Основные понятия, связанные со средствами измерений (СИ). Классификация средств измерений. Метрологические характеристики

1. Лекция 2 Основные понятия, связанные со средствами измерений (СИ). Классификация средств измерений. Метрологические

характеристики
средств измерений.

2. Содержание:

Виды измерений.
2. Методы измерений.
3. Условия измерений.
4. Методика выполнения измерений
5. Определение и классификация средств
измерений;
6. Метрологические характеристики средств
измерений.
7. Классы точности средств измерений.
8. Критерии качества измерений.
1.

3. Связи основных элементов метрологии

Объект измерения
(процесс, явление)
Физическая величина
Единица физической величины
Метод измерений
Условия измерений
Методика выполнения
измерений
Измерение
Результат измерений
Погрешности измерений
Средства измерений

4. Определение и классификация средств измерений

5. Средство измерений (СИ)

– техническое средство,
предназначенное для измерений,
имеющее нормированные
метрологические характеристики,
воспроизводящее и (или) хранящее
единицу физической величины, размер
которой принимают неизменным (в
пределах установленной погрешности) в
течение известного интервала времени.

6. Суть средства измерений (СИ)

1.
2.
3.
СИ имеет нормированные
метрологические характеристики
СИ "умеет" хранить (или воспроизводить)
единицу физической величины
Размер хранимой единицы достаточно
неизменен во времени

7. Классификация средств измерений

Признак классификации
Средства измерений
I. По типу
II. По виду
III. По метрологическому назначению
1.метрологические средства измерений
(эталоны);
2.рабочие средства измерений.
IV. По конструктивному исполнению
1. меры;
2. измерительные приборы;
3. измерительный преобразователь;
4. измерительные установки;
5. измерительная машина;
6. измерительные комплексы;
7. измерительные системы.
V. По уровню автоматизация
1. неавтоматизированные;
2. автоматизированные;
3. автоматические.

8.

VI. По уровню стандартизации
1. стандартизованные;
2. нестандартизованные.
VII. По отношению к измеряемой 1. основные;
физической величине
2. вспомогательные.
VIII. По степени универсальности
1. универсальные,
2. специальные.
IX. По связи с объектом
1. контактные;
2. бесконтактные;
3. внешние;
4. встроенные.
X. По режиму работы
1. статические;
2. динамические.

9.

I. Тип — это совокупность средств
измерений, имеющих принципиальную
одинаковую схему, конструкцию и
изготавливаемых по одним и тем же
техническим условиям.

10.

II. Вид — это совокупность типов
средств измерений, предназначенных для
измерений какой-либо одной физической
величины.
Например: средства измерений
геометрических величин

11.

III. По метрологическому назначению:
Метрологические средства измерений (эталоны)
Эталон единицы физической
величины – средство измерений (или
комплекс средств измерений),
предназначенное для воспроизведения и
(или) хранения единицы и передачи ее
размера нижестоящим по поверочной
схеме средствам измерений и
утвержденное в качестве эталона в
установленном порядке.

12.

Неизменность эталона — свойство эталона удерживать
неизменным размер воспроизводимой им единицы в течение
длительного периода времени, а все изменения, зависящие от
внешних условий (температура, влажность, давление и т. п.),
должны быть строго определенными функциями величин,
доступных точному измерению.
Воспроизводимость эталона – возможность
воспроизведения единицы физической величины с наименьшей
погрешностью для данного уровня развития измерительной
техники.
Сличаемость эталона — возможность обеспечения
сличения с эталоном других средств измерений, нижестоящих
по поверочной схеме, с наивысшей точностью для данного
уровня развития техники измерений.

13.

Сличение - совокупность операций,
устанавливающих соотношение между
значением величины, полученным с помощью
данного средства измерений и известным
значением величины, определенным с
помощью эталона.

14.

Виды эталонов:
1. первичный;
Международный первичные эталон;
Национальный (государственный) первичный;
2. вторичный;
Эталон сравнения;
Эталон-копия;
Эталон свидетель;
3. Исходный эталон;
4. Рабочий эталон;
рабочий эталон 1-го разряда;
рабочий эталон 2-го разряда;
рабочий эталон 3-го разряда;
рабочий эталон 4-го разряда

15.

16.

Первичный
эталон
Вторичные
эталоны
Рабочие эталоны
Рабочие средства
измерений
Государственный
эталон
Эталон-копия
Эталон сравнения
Эталон-свидетель

17.

Первичный
эталон
Вторичные
эталоны
Государственный
эталон
Эталонкопия
Эталон
сравнения
Эталонсвидетель
Эталон 1-го
разряда
Эталон 2-го
разряда
Рабочие
эталоны
Эталон 3-го
разряда
Эталон 4-го
разряда
Наивысшей
точности
Рабочие
средства
измерений
Высшей
точности
Высокой
точности
Средней
точности
Низшей
точности

18.

Первичный эталон – эталон,
обеспечивающий воспроизведение
единицы с наивысшей точностью.

19.

