Метрология область ее применения

Вопрос 1.Предметная область метрологии и современные направления ее развития.

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Метрология базируется на 2-х греч. Словах «метро»-метр и «логос» учение. Квалиметрия — это область науки занимающаяся количественной оценкой качества. Объектом метрологии является физич. измерения:

-Геометрические — Физ.-Хим. – Оптические — Температурные — Акустические. Метрология бывает: Законодательная, Теоретическая, Практическая.

Законодательная — предметом является установка обязательных тех. требований по применению единиц физ. величин, эталонов, методов и СИ.

Теоретическая — занимается разработкой фундаментальных основ.( Физические Величины( ФВ), Единицы ФВ, Средства Измерений( СИ), Метрологические Хар-ки СИ( МХСИ), Способы повышения точности, Обработка результатов.

Современные направления Метрологии:

— Безопасность продуктов питания. — Предотвращение тех. Барьеров в торговле. — Мониторинг окружающей среды. – Медицина –Энергосбережение – Безопасность — Информационные Технологии

— Инновации и нано-метрология

Вопрос 2.Шкалы и их применение в метрологии. Математические операции с объектами шкал.

Шкала–отображение множества различных проявлений

Наименования – это шкала оценки качества св-ва(неприменимо понятие единицы и нуля, математ. операций)

Порядка–порядок возрастания или убывания свойств(непримен. понятие «единица.измер», необяз.наличие нуля, фиксир.порядок располож. объектов)

Интервалов-шкала измер.количественного свойства,характ. соотнош.эквивалентности,порядка,суммир.интерв.(положение выбранной т.на любой ступени жестко определено,отсутств.фиксир.нуль, примен. понят. «нуль», «един.», «размерность»)

Отношений – аналогично шкале интерв.,но имеет фиксир.нуль.

Абсолютная – это шкала отношений безразмерных величин(частный случай шкалы отношений).

Условная – строится на основе шкал порядка.

Вопрос 3.Понятие величины как измеряемого свойства. Род величины. Истинное, измеренное, числовое значения величины. Размерные и безразмерностные величины.

Величина – это св-во явления, тела или в-ва, которое может быть различимо качество и определенно количественно.

Род величины – это общий аспект для взаимного сопоставления величины.

Истинное значение – это значение которое согласуется с определением величины(получ. в результ. ∞ кол-ва измерений)

Измеренное значение – это значение представляющее результат измерения.

Числовое значение – это число входящее в значение величины.

Уразмерных величин в выраж.размерности хотя бы 1 из величин в степени ≠0

У безразм. величин все символы в выраж. размерн.возвед.в нулевую степень

Вопрос 4.Системы величин, их развитие. Основные и производные величины. Понятие и выражение размерности. Международная система величин ISQ.

Система величины – это совокупность величин между которыми существует определенная взаимосвязь.

Система величин = основные(принятые за независимые) + производные величины (получ.из осн. по формулам)

Понятие размерности применимо к производным величинам(размерность – выражение зависимости велич. от осн. величин системы как произведение степенных множителей)

Система ISQ: Длина(L)-м, Масса(М)-кг, Время(Т)-сек, Электр.ток(I)-А, Термодинам.температура(Q)-К, Кол-во в-ва(N)-моль, Сила света(J)кд(канделла)

Вопрос 5.Единицы измерений и их системы. Стандартизация единиц на базе SI. Основные и производные кратные и дольные единицы измерений.

Единица измерения – это величина условно принятая за единицу с которой сравниваются другие однородные величины.

Система единиц – это совокупность основных и производных единиц, а также дольных и кратных.

Единицы системы SI: (6 приняты в 1954, 7-я в 1960) Длина(L)-м, Масса(М)-кг, Время(Т)-сек, Электр.ток(I)-А, Термодинам.температура(Q)-К, Кол-во в-ва(N)-моль, Сила света(J)кд(канделла)

— 22 производных (радиан, герц, ньютон, паскаль, ват, вольт, фарада, градус цельсия, кельвин, катал, грей).

Дольные(образ.путем умнож. на 10 в отрицательной степени): -1 деци, -2 санти,-3 мили,-6 микро,-9 нано,-12 пико.

Кратные (умнож. на 10 в положит. степени): 1 дека,2 гекто,3кило,6 мега, 9 гига

Вопрос 7.Сущность измерения как процесса преобразования и извлечения информации об измеряемой величине. Основное уравнение и модель измерения.

Измерение – это совокупность операций, выполняемых для опред. значения величины.

Модель измерения – процесс преобразования и извлечения инф об измеряемой величине.

В основе любого измерения – определенный физический принцип.

Модель измерения: Q=Nq, где Q- измеренное значение величины,N-коэфициент,q-единица измерения.Данная модель является идеализированной(не учитыв. потерь точности).

