Шпаргалка по "Метрологии"

ШКАЛЫ ОТНОШЕНИЙ. К множеству количественных проявлений в этих шкалах применимы соотношения эквивалентности и порядка - операции вычитания и умножения, (шкалы отношений 1-го рода - пропорциональные шкалы), а во многих случаях и суммирования (шкалы отношений 2-го рода - аддитивные шкалы).

В шкалах отношений существуют условные (принятые по соглашению) единицы  и естественные нули. Примерами шкал отношений являются шкалы массы (2-го рода), термодинамическая температурная  шкала (1-го рода).

АБСОЛЮТНЫЕ ШКАЛЫ - обладают всеми признаками шкал отношений, но дополнительно в них существует естественное однозначное определение единицы измерений. Такие шкалы используются для измерений относительных величии (отношений одноименных величин: коэффициентов усиления, ослабления, КПД, коэффициентов отражений и поглощений, амплитудной модуляции и т.д.).

ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ - логарифмическое преобразование шкал, часто применяемое на практике, приводит к изменению типа шкал. Практическое распространение получили логарифмические шкалы на основе применения систем десятичных и натуральных логарифмов, а также логарифмов с основанием два.

БИОФИЗИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ. В метрологической практике существует ряд шкал, которыми описываются реакции биологических объектов, прежде всего человека, на воздействующие на них физические факторы. К ним относятся шкалы световых и цветовых измерений, шкалы восприятия звуков, шкалы эквивалентных доз ионизирующих излучений и др.

 

13. Правила округления  результатов измерений.

Правила  округления  результата  измерений  для  случаев  обычных  измерений,  не  связанных  с  необходимостью  получения  высокоточных  результатов:

1)  погрешность  результата  измерений  представляется  с  одной  или  двумя  значащими  цифрами.  Две  значащие  цифры  приводятся  в  случае  выполнения  точных  измерений;

2)  результат  измерений  округляется  так,  чтобы  он  оканчивался  цифрой  того  же  разряда,  что  и  значение  погрешности.  Если  числовое  значение  результата  измерения  представляется  десятичной  дробью,  оканчивающейся  нулями, то  нули  отбрасываются  только  до  того   разряда,  который  соответствует  разряду  числового  значения  погрешности;

14. Постулаты теории  измерений

Объект исследования –  поршень. Модель объекта исследования – усеченный конус. Для данной ФВ существует множество измеряемых величин. Истинное значение измеряемое величины – постоянно.

Объект исследования –  крышка стола. Измеряемая величина –  объем. Иститнное значение измеряемой величины найти невозможно.

Достижимая точность измерений  определяется априорной информацией  об объекте измерений.

15. Методы измерений

Метод измерений – это  способ решения измерительной задачи, характеризуемый его теоретическим  обоснованием и разработкой основных приёмов применения средств измерений.

Основные методы измерений:

метод непосредственной оценки (значение величины получают непосредственно  по отсчётному устройству) – часы, амперметр, барометр…

метод сравнения с мерой (измеряемую величину сравнивают с  величиной, воспроизводимой мерой) , например измерение массы на рычажных весах, разновидность- нулевой метод.

Известны контактный и  бесконтактный методы измерений, при  которых чувствительный элемент  прибора приводится (контактный) или  не приводится (бесконтактный) в контакт  с объектом измерения.

Выбор метода измерений зависит  от его теоретической особенности, наличия необходимых средств  измерений, их вида и конструктивных особенностей. Метод измерений предусматривает  разработку основных приёмов применения средств измерений.

 

16. Методика выполнения  измерений.

Методика измерений это, по сути дела, технология выполнения измерений с целью наилучшей реализации выбранного метода измерений. Методика измерений предопределяет требования к выбору средств измерений, порядок выполнения операций, необходимость соблюдения установленных условий измерений, числа измерений, способов обработки их результатов. Для этого разрабатываются нормативно-технические документы – устанавливаются конкретные методики измерений.