Международный эталон – эталон,
принятый по международному
соглашению в качестве
международной основы для
согласования с ним размеров единиц,
воспроизводимых и хранимых
национальными эталонами.
Пример - Международный прототип килограмма,
хранимый в МБМВ, утвержден 1-й Генеральной
конференцией по мерам и весам (ГКМВ).

20.

Национальный (государственный)
эталон – первичный эталон, признанный
официальным решением в качестве
исходного для страны (государства).
Пример - Государственные эталоны метра,
килограмма, секунды, ампера, кельвина, канделы,
ньютона, паскаля, вольта, беккереля.
По решению I Генеральной конференции по мерам и
весам России из 42 экземпляров прототипов
килограмма были переданы № 12 и № 26, причем № 12
утвержден в качестве государственного эталона
массы.

21.

Национальный (государственный) эталон массы хранится в НПО «ВНИИМ
им. Д.И. Менделеева» (г. Санкт-Петербург) на кварцевой подставке под двумя
стеклянными колпаками в стальном сейфе, температура воздуха
поддерживается в пределах 20 + 3°С, относительная влажность 65%. Один раз в
10 лет с ним сличаются два вторичных эталона. При сличении с международным
эталоном наш национальный эталон массы получил значение 1,0000000877 кг.
Погрешность воспроизведения килограмма составляет 2·10-9.
Эталон килограмма

22.

Вторичный эталон – эталон, получающий
размер единицы непосредственно от
первичного эталона данной единицы.
Эталон сравнения — это вторичный эталон, который
применяется для сличений эталонов, которые по тем или иным
причинам не могут быть непосредственно сличены друг с
другом.
Эталон-копия — это вторичный эталон, предназначенный
для передачи размера единицы рабочим эталонам.
Эталон свидетель — вторичный эталон, предназначенный
для поверки сохранности и неизменности государственного
эталона и для замены его в случае порчи или утраты. В
настоящее время только эталон килограмма имеет эталонсвидетель.

23.

Исходный эталон – эталон, обладающий
наивысшими метрологическими свойствами
(в данной лаборатории, организации, на
предприятии), от которого передают размер
единицы подчиненным эталонам и
имеющимся средствам измерений.
Примечания
1. Исходным эталоном в стране служит первичный эталон,
исходным эталоном для республики, региона, министерства
(ведомства) или предприятия может быть вторичный или рабочий
эталон. Вторичный или рабочий эталон, являющийся исходным
эталоном для министерства (ведомства) нередко называют
ведомственным эталоном.
2. Эталоны, стоящие в поверочной схеме ниже исходного
эталона, обычно называют подчиненными эталонами.

24.

Рабочий эталон – эталон,
предназначенный для передачи размера
единицы рабочим средствам измерений.
Примечания
1. Термин рабочий эталон заменил собой термин образцовое
средство измерений (ОСИ).
2. При необходимости рабочие эталоны подразделяют на
разряды (1-й, 2-й, ..., -й), как это было принято для ОСИ.
рабочий эталон 1-го разряда;
рабочий эталон 2-го разряда;
и т.д.

25.

Одиночный эталон – эталон, в составе которого имеется
одно средство измерений (мера, измерительный прибор,
эталонная установка) для воспроизведения и (или) хранения
единицы.
Групповой эталон – эталон, в состав которого входит
совокупность средств измерений одного типа, номинального
значения или диапазона измерений, применяемых совместно
для повышения точности воспроизведения единицы или ее
хранения.

26.

Эталонная база страны –
совокупность государственных первичных
и вторичных эталонов, являющаяся
основой обеспечения единства
измерений в стране.

27.

Рабочее средство измерений – средство
измерений, предназначенное для измерений,
не связанных с передачей размера единицы
другим средствам измерений.
лабораторные (для научных исследований),
2. производственные (для обеспечения и контроля
заданных характеристик технологических
процессов),
3. полевые (для самолетов, автомобилей, судов и
т.п.).
1.

28.

Низшей точности;
Средней точности;
Высокой точности;
Высшей точности;
Наивысшей точности.

29.

IV. По конструктивному исполнению:
Мера физической величины – средство измерений,
предназначенное для воспроизведения и (или)
хранения физической величины одного или нескольких
заданных размеров, значения которых выражены в
установленных единицах и известны с необходимой
точностью.
однозначная мера - мера, воспроизводящая физическую величину
одного размера (например, гиря 1 кг);
многозначная мера - мера, воспроизводящая физическую величину
разных размеров (например, штриховая мера длины);
набор мер - комплект мер разного размера одной и той же физической
величины, предназначенных для применения на практике как в
отдельности, так и в различных сочетаниях (например, набор концевых
мер длины);
магазин мер - набор мер, конструктивно объединенных в единое
устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в
различных комбинациях (например, магазин электрических
сопротивлений).

30.

Измерительный прибор – средство измерений,
предназначенное для получения значений измеряемой
физической величины в установленном диапазоне.
Классификация измерительных приборов:
1. По способу индикации значений измеряемой величины
измерительные приборы разделяют на показывающие и
регистрирующие, самопишущие и печатающие приборы..
2. По методу преобразования измеряемой величины: приборы
прямого, компенсационного (уравновешивающего) и смешанного
преобразования.
3. По форме преобразования измерительных сигналов: Аналоговые и
цифровые приборы.
4. По принципу действия: приборы прямого действия, приборы
сравнения, интегрирующие и суммирующие.
5. По назначению: амперметры, вольтметры, омметры и т.д.

31.

Показывающий измерительный прибор допускает
только отсчитывание показаний измеряемой величины
(штангенциркуль, микрометр, вольтметр и т. п.). В
аналоговом измерительном приборе показания или
выходной сигнал являются непрерывной функцией
измеряемой величины (ртутный термометр).
Регистрирующий измерительный прибор —
измерительный прибор, в котором предусмотрена
регистрация показаний. Регистрация может быть как в
аналоговой, так и числовой форме. Делятся на
самопишущие и печатающие измерительные приборы.

32.

Самопишущий измерительный прибор —
регистрирующий прибор, в котором предусмотрена
запись показаний в форме диаграммы.
Печатающий прибор — прибор, в котором
предусмотрено печатание показаний в цифровой
форме.

33.

Аналоговый измерительный прибор –
измерительный прибор, показания или выходной
сигнал которого являются непрерывной функцией
измеряемой величины (ртутный термометр).
Цифровой измерительный прибор (ЦИП) —
измерительный прибор, показания которого
представлены в цифровой форме (штангенциркуль с
числовым отсчетом).

34.

Измерительный прибор прямого действия –
измерительный прибор, в котором предусмотрено одно
или несколько преобразований сигнала измерительной
информации в одном направлении, т.е. без применения
цепей обратной связи (амперметр, вольтметр).
Измерительный прибор сравнения —
измерительный прибор, предназначенный для
непосредственного сравнения измеряемой величины с
величиной, значение которой известно (равноплечие
весы, потенциометр и т. п.).

35.

Интегрирующий измерительный прибор —
измерительный прибор, в котором значение
измеряемой величины определяется путем ее
интегрирования по другой величине (счетчик
электроэнергии).
Суммирующий измерительный прибор —
измерительный прибор, показания которого
функционально связаны с суммой двух или нескольких
величин, подводимых к нему по различным каналам
(ваттметр).

36.

Измерительный преобразователь (ИП) –
техническое средство с нормативными
метрологическими характеристиками, служащее
для преобразования измеряемой величины в
другую величину или измерительный сигнал,
удобный для обработки, хранения, дальнейших
преобразований, индикации или передачи.
Классификация измерительных преобразователей:
1. По местоположению в измерительной цепи различают: первичные и
промежуточные преобразователи.
2. По характеру преобразования: аналоговые, цифро-аналоговые
(ЦАП), аналого-цифровые (АЦП) преобразователи.
3. Масштабные и передающие преобразователи.
Примеры
1. Термопара в термоэлектрическом термометре.
2. Измерительный трансформатор тока.
3. Электропневматический преобразователь.

37.

Первичный измерительный
преобразователь (ПИП) – измерительный
преобразователь, на который непосредственно
воздействует измеряемая физическая
величина, т.е. первый преобразователь в
измерительной цепи измерительного прибора
(установки, системы).
Примечание - В одном средстве измерений может быть
несколько первичных преобразователей.
Примеры:
1. Термопара в цепи термоэлектрического термометра.
2. Ряд первичных преобразователей измерительной
контролирующей системы, расположенных в разных точках
контролируемой среды.

38.

Датчик – конструктивно обособленный
первичный преобразователь, от которого
поступают измерительные сигналы (он "дает"
информацию).
Примечания:
1. Датчик может быть вынесен на значительное расстояние от
средства измерений, принимающего его сигналы.
2. В области измерений ионизирующих излучений применяют
термин детектор.
Пример - Датчики запущенного метеорологического радиозонда
передают измерительную информацию о температуре, давлении,
влажности и других параметрах атмосферы

39.

Измерительная установка – совокупность
функционально объединенных мер, измерительных
приборов, измерительных преобразователей и других
устройств, предназначенная для измерений одной или
нескольких физических величин и расположенная в
одном месте.
Примеры:
1. Поверочная установка – измерительная установка,
укомплектованная рабочими эталонами и предназначенная для поверки
рабочих средств измерений и подчиненных рабочих эталонов.
2. Установка для измерений удельного сопротивления
электротехнических материалов.
3. Установка для испытаний магнитных материалов.
4. Эталонная установка - измерительная установка, входящая в
состав эталона.

40.

Измерительная машина (ИМ) – измерительная
установка крупных размеров, предназначенная для
точных измерений физических величин,
характеризующих изделие.
Примеры:
1. Силоизмерительная машина.
2. Машина для измерения больших длин в промышленном
производстве.
3. Делительная машина.
4. Координатно-измерительная машина

41.

Измерительно-вычислительный комплекс (ИВК) –
функционально объединенная совокупность средств
измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств,
предназначенная для выполнения в составе
измерительной системы конкретной измерительной
задачи.

42.