Вопрос 8.Физические и нефизические измерения. Области, виды и подвиды измерений. Непосредственные и конечные цели измерений.

Конечные цели измерений обусловлено областями их применения.

Обл. измерений – это совокупность измерений, свойственных определенной обл науки или техники.

Вид измерений – это часть обл измерений, имеющая свои особенности и отл однородностью измеряемых величин.

Подвид измерений – характеризуется однородностью диапазонов измеряемых величин.

Непосредственные цели: в Подходе Погрешностей – получение оценки истинного значения измер. величины; в Подходе Неопределенности- получ. интервала значений, кот. могут быть обосновано приписаны измер. величине)

Конечные цели: заключение о годности объекта, оценка свойств, технич. диагноз

Вопрос 9.Классификация видов измерений. Прямые и косвенные измерения.

Классификация видов измерений:

— прямые и косвенные измерения.

— совокупные и совместные измерения.

— абсолютные и относительные измерения.

— однократные и многократные измерения.

— статические и динамические измерения.

— равноточные и неравноточные измерения.

— технические и метрологические измерения.

Прямое измерение–искомое значение величины получают непосредственно(измер.длины штангенциркулем, измер. силы эл. тока амперметром)

Косвенное измерение – искомое значение величины опред. путем прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной, и дальнейшего расчета по формуле (измер. объёма, площади)

Вопрос 10.Классификация видов измерений. Статические и динамические измерения. Абсолютные и относительные измерения.

— прямые и косвенные измерения.

— совокупные и совместные измерения.

— абсолютные и относительные измерения.

— однократные и многократные измерения.

— статические и динамические измерения.

— равноточные и неравноточные измерения.

— технические и метрологические измерения.

Пристатич.измер.величину приним. за неизменную в течении времени измерения

Придинамич.измер. учитыв. характер изменения величины путем введения доп. погрешностей.

Вопрос 19.Понятие погрешности. Классификация погрешностей по источникам возникновения.

Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

По источникам возникновения: инструментальная, погр. метода измерений, погр. оператора, погр. условий.

Вопрос 34. Модели погрешностей средств измерений.

Вопрос 1.Предметная область метрологии и современные направления ее развития.

Современные направления Метрологии:

— Инновации и нано-метрология

Вопрос 2.Шкалы и их применение в метрологии. Математические операции с объектами шкал.

Шкала–отображение множества различных проявлений

Наименования – это шкала оценки качества св-ва(неприменимо понятие единицы и нуля, математ. операций)

Отношений – аналогично шкале интерв.,но имеет фиксир.нуль.

Абсолютная – это шкала отношений безразмерных величин(частный случай шкалы отношений).

Источник

Метрология область ее применения

Без измерительных средств и методов их применения научно-технический прогресс был бы невозможен. В современном мире люди не обходятся без них даже в быту. Поэтому столь обширный пласт знаний не мог быть не систематизирован и сформирован как полноценное научное направление. Как раз для определения этого направления используется понятие «метрология». Что такое измерительные средства с точки зрения научного знания? Можно сказать, это предмет исследования, но деятельность специалистов в данной сфере обязательно имеет и практический характер.

Понятие метрологии

В общем представлении метрологию часто рассматривают как совокупность научных знаний о средствах, методах и способах измерения, в которую также входит понятие их единства. Для регуляции практического применения этих знаний существует федеральное агентство по метрологии, которое технически управляет имуществом в сфере метрологии.

Как видно, центральное место в понятии метрологии занимает измерение. В этом контексте измерение означает получение сведений о предмете исследования – в частности информации о свойствах и характеристиках. Обязательным условием является именно опытный путь получения этих знаний с применением метрологического инструментария. Также следует учитывать, что метрология, стандартизация и сертификация тесно взаимосвязаны и только в комплексе могут дать практически ценную информацию. Так, если метрология занимается вопросами разработки методов измерения, то стандартизация устанавливает единые формы и правила для применения этих же методов, а также для регистрации характеристик объектов в соответствии с заданными нормативами. Что касается сертификации, то она ставит целью определение соответствия исследуемого объекта тем или иным параметрам, заложенным стандартами.

Цели и задачи метрологии

Перед метрологией стоит несколько важных задач, которые находятся в трех областях – теоретической, законодательной и практической. По мере развития научного знания цели из разных направлений взаимно дополняются и корректируются, но в целом задачи метрологии можно представить так:

Формирование систем единиц и характеристик измерения.
Разработка общего теоретического знания об измерениях.
Стандартизация методов измерения.
Утверждение эталонов методов измерения, поверочных мер и технических средств.
Изучение системы мер в контексте исторической перспективы.