Таким образом понятие методика измерений – можно определить следующим образом: это установленная совокупность операций и правил, выполнение которых при измерении обеспечивает получение результатов измерений в соответствии с данным методом.

Документ на МВИ в общем  случае, содержит ряд разделов, наименований и последовательностей, которые  стандартизированы в соответствии с ГОСТ…

17. Классификация  измерений

Измерение является важнейшим понятием в метрологии. Это организованное действие человека, выполняемое для количественного познания свойств физического объекта с помощью определения опытным путем значения какой-либо физической величины

По способу получения  результатов измерений их разделяют  на:

Прямые - это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. Примерами прямых служат измерения длины тела линейкой, массы при помощи весов и др. Прямые измерения широко применяются в машиностроении, а также при контроле технологических процессов (измерение давления, температуры и др.).

Косвенные - это измерения, при которых искомую величину определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, т.е. измеряют не собственно определяемую величину, а другие, функционально с ней связанные.

Примеры косвенных измерений: определение объема тела по прямым измерениям его геометрических размеров, нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его  сопротивлению, длине и площади  поперечного сечения.

Совокупные - это производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую определяют решением системы уравнений, получаемых при пря-мых измерениях различных сочетаний этих величин.

Примером совокупных измерений  является определение массы отдельных  гирь набора (калибровка по известной  массе одной из них и по результатам  прямых сравнений масс различных  сочетаний гирь).

Совместные - это производимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимостей между ними.

В качестве примера можно  назвать измерение электрического сопротивления при 20⁰С и температурных коэффициентов измерительного резистора по данным прямых из-мерений его сопротивления при различных температурах.

18. Понятие о  погрешности. Классификация погрешностей.

Погре́шность измере́ния — оценка отклонения величины измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой) точности измерения.

Погрешности измерений могут  быть классифицированы по следующим  признакам:

1) по характеру проявления - систематические и случайные;

2) по способу выражения  - абсолютные и относительные;

3) по условиям изменения  измеряемой величины - статические и динамические;

4) по способу обработки  ряда измерений - средние арифметические и средние квадратические;

5) по полноте охвата  измерительной задачи — честные  и полные;

6) по отношению к единице  физической величины - погрешности воспроизведения физической единицы, хранения единицы и передачи размера единицы.

19. Систематические  погрешности

Погрешности измерений могут  быть классифицированы по следующим  признакам:

1) по характеру проявления - систематические и случайные;

2) по способу выражения  - абсолютные и относительные;

3) по условиям изменения  измеряемой величины - статические и динамические;

4) по способу обработки  ряда измерений - средние арифметические и средние квадратические;

5) по полноте охвата  измерительной задачи — честные  и полные;

6) по отношению к единице  физической величины - погрешности воспроизведения физической единицы, хранения единицы и передачи размера единицы.

20. Случайные погрешности

Случайная погрешность измерения - составляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случайным  образом в серии повторных  измерений, проведенных с одинаковой тщательностью одного и того же размера  физической величины. В теории погрешностей считается, что:  
-1- при большом числе измерений случайные погрешности одинакового значения, но разного знака встречаются одинаково часто;  
-2- бОльшие по абсолютному значению погрешности встречаются реже, чем малые.

При учете случайных погрешностей измерения за результат измерения  принимается среднее арифметическое из всех полученных значений измеряемой величины

21. Исключение  грубых погрешностей (промахов)

Грубые погрешности (промахи) относятся к числу погрешностей,

изменяющимся случайным  образом при повторных наблюдениях. Они явно

превышают по своему значению погрешности, оправданные  условиями

проведения эксперимента. В /9/ под промахом понимается значение

погрешности, отклонение которого от центра распределения существенно

превышает значение, оправданное объективными условиями  измерения.

Поэтому с точки  зрения теории вероятности появление  промаха

маловероятно.

Причинами грубых погрешностей могут быть неконтролируемые

изменения условий  измерений, неисправность, ошибки оператора  и др. /3/.