Измерительная система (ИС) – совокупность
функционально объединенных мер, измерительных
приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и
других технических средств, размещенных в разных
точках контролируемого объекта и т.п. с целью
измерений одной или нескольких физических величин,
свойственных этому объекту, и выработки
измерительных сигналов в разных целях.
Примечания:
1. В зависимости от назначения измерительные системы разделяют на
измерительные информационные, измерительные контролирующие,
измерительные управляющие системы и др.
2. Измерительную систему, перестраиваемую в зависимости от изменения
измерительной задачи, называют гибкой измерительной системой (ГИС).

43.

Средство сравнения – техническое средство или специально
создаваемая среда, посредством которых возможно выполнять
сравнения друг с другом мер однородных величин или показания
измерительных приборов.
Примечание - Иногда техническое средство снабжается средством измерений,
обеспечивающим функцию сравнения.
Примеры
1 Рычажные весы, на одну чашку которых устанавливается эталонная гиря, а на
другую поверяемая, - есть средство для их сравнения.
2 Градуировочная жидкость для сравнения показаний эталонного и рабочего
ареометров служит необходимой средой для градуирования рабочих ареометров.
3 Температурное поле, создаваемое термостатом для сравнения показаний
термометров, является необходимой средой.
4 Давление среды, создаваемое компрессором, может быть измерено поверяемым и
эталонным манометрами одновременно. На основании показаний эталонного прибора
градуируется поверяемый прибор
Компаратор – средство сравнения, предназначенное для
сличения мер однородных величин.
Примеры
1. Рыжачные весы.
2. Компаратор для сличения нормальных элементов.

44.

V. По уровню автоматизация:
Автоматизированное средство измерений – средство
измерений, производящее в автоматическом режиме одну или
часть измерительных операций.
Примеры
1. Барограф (измерение и регистрация результатов).
2. Электрический счетчик электроэнергии (измерение и регистрация данных
нарастающим итогом)
Автоматическое средство измерений – средство измерений,
производящее без непосредственного участия человека
измерения и все операции, связанные с обработкой результатов
измерений, их регистрацией, передачей данных или выработкой
управляющего сигнала.
Примечание - Автоматическое средство измерений, встроенное в автоматическую
технологическую линию, нередко называют измерительный автомат или контрольный
автомат. Применяют также понятие измерительные работы, под которыми нередко
понимают разновидность контрольно-измерительных машин, отличающихся хорошими
манипуляционными свойствами, высокими скоростями перемещений и измерений.

45.

VI. По уровню стандартизации:
Стандартизованное средство измерений –
средство измерений, изготовленное и применяемое в
соответствии с требованиями государственного или
отраслевого стандарта.
Примечание - Обычно стандартизованные средства измерений
подвергают испытаниям и вносят в Госреестр.
Нестандартизованное средство измерений –
средство измерений, стандартизация требований к
которому признана нецелесообразной.

46.

VII. По отношению к измеряемой физической величине:
Основное средство измерений – средство измерений той
физической величины, значение которой необходимо получить в
соответствии с измерительной задачей
Вспомогательное средство измерений – средство измерений
той физической величины, влияние которой на основное средство
измерений или объект измерений необходимо учитывать для
получения результатов измерений требуемой точности.
Пример - Термометр для измерения температуры газа в
процессе измерений объемного расхода этого газа

47.

VIII. По степени универсальности:
Универсальные СИ используются в
условиях
единичного
и
массового
производства.
Предназначены
для
измерений
длин,
углов
и
т.д.
в
определенном диапазоне размеров изделий
с разнообразной конфигурацией.

48.

Специальные СИ - средство измерений,
предназначенное для измерений специальных
элементов у деталей определенной формы.
Например:
измерение формы и расположения
поверхностей;
измерения параметров шероховатости
поверхности;
измерения параметров резьбы;
измерения параметров углов и конусов;
измерений параметров зубчатых колес.

49. Специальные средства измерений в авиации

Контрольно-проверочная аппаратура, применяемая при
техническом обслуживании и ремонте авиационного и
радиоэлектронного оборудования летательных аппаратов
КПА радиооборудования (связного, локационного, навигационного) —
комбинированные измерительные установки, технологические пульты,
эквиваленты антенн, имитаторы радиомаяков, имитаторы наземных
запросчиков-ответчиков и т. д.
КПА приборного оборудования
КПА электрооборудования
КПА автоматизированных бортовых систем управления (АБСУ)
КПА средств объективного контроля (СОК) летательных аппаратов
Средства неразрушающего контроля и диагностики ЛА —
дефектоскопы (ультразвуковые, токовихревые и др.), установки
для анализа масел (на предмет стружки) и т. д.
Средства контроля взлетно-посадочной полосы (ВПП) аэродрома
— средства измерения коэффициента сцепления и др.
Специальные средства контроля, настройки, регулировки наземной
аппаратуры радиосвязи, радиолокации, радионавигации и систем
посадки

50. Специальные приборы

Прибор
контроля
ответчиков
КАСО-МЛ
Эквивалент
антенны
р/станции
КАРАТ
Комплект приборов
для проверки
р/станции КАРАТ
Прибор СПК-П1
для проверки
радиовысотомеров

51. Метрологическая характеристика средств измерений

Метрологическая характеристика средств
измерений — характеристика одного из свойств
измерений, влияющих на результат измерений
или его погрешность.

