М инистерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

И нститут природных ресурсов

Направление (специальность) – Химическая технология

Кафедра - _____________________________

ВИДЫ ИЗМЕРЕНИЙ. ИЗМЕРЕНИЯ ПРЯМЫЕ И КОСВЕННЫЕ ОДНОКРАТНЫЕ И МНОГОКРАТНЫЕ. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ РЕЗУЛЬТАТА ИЗМЕРЕНИЙ

Отчет по лабораторной работе № 6_____

по дисциплине

Метрология, стандартизация, сертификация

Исполнитель(и)

Студент(ы), И. О. Фамилия(и)

(дата)

Руководитель

(доцент, к.х.н.) Н.Н.Чернышова

(дата)

Томск –2011

ВИДЫ ИЗМЕРЕНИЙ. ИЗМЕРЕНИЯ ПРЯМЫЕ И КОСВЕННЫЕ ОДНОКРАТНЫЕ И МНОГОКРАТНЫЕ. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ РЕЗУЛЬТАТА ИЗМЕРЕНИЙ

Введение

Выполнение лабораторной работы по теме «Виды измерений. Измерения прямые и косвенные однократные и многократные. Оценка погрешности результата измерений» способствует углубленному освоению студентами теоретических положений изучаемой дисциплины «Метрология, стандартизация, сертификация», раздел «Метрология». При выполнении данной лабораторной работы студенты также получат практические навыки выполнения прямых и косвенных однократных измерений и оценки погрешности результата измерений.

Вопросы итогового контроля по теме занятия «Виды измерений. Измерения прямые и косвенные однократные и многократные. Оценка погрешности результата измерений»

1. Перечислите и охарактеризуйте виды измерений по способу получения результата

2. Перечислите и охарактеризуйте виды измерений по отношению к основным единицам

3. Перечислите и охарактеризуйте виды измерений по числу измерений величины

4. Перечислите и охарактеризуйте погрешности по изменению их при повторных измерениях одной и той же величины.

5. Перечислите и охарактеризуйте погрешности по форме их представления.

6. Изложите процедуру оценки погрешности (неопределённости ) результата прямых однократных измерений.

7. Изложите процедуру оценки погрешности (неопределённости ) результата косвенных нелинейных однократных измерений.

8. Что представляет собой вещество сравнения в химическом анализе и для чего оно нужно? Какие вещества используют в качестве вещества сравнения в химическом анализе?

9. Что представляет собой стандартный образец состава вещества? Приведите пример стандартного образца состава минерального вещества.

10. Какой раствор какого-либо компонента называют стандартным? Из чего и как можно приготовить стандартный раствор компонента?

11. Чем отличается стандартизованный раствор компонента от стандартного раствора? Из чего и как готовят стандартизованный раствор компонента?

12. Какой раствор называют градуировочным? Перечислите способы приготовления градуировочных растворов.

13. В каких случаях градуировочные растворы можно приготовить как стандартные, путём взятия навесок различной массы и растворения их в точно измеренном объёме растворителя, а в каких случаях только путём последовательного разбавления стандартного раствора?

14. Напишите формулу, устанавливающую связь между концентрацией компонента А в разбавленном и концентрированном растворах, если разбавленный раствор получают из более концентрированного путём его разбавления и используют мерную посуду. Какой закон природы отражает эту связь?

15. Как измеряют массу навески вещества m_вещ при взвешивании на аналитических весах?

16. Чем и как измеряют точно объём при проведении химического анализа?

17. Перечислите метрологические характеристики аналитических весов и мерной посуды. Числовые значения каких метрологических характеристик используются для оценки погрешности концентрации стандартного и градуировочного растворов?

Рекомендуемая литература:

1. РМГ 29-99 Рекомендации по межгосударственной стандартизации. ГСИ. Метрология. Основные термины и определения.

2. ГОСТ 8.207-76 ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения.

3. Р 50.2.038-2004 Рекомендации по метрологии. ГСИ. Измерения прямые однократные Оценивание погрешностей и неопределенности результата измерений

4. МИ 2083-90 ГСИ. Измерения косвенные. Определение результатов измерений и оценивание их погрешностей.

