123

Федеральное агенство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный горный институт им,. Г.В. Плеханова

(технический университет)

ХИМИКО_МЕТАЛЛУРГИЧЕСИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ПЕЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ПЕРЕРАБОТКИ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

УТВЕРЖДА,

Зав.каф. ПТПЭ

Проф. Теляков Н.М.

« » декабрпя 2011

ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ, СТАНДАРТИЗАЦИИ

И СЕРТИФИКАЦИИ

Конспект лекций

по дисциплине метрология стандартизация

и сертификация

Специальность 150103

«Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей»

Составитель доц. В.А.Голицын

Санкт – Петербург

2011

Лекция 1

1.Метрология и технические измерения

1.1.Понятие о метрологии и основные положения государственной системы измерений. В практической жизни человек часто имеет дело с измерениями, которые являются одним из важнейших путей познания природы. Отраслью науки изучающей измерения является метрология. Метрология в современном понимании наука об измерениях 6методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Единством измерений называется состояние измерений, при которых результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности известны с заданной вероятностью. ГСИ предусматривает комплекс взаимосвязанных правил и положений требований и норм, определяющих организацию и методику проведения работ по оценке и обеспечению точности измерений, результаты которых используются государственными органами предприятиями и учреждениями РФ. Основополагающими стандартами системы регламентируются:

• единицы физических величин, допущенные к применению в РФ;

• термины и определения из области метрологии;

• нормируемые метрологические характеристики средств измерений;

• организация и порядок проведения государственных испытаний средств измерений;

• организация и порядок проведения поверки6 ревизии и экспертизы средств измерений; показатели точности измерений и формы представления результатов измерений; методика выполнения измерений. В большинстве стран мира мероприятия по обеспечению единства измерений установлены законодательно.

Поэтому один из разделов метрологии называется законодательной метрологией и включает комплекс общих правил, требований и норм, направленный на обеспечение единства измерений. Для введения единообразия в единицах измерений в 1978 г был утвержден СТСЭ 1052-78 «Единицы физических величин» (СИ) который введен в РФ с 1 января 1979 г как обязательный во всех отраслях народного хозяйства, науки, техники и при преподавании. Система (СИ) исключает необходимость подробного изучения множества систем единиц. Система (СИ) содержит семь основных единиц, которые затрагивают измерения всевозможных параметров: механических, тепловых, электрических, магнитных, световых, акустических и ионизирующих излучений в области химии. Основными единицами установлены метр (М)- для измерения длины; килограмм (КГ)-для измерения массы; секунда (С)-для измерения времени; Кельвин (К)-для измерения температуры; ампер (А) - для измерения силы электрического тока; кандела (свеча) кД –для измерения силы света и моль –для измерения количества вещества.

1.2.Основы технических измерений

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Физическая величина- это свойство общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуально для каждого объекта. Количественное содержание этого свойства в объекте является размером физической величины, а числовую оценку ее размера называют значением физической величины.

Единица физической величины – это физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное единице.

Физические величины, выражающие одно и тоже в качественном отношении свойство, называются однородными.

Значения физической величины, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношении соответствующие свойства объекта, называется истинным. Результат измерения дает только оценку истинного значения физической величины с некоторой погрешностью. Действительным называют значение физической величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Измерение некоторой физической величины производят путем ее сравнения в ходе физического эксперимента с величиной, принятой за единицу физической величины. Результатом измерения будет именованное число, показывающее соотношение измеряемой величины с единицей физической величины. По условной зависимости от других величин физические величины делятся на основные, условно независимые физические величины, и производные, условно зависимые физические величины. В Международной системе единиц (СИ) семь основных единиц физических величин.

Физические величины классифицируются по ряду признаков, и соответственно различают несколько классификаций физических величин. По отношению к сигналам измерительной информации физические величины разделяются на активные и пассивные.

Активными называются величины, которые без использования вспомогательных источников энергии могут быть преобразованы в сигнал измерительной информации, т.е. сигнал, функционально связанный с измеряемой физической величиной.