52.

1. Нормируемые метрологические
характеристики — это метрологические
характеристики, установленные нормативнотехническими документами.
2. Действительные метрологические
характеристики — это характеристики
средств измерений, полученные
экспериментально.

53. Нормируемые метрологические характеристики типа средства измерений (НМХ)

- совокупность метрологических
характеристик данного типа средств
измерений, устанавливаемая нормативными
документами на средства измерений.

54. Классы точности средств измерений

Класс точности средств измерений —
обобщенная характеристика средств
измерений, определяемая пределами
допускаемых основных и дополнительных
погрешностей, а также другими свойствами
средств измерений, влияющими на точность,
значения которых устанавливаются в
стандартах на отдельные виды средств
измерений.

55.

Основная погрешность СИ
определяется в нормальных условиях их
применения.
Дополнительная погрешность СИ – это
составляющая погрешности СИ,
дополнительно возникающая из-за
отклонений какой-либо влияющей величины
(температуры и др.) от ее нормального
значения.

56.

Предел допускаемой погрешности средства
измерений - наибольшее значение погрешности
средств измерений, устанавливаемое нормативным
документом для данного типа средств измерений,
при котором оно еще признается годным к
применению.
Примечания
1. При превышении установленного предела погрешности средство
измерений признается негодным для применения (в данном классе
точности).
2. Обычно устанавливают пределы допускаемой погрешности, то есть
границы зоны, за которую не должна выходить погрешность.
Пример - Для 100-миллиметровой концевой меры длины 1-го класса
точности пределы допускаемой погрешности ±50 мкм.

57.

Пределы допускаемых значений основной
и дополнительных погрешностей можно
выражать в форме:
• абсолютных погрешностей,
• относительных погрешностей,
• приведенных погрешностей.

58. Абсолютная погрешность

- погрешность, выраженная в единицах
измеряемой величины
Определяется по формуле:
∆ = хизм – хд ,
хизм – результат измерения;
хд – действительное значение измеряемой
физической величины.

59. Относительная погрешность

- погрешность, выраженная отношением
абсолютной погрешности к действительному
значению.
Относительную погрешность δ находят из
выражения:
δ=(∆/ Xд )·100%. =((Xизм - Xд )/ Xд )·100%.

60. Приведенная погрешность

- относительная погрешность, в которой
абсолютная погрешность средства
измерений отнесена к условно принятому
нормирующему значению XN:
γ=(∆/ XN)·100%=((Xизм- Xд )/XN)·100%

61. Нормирующее значение ХN

а- равномерная шкала, у которой нулевая
отметка находится на краю рабочей части шкалы.
(нормирующее значение - ХN – принимается
равным конечному значению шкалы - хк=50).
б – равномерная шкала, у которой нулевая
отметка находится вне рабочей части шкалы
(нормирующее значение - ХN – принимается
равным конечному значению шкалы - хк = 55).
в- равномерная шкала, у которой нулевая
отметка находится внутри шкалы (нормирующее
значение - ХN – принимается равным сумме
конечных значений шкалы без учета знака хк = 20 + 20 = 40).
г – неравномерная шкала, у которой нулевая
отметка находится внутри шкалы (нормирующее
значение - ХN – принимается равным сумме
конечных значений шкалы без учета знака хк = 20 + 40 = 60).

62. Обозначения классов точности

Обозначаться:
1. прописными буквами латинского алфавита
(например, М, С)
2. римскими цифрами (I, II, III и т.д.) с добавлением
условных знаков, смысл которых раскрывается в
нормативно-технической документации.
Наносят на:
циферблаты,
щитки,
корпуса средств измерений,
приводятся в нормативно-технической
документации.

63.

Обозначение классов точности средств
измерений
Обозначение класса
Формулы для
Форма
выражения
погрешности
определения пределов
допускаемой
погрешности
Примеры пределов
допускаемой основной
погрешности
a;
Абсолютная
погрешность
0, 2а
(a bx)
х
Приведенная
погрешность
x0
1 ,%
x
0,02 0,01
x
xmin
x
3
x
xk
100% а 10n
хN
на
средствах
измерения
в нормативной
документации
N
III
Класс
точности N
или класс
точности
III
Класс
точности
0,02/0,01
Класс
точности
0,02/0,01
С
II
Класс
точности C
или класс
точности II
1,5
Класс
точности 1,5
0,5%
100% q
Относительная
погрешность
точности
хN xk
1,5%
– длина шкалы или ее части;
0,5%
Класс точности

64.

а) вольтметр класса точности 0,5
б) амперметр класса точности 1,5
0,5; 1,6; 2,5 – для приборов, приведенная погрешность γ составляет 0,5; 1,6;
2,5% от нормирующего значения XN
XN принимается равным большему из модулей пределов измерений

65.