Для исключения грубых погрешностей применяют аппарат  проверки

статистических  гипотез.

В метрологии используются статистические гипотезы, под которыми

понимают гипотезы о виде неизвестного распределения, или о параметрах

известных распределений.

Примеры статистических гипотез:

1) рассматриваемая  выборка (или ее отдельный результат)

принадлежит генеральной  совокупности;

2) генеральная совокупность  распределена по нормальному  закону;

3) дисперсии двух  нормальных совокупностей равны  между собой.

22. Обработка прямых  измерений с многократными наблюдениями

При статистической обработке  группы результатов наблюдений следует  выполнить следующие операции:  
исключить известные систематические погрешности из результатов наблюдений;  
вычислить среднее арифметическое исправленных результатов наблюдений, принимаемое за результат измерения;  
вычислить оценку среднего квадратического отклонения результата наблюдения;  
вычислить оценку среднего квадратического отклонения результата измерения;  
проверить гипотезу о том, что результаты наблюдений принадлежат нормальному распределению;  
вычислить доверительные границы случайной погрешности (случайной составляющей погрешности) результата измерения;  
вычислить границы неисключенной систематической погрешности (неисключенных остатков систематической погрешности) результата измерения;  
вычислить доверительные границы погрешности результата измерения.

23. Поверка нормального  закона распределения вероятностей.

Для проверки о том, что  данные подчиняются нормальному закону распределения вероятностей используется критерий согласия.

Выбор того или иного критерия зависит от количества наблюдений.

Если количество наблюдений более 500 используется критерий кси

Если от 15 до 50 используется составной критерий d.

Если меньше 15, то их принадлежность к НЗРВ не проверяется.

Для проверки данных по сост. критерию должно вып. 2 усл:

1) dmin ≤ d ≤ dmax при заданном значении вероятности

2) Должна выполняться  проверка “по хвостам”

24.Определение  доверительных границ погрешности  результата измерения.

Наибольшее и наименьшее значения погрешности измерений, ограничивающие интервал, внутри которого с заданной вероятностью находится искомое (истинное) значение погрешности результата измерений.

Доверительные границы в  случае нормального закона распределения  вычисляются как 
, 
, 
где , - средние квадратические погрешности, соответственно, единичного и среднего арифметического результатов измерений; t - коэффициент, зависящий от доверительной вероятности P и числа измерений n.

25. Объединение  результатов нескольких серий  измерений.

Предположим, что 2 студента а и б измерили величину x |и получили

А: x = xa ± σa Б: x = xб ± σб

Каждый из этих результатов  является следствием нескольких измерерний.

Если /xa – xб/ >>>> σа, σб, что-то не в порядке с изм. Либо xа либо xб.

В этой ситуации два измерерния противоречивы и необходимо проанализировать оба изм, что проверить не подвержено ли одно из них (или оба) незамеченным систематическим погрешностям.

Вычисление простого среднего как ха + хб/2 делает одинаково важным оба изм, в то время как более точному отсчету следует приписывать больший вес.

26. Сущность стандартизации  и механизм стандартизации.

Стандартизация – это  установление и применение правил с  целью упорядочения деятельности в  определенной области на пользу и  при участии всех заинтересованных сторон, в частности, условий эксплуатации и требований безопасности.

Сущность стандартизации состоит в составлении и утверждении  как рекомендуемых, так и обязательных норм и характеристик для многократного  использования, направленного на обеспечение надлежащего качества товаров и услуг, повышение их конкурентоспособности в сферах обращения продукции, а также обеспечение безопасности труда. Стандартизация устанавливает оптимальную степень упорядоченности в определенных сферах производства и обращения продукции с помощью утвержденных норм и положений.

На практике выделяют 4 основные этапа стандартизации.

1. Выбор продукции, работ или услуг, для которых будет проводиться стандартизация.
2. Создание модели для стандартизируемой продукции, работ или услуг.
3. Утверждение оптимального качества созданной модели.
4. Утверждение стандартов для созданной модели, стандартизация.