Для измерения пассивных величин необходимо использовать вспомогательный источник энергии, с помощью которого создается сигнал измерительной информации. При этом измеряемые пассивные величины преобразуют в активные величины, которые и измеряются. Существуют очень точные меры пассивных величин, но непосредственно сравнение измеряемой пассивной величины с единицей этой величины невозможно.

Для измерения параметров электрической цепи через цепь пропускают электрический ток и измеряют падение напряжения и ток, функционально связанные с измеряемым параметром цепи, При измерении массы тела фактически производят сравнение пропорциональной ей силы, действующей на тело в гравитационном поле Земли, с известной силой.

1.3.Виды измерений и контроля.

Числовое значение величины находят путем измерения, т.е. узнают во сколько раз значение данной величины больше или меньше значения величины, принятого равным единице. По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения делят: на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямыми называют измерения, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных.

Уравнение прямого измерения имеет вид:

А=С Х

Где А – значение измеряемой величины в принятых для нее единицах измерения; С – цена деления шкалы или единичного показания цифрового отсчетного устройства в единицах измеряемой величины; Х- отсчет по индикаторному устройству.

Косвенным называют измерение, результат которого определяют на основании прямых измерений величин, связанных с измеряемой величиной известной зависимостью.

Уравнение косвенного измерения имеет вид:

А=f(а₁, а₂, а₃, а₃,….,а_n ),

где А – искомая величина, являющейся функцией аргументов а₁, а₂,….,а_n, измеряемых прямым методом.

Совокупными называют проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых значения искомых величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях.

Совместными называют производимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для нахождения функциональной зависимости между ними.

1.4.Области и виды измерений.

Область измерений – совокупность измерений ФВ, свойственных какой-либо области науки и техники и выделяющаяся своей спецификой. Вид измерений – часть области измерений, имеющая свои особенности и отличающаяся однородностью измеряемых величин.

Принято различать следующие области и виды измерений.

1. Измерения геометрических величин: длин; отклонений формы поверхностей; параметров сложных поверхностей; углов.

2. Измерения механических величин: силы; крутящих моментов, напряжений и деформаций; параметров движения; твердости.

3. Измерения параметров потока, расхода, уровня, объема веществ: массового и объемного расхода жидкостей в трубопроводах; расхода газов; вместимости; параметров открытых потоков; уровня жидкости.

4. Измерения давлений, вакуумные измерения: избыточного давления; абсолютного давления; переменного давления; вакуума.

5. Физико-химические измерения: вязкости; плотности; содержания (концентрации) компонентов в твердых, жидких и газообразных веществах; влажности газов, твердых веществ; электрохимические измерения.

6. Теплофизические и температурные измерения: температуры; теплофизических величин.

7. Измерения времени и частоты: методы и средства воспроизведения и хранения единиц и шкал времени и частоты; измерения интервалов времени; измерения частоты периодических процессов; методы и средства передачи размеров единиц времени и частоты.

8. Измерения электрических и магнитных величин на постоянном и переменном токе: силы тока, количества электричества, электродвижущей силы, напряжения, мощности и энергии, емкости, индуктивности и добротности электрических цепей, емкости, индуктивности и добротности электрических цепей; параметров магнитных полей; магнитных характеристик материалов.

9. Радиоэлектронные измерения: интенсивности сигналов; параметров формы и спектра сигналов; параметров трактов сосредоточенными и распределенными постоянными: свойств веществ и материалов радиотехническими методами; антенные.

10. Измерения акустических величин: акустические – в воздушной среде и в газах; акустические – в водной среде; акустические –в твердых телах; аудиометрия и измерения уровня шума.

11. Оптические и оптико-физические измерения: световые, измерения оптических свойств материалов в видимой области спектра; энергетических параметров некогерентного оптического излучения; энергетических параметров пространственного распределения энергии и мощности непрерывного и импульсного лазерного излучения и квазимонохроматического излучения; спектральных, частотных характеристик, поляризации лазерного излучения; параметров оптических элементов, оптических характеристик материалов; характеристик фотоматериалов и оптической плотности.

12. Измерения ионизирующих излучений и ядерных констант: дозиметрических характеристик ионизирующих излучений; активности радионуклидов; радиометрических характеристик ионизирующих излучений.