Мегомметр класса точности
0,1
0,4
1,0
2,5
с неравномерной шкалой
—для приборов, у которых относительная погрешность
x
составляет соответственно 0,1, 0,4, 1,0 % от полученного значения
измеряемой величины х.

66.

Амперметр класса точности 0,02/0,01
0,02/0,01 — для приборов, у которых измеряемая величина
не может отличаться от значения х, показанного указателем,
больше, чем на
Xk
%
1
c d
x
с и d — числитель и знаменатель соответственно в
обозначении класса точности;
Xk – больший (по модулю) из пределов измерений прибора.

67. Критерии качества измерений

Точность – это качество измерений, отражающее близость их
результатов к истинному значению измеряемой величины.
Достоверность измерений характеризует степень доверия к
результатам измерений. Достоверность оценки погрешностей
определяют на основе законов теории вероятностей и
математической статистики.
Правильность – качество измерений, отражающее близость к
нулю систематических погрешностей в результатах измерений.
Сходимость – это качество измерений, отражающее близость друг
к другу результатов измерений одного и того же параметра,
выполненных повторно одними и теми же средствами одним и тем же
методом в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью.
Воспроизводимость – качество измерений, которое отражает
близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в
различных местах, различными методами и средствами.
Неопределенность – параметр, характеризующий диапазон
возможных значений величины.

68. Результаты измерений физических величин

Результат измерения физической величины – значение
величины, полученное путем ее измерения.
Неисправленный результат измерения – значение величины,
полученное при измерении до введения в него поправок,
учитывающих систематические погрешности.
Исправленный результат измерения – полученное при
измерении значение величины и уточненное путем введения в
него необходимых поправок на действие систематических
погрешностей

69.

Результаты измерений должны обладать следующими
свойствами:
Сходимостью;
Воспроизводимостью.
Сходимость результатов измерений – близость друг к другу
результатов измерений одной и той же величины, выполненных
повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом в
одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью.
Примечания
1. Наряду с термином "сходимость" в отечественных нормативных документах
используют термин "повторяемость".
2. Сходимость результатов измерений может быть выражена количественно
через характеристики их рассеяния.

70.

Воспроизводимость результатов измерений – близость
результатов измерений одной и той же величины, полученных в
разных местах, разными методами, разными средствами, разными
операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же
условиям измерений (температуре, давлению, влажности и др.).
Примечания
1. На практике термин "воспроизводимость результатов измерений" часто
используют в отношении результатов, полученных одним методом (по одной
методике измерений) в разных лабораториях. При этом воспроизводимость и
сходимость выступают как крайние случаи прецизионности, определяемой как
степень близости друг к другу независимых результатов измерений в конкретных
регламентированных условиях.
2. Воспроизводимость результатов измерений может быть выражена
количественно через характеристики их рассеяния.
Ряд результатов измерений – значения одной и той же
величины, последовательно полученные из следующих друг за
другом измерений.

71.

Среднее взвешенное значение величины – среднее значение
величины из ряда неравноточных измерений, определенное с
учетом веса каждого единичного измерения.
Примечание - Среднее взвешенное значение иногда называют средним
весовым
Вес результата измерений – положительное число (p),
служащее оценкой доверия к тому или иному отдельному
результату измерения, входящему в ряд неравноточных
измерений.
Примечание - В большинстве случаев принято считать, что веса входящих в
ряд неравноточных измерений обратно пропорциональны квадратам их средних
квадратических погрешностей, т.е.
. Для простоты обычно результату с
большей погрешностью приписывают вес, равный единице (p=1), а остальные веса
находят по отношению к нему.

72. Классификация погрешностей

1. Погрешность средств измерения и результатов
измерения.
2. Инструментальные и методические погрешности.
3. Статическая и динамическая погрешности.
4. Систематические и случайные погрешности.
5. Погрешности адекватности и градуировки.
6. Абсолютная, относительная и приведенная
погрешности.
7. Аддитивные и мультипликативные погрешности.

73. Классификация погрешностей

признак
погрешности
1. По способу нормирования метрологических
характеристик
Абсолютная
Относительная
Приведенная
2. По характеру режима измерений
Статические
Динамические
3. По взаимодействию с выходным сигналом
Мультипликативная
Аддитивная
4. По способу выявления
Случайная
Систематическая
Грубая
5. По причинам возникновения
Методическая
Инструментальная
Постоянная
Периодическая
6. По отношению к внешним воздействиям
Основная
Дополнительная (случайная,
прогрессирующая).

74.

Погрешность средства измерений —
разность между показанием средства
измерений (значением величины,
полученным при помощи этого средства) и
истинным (действительным) значением,
полученным при помощи более точного
средства измерений.
По способу выражения различают:
абсолютную погрешность,
относительную погрешность,
приведенную погрешность.

75.

Погрешность результата измерения – отклонение
результата измерения от истинного (действительного)
значения измеряемой величины – разница между
результатом измерения Xизм и истинным
(действительным) значением Xд, измеряемой
величины:
∆Xизм= Xизм -Xд

76.