5. ПМГ 96-2009 ГСИ. Результаты и характеристики качества измерений. Формы представления

6. Жуков В.К. Теория погрешностей технических измерений: учебное пособие — Томск: Изд-во ТПУ, 2009. — 180 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ВИДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

ИЗМЕРЕНИЯ ПРЯМЫЕ И КОСВЕННЫЕ ОДНОКРАТНЫЕ И МНОГОКРАТНЫЕ

ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ РЕЗУЛЬТАТА ИЗМЕРЕНИЙ

Цель работы: ознакомиться со способами оценки погрешности прямых и косвенных однократных и многократных измерений. Оценить погрешность концентрации компонента в приготовленном стандартном и градуировочных растворах.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Виды измерений

Вид измерений – часть области измерений, имеющая свои особенности и отличающаяся однородностью измеряемых величин. Измерения могут быть классифицированы как виды по ряду признаков. Способ оценки погрешности результата измерения будет различным в зависимости от следующих видов измерений.

Виды измерений по способу получения результата подразделяются на прямые, косвенные, совокупные, совместные:

Прямые измерения – измерения при которых искомое значение величины получают непосредственно. Примечание – Термин прямое измерение возник как противоположный термину косвенное измерение. Строго говоря, измерение всегда прямое и рассматривается как сравнение величины с ее единицей. В этом случае лучше применять термин прямой метод измерений. Примеры: длину измеряют непосредственно линейкой, температуру – термометром, силу – динамометром, силу тока – амперметром, напряжения - вольтметром, электрическое сопротивления - омметром, массы на весах. Уравнение прямого измерения: Х = q[kX], где kX – цена деления шкалы средства измерения.

Косвенные измерения. Определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной. Например, объем параллелепипеда находят умножением трех линейных величин (длины, ширины и высоты); электрическое сопротивление – делением падения измеренного вольтметром напряжения на силу измеренного амперметром электрического тока, концентрацию свинца в рыбных консервах методом атомно-абсорбционной спектрометрии, инверсионной вольтамперометрии– по градуировочноу графику в координатах измеряемое значение свойства – концентрация. Уравнение косвенного измерения: Х = f(у₁, у₂,…,у_n), где у_i – значения i-х величин, найденных прямыми измерениями.

Совокупные измерения – проводимые одновременно измерения нескольких одноименных (однородных) величин, при которых искомое значение находят путём решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях. Например, при определении концентрации двух компонентов по спектру поглощения составляют систему уравнений: ₁(₁)С₁ + ₂(₁)С₂ = А₁

₁(₂)С₁ + ₂(₂)С₂ = А₂

где А – измеряемая величина оптической плотности раствора при длинах волн ₁ и₂

₁ и ₂ - молярные коэффициенты светопоглощения, табличные значения.

Совместные измерения - проводимые одновременно (прямые и косвенные) измерения двух или нескольких разноименных (разнородных) величин для нахождения функциональной зависимости между ними. Например, сопротивление R_t проводника при фиксированной температуре t определяется по формуле R_t = R₀(1 + t), где R₀ и  - соответственно сопротивление при известной температуре t₀ (обычно 20^oC) и температурный коэффициент (эти величины постоянные и измерены косвенным методом); t = t – t₀ - разность температур; t - заданное значение температуры, измеряемое прямым методом. Определение плотности тела цилиндрической формы по результатам прямых измерений массы , высоты и диаметра цилиндра , связанных с плотностью уравнением .

Виды измерений по отношению к основным единицам подразделяются на абсолютные и относительные:

Абсолютное измерение – измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании физических констант, то есть в абсолютных единицах. Примечание – Понятие «абсолютное измерение» применяется как противоположное понятию «относительное измерение» и рассматривается как измерение величины в ее единицах. Пример – Измерение силы основано на измерении основной величины - массы и использовании физической постоянной (в точке измерения массы).

Относительное измерение – измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную, то есть в относительных единицах. Примеры: измерение величины пропускания в инфракрасной спектрометрии, относительная влажность воздуха – есть отношение количества водяных паров в 1 м³ воздуха к количеству водяных паров, которое насыщает 1 м³ воздуха при данной температуре. Относительные измерения при прочих равных условиях могут быть выполнены более точно, чем абсолютные, так как в суммарную погрешность не входит погрешность меры величины.

Виды измерений по числу измерений величины подразделяются на однократные и многократные:

Однократное измерение – измерение, выполненное один раз. Примечание – Во многих случаях на практике выполняются именно однократные измерения. Например, измерение конкретного момента времени по часам обычно производится один раз. Практическое применение такого вида измерений всегда сопряжено с большими погрешностями. Для исключения грубой ошибки – промаха следует проводить два – три однократных измерения и находить конечный результат как среднее арифметическое значение из двух или трёх измерений.

Многократное измерение – измерение физической величины одного и того же размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, то есть состоящее из ряда однократных измерений, чаще всего более четырех. Преимущество многократных измерений – в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерения.