Метрология

1. Дайте определение понятию «систематическая погрешность». Приведите классификацию систематических погрешностей. Объясните методы обнаружения и уменьшения (устранения) их.

Составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или же закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же ФВ.

В зависимости от причины появления:

- инструментальная погрешность измерения - составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью применяемого средства измерения;

-погрешность метода измерения (теоретическая погрешность) - составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная несовершенством принятого метода измерений;

- погрешность (измерения) из-за изменений условий измерения - составляющая систематической погрешности измерения, являющаяся следствием неучтенного влияния отклонения в одну сторону какого-либо из параметров, характеризующих условия измерения, от установленного, значения;

- субъективная погрешность (личная погрешность, погрешность отсчитывания) - составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная индивидуальными особенностями оператора.

2. Правила суммирования систематической и случайной погрешностей при определении общей погрешности результата.

Задав желаемый уровень доверительной вероятности, необходимо определить границы суммарной систематической погрешности:

- для систематических погрешностей, оцененных границами,

- (часть сист. погр-ти после внесения поправки)для неискл остатков систематических погрешностей.

K_p зависит от Р_дов (определяется из таблиц)

- суммарн. СКП

; ;

3. Дайте определение понятию «метрологическое обеспечение СИ». Перечислите и расшифруйте (поясните) основы метрологического обеспечения.

Деятельность метрологических и других служб, направленная на создание в стране необходимых эталонов, образцовых и рабочих средств измерений; правильный их выбор и применение; разработку и применение метрологических правил и норм; выполнение других метрологических работ, необходимых для обеспечения требуемого качества измерений на рабочем месте, предприятии (организации), в министерстве (ведомстве), народном хозяйстве.

4. Правила обработки результатов прямых однократных измерений (на конкретном примере).

5. Объясните значение термина «поверка СИ». Что такое «поверочная схема», назначение её, виды поверочных схем.

Установление пригодности средства измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и контроля их соответствия установленным требованиям.

Обеспечение правильной передачи размера единиц ФВ во всех звеньях метрологической цепи осуществляется посредством поверочных схем. Поверочные схемы делятся на государственные и локальные.

Государственная поверочная схема распространяется на все средства измерений данной физической величины, имеющиеся в стране. Она разрабатывается в виде государственного стандарта, состоящего из чертежа поверочной схемы и текстовой части, содержащей пояснения к чертежу.

Локальная поверочная схема распространяется на средства измерений данной физической величины, применяемые в данном регионе, отрасли, ведомстве или на отдельном предприятии (организации).

6. Дайте определение понятиям «доверительный интервал» и «доверительная вероятность». Способы определения доверительного интервала.

Интервал значений ФВ, внутри которого с заданной (доверительной) вероятностью находится действительное значение измеряемой ФВ.

, где - безразмерный коэффициент, определяемый задаваемой доверительной вероятностью и видом закона распределения случайных погрешностей.

7. Дайте определение понятию «грубая погрешность». Поясните причины появления грубых погрешностей, необходимость их исключения и способы обнаружения грубых погрешностей.

Это погрешность, величина которой существенно превосходит величину погрешности, обусловленную условиями эксперимента. Грубые погрешности вызываются резким кратковременным отклонением величины какого-либо влияющего фактора от своего установившегося значения. Грубую погрешность можно определить только при многократных измерениях ФВ. Если при проверке ряда критерий распределения выполняется, то измерение, значение которого находится вне +/- 3СКП от среднего значения ряда, считается содержащим грубую погрешность.

8. Дайте определение понятию «единство измерений в стране». Как обеспечивается единство измерений?

Характеристика качества измерений, заключающаяся в том, что их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности результатов измерений известны с заданной вероятностью и не выходят за установленные пределы.

На достижение и поддержание на должном уровне единства измерений направлена деятельность Государственных и ведомственных метрологических

служб. Деятельность по обеспечению единства измерений регламентируется стандартами Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) или Нормативными документами органов метрологической службы. Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все существующие средства измерений одной и той же величины. Это достигается путем точного воспроизведения и хранения в специализированных учреждениях установленных единиц физических величин и передачи их размеров применяемым средствам измерений.

9. Дайте определение понятиям «основная погрешность СИ», «дополнительные погрешности». Поясните необходимость и способы нормирования их.

Осн. погр-ть СИ – погр-ть СИ, определяемая в нормальных условиях его применения

Дополнит. погр-ть – составляющая погрешности СИ, дополнительно возникающая вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального её значения или вследствие её выхода за пределы нормальной области значений.

СИ нормируются по пределу допускаемой погрешности измеряемой ФВ.

10. Приведите классификацию измерений по общим приёмам получения результата. Поясните примерами.

Прямые (измерение, при котором искомое значение ФВ получают непосредственно, например, измерение массы на весах, длины детали микрометром),

косвенные (измерение, при котором искомое значение величины определяют на основании результатов прямых измерений других ФВ, функционально связанных с искомой величиной). Нахождение значения электрического сопротивления по показаниям амперметра и вольтметра.1

Совместные – это проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимости между ними.

Совокупные - это производимые одновременно измерения одноименных ФВ, при которых искомые значения ФВ находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих ФВ.

11. Дайте определение понятию «средство измерений». Классификация СИ по функциональному назначению. Дайте определение основным группам СИ.

Это тех. средство (или их комплекс), предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и(или) хранящее единицу ФВ, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

По функц. назначению:

Элементарные (меры, изм. преобразователи, средства сравнения) позволяют реализовать отдельные операции прямого измерения.

Комплексные(изм. приборы, установки, системы) позволяют реализовать всю процедуру измерения.

12. Дайте определение понятиям «принцип измерения» и «метод измерения». Классификация методов измерения ФВ. Приведите примеры.

ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ - физическое явление или эффект, положенный в основу измерений тем или иным типом средств измерений

МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ - Прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

МЕТОД СРАВНЕНИЯ С МЕРОЙ - Метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

НУЛЕВОЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ - Метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры доводят до нуля.

МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ ЗАМЕЩЕНИЕМ - Метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой.

МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ ДОПОЛНЕНИЕМ - Метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ - Метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, при котором измеряется разность между этими двумя значениями.

13. Назовите способы исключения систематических погрешностей в процессе измерения. Приведите примеры.

Учёт поправки, учёт методической погрешности, неизменные внешние условия при измерении ФВ, поверка СИ.

14. Дайте определение понятию «измерительный преобразователь». Классификация их. Примеры.

Техническое средство, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации, удобный для обработки, индикации или передачи на расстояние и имеющее нормированные метрологические характеристики.

По характеру преобразования:

Аналоговый ИП — ИП, преобразующий одну аналоговую величину (аналоговый измерительный сигнал) в другую аналоговую величину (измерительный сигнал);

Аналого-цифровой ИП — ИП, предназначенный для преобразования аналогового измерительного сигнала в цифровой код;

Цифро-аналоговый ИП — ИП, предназначенный для преобразования числового кода в аналоговую величину.

По месту в измерительной цепи:

Первичный ИП - измерительный преобразователь, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина. Первичный измерительный преобразователь является первым в преобразователем в измерительной цепи измерительного прибора;

Датчик — конструктивно обособленный первичный ИП;

Детектор — датчик в области измерений ионизирующих излучений;

Промежуточный ИП — ИП, занимающий место в измерительной цепи после первичного преобразователя.

По другим признакам:

Передающий ИП — ИП, предназначенный для дистанционной передачи сигнала измерительной информации;

Масштабный ИП — ИП, предназначенный для изменения размера величины или измерительного сигнала в заданное число раз.

По принципу действия ИП делятся на генераторные и параметрические.