Истинное значение физической величины — это
значение физической величины, которое идеальным
образом характеризует в количественном и
качественном отношении соответствующую
физическую величину.
Действительное значение физической величины
Xд — значение физической величины, полученное
экспериментальным путем и настолько близкое к
истинному значению, что в поставленной
измерительной задаче может быть использовано
вместо него.

77. 2. Инструментальные и методические погрешности.

Методическая погрешность обусловлена несовершенством
метода измерений или упрощениями, допущенными при
измерениях. Так, она возникает из-за использования
приближенных формул при расчете результата или
неправильной методики измерений. Выбор ошибочной
методики возможен из-за несоответствия (неадекватности)
измеряемой физической величины и ее модели.
Инструментальная погрешность обусловлена
несовершенством применяемых средств измерений.
Причинами ее возникновения являются неточности,
допущенные при изготовлении и регулировке приборов,
изменение параметров элементов конструкции и схемы
вследствие старения. В высокочувствительных приборах
могут сильно проявляться их внутренние шумы.

78. 3. Статическая и динамическая погрешности.

Статическая погрешность измерений - погрешность
результата измерений, свойственная условиям статического
измерения, то есть при измерении постоянных величин
после завершения переходных процессов в элементах
приборов и преобразователей.
Динамическая погрешность измерений - погрешность
результата измерений, свойственная условиям
динамического измерения. Динамическая погрешность
появляется при измерении переменных величин и
обусловлена инерционными свойствами средств измерений.

79. 4. Систематические и случайные погрешности.

Систематическая погрешность измерения - составляющая
погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно
изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же
физической величины. Систематические погрешности являются в
общем случае функцией измеряемой величины, влияющих
величин (температуры, влажности, напряжения питания и пр.) и
времени. В функции измеряемой величины систематические
погрешности входят при поверке и аттестации образцовых
приборов.
Случайными называют составляющие погрешности измерений,
изменяющиеся случайным образом при повторных измерениях
одной и той же величины. Случайные погрешности определяются
совместным действием ряда причин: внутренними шумами
элементов электронных схем, наводками на входные цепи средств
измерений, пульсацией постоянного питающего напряжения,
дискретностью счета. Случайные погрешности будут более
подробно рассмотрены в следующем параграфе данной главы.

80.

Исключение систематических погрешностей
Четыре основные группы способов исключения
систематических погрешностей :
1. устранение источников погрешностей до начала измерений;
2. способ введения поправок в результат измерения
(исключение погрешностей вычислением);
3. исключение погрешностей в процессе измерения способами
замещения, компенсации погрешностей по знаку,
противопоставления, симметричных наблюдений;
4. оценка границ систематических погрешностей, если их
нельзя исключить.

81.

Промах или грубая погрешность
измерений – погрешность результата
отдельного измерения, входящего в ряд
измерений, которая для данных условий
резко отличается от остальных
результатов этого ряда.

82.

В зависимости от характера измерения
систематические погрешности
подразделяют на:
1. постоянные,
2. прогрессивные,
3. периодические,
4. погрешности, изменяющиеся по
сложному закону.

83. 5. Погрешности адекватности и градуировки.

Погрешность градуировки средства измерений
- погрешность действительного значения
величины, приписанного той или иной отметке
шкалы средства измерений в результате
градуировки.
Погрешностью адекватности модели
называют погрешность при выборе
функциональной зависимости. Характерным
примером может служить построение линейной
зависимости по данным, которые лучше
описываются степенным рядом с малыми
нелинейными членами.

84. 6. Абсолютная, относительная и приведенная погрешности.

Под абсолютной погрешностью понимается алгебраическая
разность между номинальным и действительным значениями
измеряемой величины. - абсолютные погрешности.
Однако в большей степени точность средства измерений
характеризует относительная погрешность, т.е. выраженное в
процентах отношение абсолютной погрешности к действительному
значению измеряемой или воспроизводимой данным средством
измерений величины. - относительные погрешности.
Если диапазон измерения прибора охватывает и нулевое значение
измеряемой величины, то относительная погрешность обращается
в бесконечность в соответствующей ему точке шкалы. В этом
случае пользуются понятием приведенной погрешности, равной
отношению абсолютной погрешности измерительного прибора к
некоторому нормирующему значению.

85. 7. Аддитивные и мультипликативные погрешности.

Аддитивной погрешностью называется
погрешность, постоянная в каждой точке
шкалы.
Мультипликативной погрешностью
называется погрешность, линейно
возрастающая или убывающая с ростом
измеряемой величины.

86.

Причины возникновения погрешностей
измерения
1. Погрешности, зависящие от средств
измерения, инструментальные
погрешности.
Нормируемую допустимую погрешность средства
измерения следует рассматривать как погрешность
измерения при одном из возможных вариантов
использования этого средства измерения.
Инструменталъные погрешности –
погрешности, причина которых заключается
в свойствах применяемых средств
измерений.

87.

2. Погрешности метода измерения
(теоретические погрешности) возникают если между измеряемым
явлением или свойством и принципом
действия средства измерений нет
теоретически доказанной зависимости.

