzz-org.pdf |
1 |
Что такое метрология? |
30.01.2021 |
|
|
|
|
Метрология – это наука, посвященная измерениям и всем аспектам их выполнения.
Историческая справка
Метрология = µετρηµα (измерять, мера) + λογος (наука, учение).
Метрология – это наука об измерениях, основанная на материальных мерах.
Исторически, основной целью метрологии является обеспечение взаимного доверия к результатам измерений вне зависимости от места их выполнения.
Почему это важно? потому что это предотвращает
конфликты и даже войны!
2
Что такое метрология? |
30.01.2021 |
|
|
|
|
Международное значение метрологии
20 мая 1875 – подписана Метрическая конвенция и образована первая межгосударственная организация «Международная палата мер и весов» – International Bureau of Weights and Measures (BIPM).
Международные метрологические организации:
–International Organization of Legal Metrology (OIML),
–International Measurement Confederation (IMEKO),
–The European Association of National Metrology Institutes (EURAMET),
–North American Metrology Cooperation (NORAMET).
3
Метрологические термины |
30.01.2021 |
|
|
|
|
Чтобы говорить на одном языке, необходимо договориться об общих терминах и понятиях.
Terms: |
Термины: |
physical quantity |
физическая величина |
value of a physical quantity |
размер физической величины |
unit of a physical quantity value |
единица размера физической |
|
величины |
measurement |
измерение |
measurement result |
результат измерения |
error/uncertainty of measurement result |
погрешность результата |
|
измерений |
|
4
Единство измерений |
30.01.2021 |
|
|
|
|
Современное определение метрологии
Метрология – это область деятельности и наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и путях достижения требуемой точности.
Единство измерений (traceability of a measurements) –
такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности измерений не выходят за установленные для них пределы с заданной вероятностью.
Система единиц СИ: м, кг, с, A, K, Кд, моль.
механика 
электричество температура оптика химия 5
Погрешность результата измерений 30.01.2021
Основное свойство любого результата измерений – его погрешность (остаточная неопределенность). Это основная характеристика качества для выполненных измерений. Погрешности должны быть выражены в количественной форме и указаны вместе с самим результатом измерений.
Пусть мы измеряем напряжение электрического тока xист. Пусть с помощью вольтметра получен результат xизм = 1,05 В.
Насколько близко это значение к истинному значению xист? Чтобы ответить, насколько точен этот результат, необходимо оценить абсолютную погрешность x = xизм – xист.
6
Формы представления погрешности 30.01.2021
Пусть xист – истинное значение измеряемой величины и xизм – результат измерения. Тогда погрешность результата измерения может быть выражена в одной из
трех форм. |
|
Вопросы |
|
|
|
||
абсолютная погрешность: |
|
Почему не x = xист – xизм? |
|
|
Почему абсолютная? |
|
|
разность между тем, что мы |
|
|
|
|
[ x] = [xист] |
|
|
получили в ходе измерений, |
|
|
|
и тем, что должны были по- |
|
Пусть у нас есть два результата |
|
лучить |
|
измерений с абсолютными по- |
|
x = xизм – xист |
|
грешностями |
|
относительная ошибка: |
|
x1 = 0.1 В и x2 = 10 В. |
|
|
Какое из них точнее? Почему? |
|
|
отражает, какую часть изме- |
|
|
|
|
|
|
|
ряемой величины составила |
|
Относительная форма во многих |
|
погрешность |
|
||
x = x / xист x / xизм |
|
случаях предпочтительней. |
7 |
|
|
||
Формы представления погрешности 30.01.2021
относительная погреш-
ность: отражает, какую часть измеряемой величины составила погрешность.
x |
|
x |
|
|
x |
|
|
|
x |
|
|
|
1 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
||||||||
|
|
xист |
|
xизм x xизм |
|
1 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
xизм |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
x |
|
|
|
x |
|
2 |
|
|
|
|
x |
|
|
|
||||
|
|
1 |
|
x |
... |
|
|
|
. |
|
|
||||||||
xизм |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
xизм |
x2 |
|
|
|
xизм |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
изм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
приведенная погреш-
ность: отражает, какую часть диапазона измерений составляет погрешность
x = x / xнорм
Вопросы
Что будет с относительной погрешностью, если мы будем измерять нулевое значение?
x
x0
Пусть измеряем xист = 0 В с погрешностью x = 0,1 мкВ. Это
очень точный результат измерений. Но x = + .
Значение xнорм обычно равно длине диапазона измерений используемого измерительного средства и должно быть указано
в документации.
8
Types of error representation |
30.01.2021 |
|
|
|
|
приведенная погреш-
ность: отражает, какую часть диапазона измерений составляет погрешность
x = x / xнорм
Вопросы
Пусть мы измеряем вольтметром напряжение, используя диапазон [-5, 5] В.
xнорм будет равно 5 В. Почему? Удобней сравнивать результат измерений с максимально возможным значением.
Чтобы убедиться, чему равно
значение xнорм, нам необходимо обратиться к технической
документации.
9