88.

3. Погрешности, возникающие
вследствие внешних влияний
Окружающая температура,
магнитные и электрические поля
атмосферное давление, влажность
воздуха относятся к внешним
условиям, приводящим к
возникновению погрешностей
вследствие их изменения.

89.

4. Погрешности, зависящие от оператора (субъективные
погрешности):
Индивидуальные свойства человека, которые обусловлены особенностями его организма или
укоренившимися неправильными навыками, приводят к субъективным систематическим погрешностям.
Например, скорость реакции на сигнал различна у разных лиц (на звуковой сигнал скорость реакции
человека колеблется в пределах 0,082—0,195 с, а на световой сигнал — 0,15—0,225 с).
погрешность отсчитывания (особенно важна, когда обеспечивается
профессиональные погрешности (связаны с квалификацией
погрешность измерения, не превышающая цену деления);
Погрешности считывания значений измеряемой величины со шкал и
диаграмм.
Погрешности обработки диаграмм без применения технических средств (при
усреднении, суммировании измеренных значений и т.п.).
погрешность присутствия (проявляется в виде влияния
теплоизлучения оператора на температуру окружающей среды, а тем самым и на
измерительное средство);
Погрешности, вызванные воздействием оператора на объект и средства
измерений (искажения температурного поля, механические воздействия и т.п.).
погрешность действия (вносится оператором при настройке прибора);
оператора, с отношением его к процессу измерения).

90.

5. Погрешности при отклонениях от правильной
геометрической формы.
При измерении деталей с целью учета возможной
погрешности формы рекомендуется:
измерение производить в нескольких точках (как правило в
шести);
у установочных деталей перед аттестацией измерить
отклонение от геометрической формы;
на образцовой детали с отклонениями формы выделить и
маркировать участок, аттестовать его и по нему производить
настройку;
при выяснении «действующих» размеров деталей следует
стремиться использовать измерительные наконечники по
конфигурации, идентичные сопрягаемой детали
(«действующий» размер — это размер, который будет
действовать в машине и выполнять свое служебное
назначение).

91.

6. Дополнительные погрешности при измерении
внутренних размеров:
погрешности, возникающие при смещении линии измерения
относительно контролируемого диаметра как в плоскости,
перпендикулярной к оси контролируемого отверстия, так и в
осевой плоскости;
погрешности, вызванные шероховатостью поверхности
отверстия, особенно при использовании ручных приборов;
погрешности, обусловленные динамикой процесса совмещения
линии измерения одновременно в двух плоскостях;
погрешности от настройки прибора на размер.

92.

Измерение физической величины – совокупность
операций по применению технического средства,
хранящего единицу физической величины,
обеспечивающих нахождение соотношения (в явном
или неявном виде) измеряемой величины с ее
единицей и получение значения этой величины.
Примеры
1. В простейшем случае, прикладывая линейку с делениями к какой-либо
детали, по сути сравнивают ее размер с единицей, хранимой линейкой, и,
произведя отсчет, получают значение величины (длины, высоты, толщины и других
параметров детали).
2. С помощью измерительного прибора сравнивают размер величины,
преобразованной в перемещение указателя, с единицей, хранимой шкалой этого
прибора, и проводят отсчет.

93.

Омметр, имеющий предел измерения
1000 Ом, при измерении сопротивления
500 Ом с погрешностью не более 5%
должен иметь класс точности …

94.

Если при измерении мощности
ваттметром класса точности 1,0 с
диапазоном измерения от 0 до 500 Вт
показание прибора равно 245 Вт,
погрешность градуировки шкалы
составляет + 4 Вт, а температура
окружающего воздуха 15ºС, а то
результат измерения должен быть
представлен в виде…

95. Средства измерения на железнодорожном транспорте

96.

Устройство высоты
автосцепки лазерное
УВА-Л-920-1090
Устройство высоты
автосцепки УВА-9201090, УВА-900-1200

97.

Калибры гладкие для
отверстий (комплект
№8) КГО-0.5-10.0
Калибры-пробки
гладкие для отверстий
(комплект №6) КПГО33.0 и 33.5

98.

Щупы цилиндрические
специальные ЩЦС-0,5 и
1,0
Штангенциркули
специальные середины
оси ШЦСО-1000-1170,
ШЦСО-1100-1270

99.

Штангенглубиномер
специальный ШГС-20
Шаблон резьбовой ШР-4
для метрической резьбы
оси и гайки колесной пары
вагона

100.

Шаблон ВПГ вертикального
подреза гребня колесной
пары вагона по чертежу
Т447.08 с контрольным
шаблоном Т447.09
Цилиндр для проверки и
настройки расточного
станка

101.

Биениемер
индикаторный
лабиринтного кольца
Ключ моментный
индикаторный
специальный КМИС1500х158 (с храповым
механизмом)

102.

Глубиномер цифровой
специальный ГЦС-20
Скоба контроля диаметра
колеса цифровая (без
блока обработки
информации) СКДК-Ц-8201260