Единство измерений

Базовым уровнем стандартизации является единство измерений. Это значит, что результаты произведенных замеров отражаются в утвержденном формате. То есть характеристика измерения выражается в принятом виде. Причем это относится не только к определенным величинам измерения, но и к погрешностям, которые могут выражаться с учетом вероятностей. Метрологическое единство существует для возможности сравнения результатов, которые проводились в разных условиях. Причем в каждом случае методы и средства должны оставаться прежними.

Если рассматривать основные понятия метрологии с точки зрения качества получения результатов, то главным из них будет точность. В некотором смысле она взаимосвязана с погрешностью, которая искажает показания. Как раз в целях повышения точности и применяются серийные измерения в различных условиях, благодаря которым можно составить более полное представление о предмете изучения. Немалую роль в повышении качества измерений играют и профилактические мероприятия, направленные на проверку технических средств, испытания новых методов, анализ эталонов и т. д.

Принципы и методы метрологии

Для достижения высокого качества получаемых измерений метрология опирается на несколько основных принципов, в числе которых следующие:

Принцип Пельтье, ориентированный на определение поглощенной энергии в процессе течения ионизирующего излучения.
Принцип Джозефсона, на основе которого производятся измерения напряжения в электроцепи.
Принцип Доплера, который обеспечивает измерение скорости.
Принцип действия силы тяжести.

Для этих и других принципов была выработана широкая база методов, с помощью которых выполняются практические исследования. Важно учитывать, что метрология – наука об измерениях, которые подкрепляются прикладным инструментарием. Но и технические средства, с другой стороны, основываются на конкретных теоретических принципах и способах. Среди наиболее распространенных методов можно выделить методику непосредственной оценки, измерение массы на весах, замещение, сравнение и т. д.

Средства измерений

Одно из важнейших понятий метрологии – средство измерения. Как правило, это техническое устройство, которое воспроизводит или хранит в себе определенную физическую величину. В процессе применения оно исследует объект, сопоставляя выявленный параметр с эталонным. Средства измерений – это обширная группа инструментов, имеющая множество классификаций. По конструкции и принципу работы, к примеру, выделяют преобразователи, приборы, датчики, приспособления и механизмы.

Измерительная установка – относительно современная разновидность устройств, которыми пользуется метрология. Что такое эта установка на практике использования? В отличие от простейших инструментов, установка представляет собой машину, в которой предусмотрен целый комплекс функциональных компонентов. Каждый из них может отвечать за одну или несколько мер. В качестве примера можно привести лазерные угломеры. Их используют строители для определения широкого спектра геометрических параметров, а также для расчета по формулам.

Что такое погрешность?

Погрешность также занимает немалое место в процессе измерения. В теории она рассматривается как одно из основных понятий метрологии, в данном случае отражающих отклонение полученной величины от истинной. Это отклонение может быть случайным или систематическим. В разработке измерительных приборов изготовители обычно закладывают определенную величину погрешности в список характеристик. Именно благодаря фиксации возможных пределов отклонений в результатах можно говорить о надежности измерений.

Но не только погрешностью определяются возможные отклонения. Неопределенность – еще одна характеристика, которой руководствуется в этом отношении метрология. Что такое неопределенность измерения? В отличие от погрешности, она практически не оперирует точными или относительно точными величинами. Она указывает лишь на сомнение в том или ином результате, но, опять же, не определяет интервалы отклонений, которыми могло быть вызвано такое отношение к полученному значению.

Разновидности метрологии по сферам применения

Метрология в тех или иных формах задействована почти во всех сферах человеческой деятельности. В строительстве применяются те же измерительные приборы для фиксации отклонений конструкций по плоскостям, в медицине используются средства диагностики на базе точнейшей аппаратуры, в машиностроении также специалисты применяют устройства, позволяющие определять характеристики с мельчайшими подробностями. Более масштабные специализированные проекты ведет агентство по техническому регулированию и метрологии, которое вместе с этим содержит банк эталонов, устанавливает регламенты, осуществляет каталогизацию и т. д. Данный орган в разной степени охватывает все сферы метрологических исследований, распространяя на них утвержденные стандарты.

Заключение

В метрологии существуют установленные прежде и неменяющиеся эталоны, принципы и методы измерений. Но также есть и целый ряд ее направлений, которые не могут оставаться без изменений. Точность является одной из ключевых характеристик, которые обеспечивает метрология. Что такое точность в контексте процедуры измерения? Это величина, которая в большей степени зависит от технического средства измерения. И как раз в этой области метрология развивается динамично, оставляя позади устаревающие, малоэффективные инструменты. Но и это лишь один из самых ярких примеров, в которых регулярно производится обновление данной сферы.

Источник

Что такое метрология? Виды, основы, средства и задачи метрологии

В данной статье выясним, что такое метрология. Научно-технический прогресс довольно сложно представить себе без методов и средств измерений. Даже во многих бытовых вопросах мы не обходимся без них. По этой причине такой масштабный и всеохватывающий объем знаний не мог остаться без систематизации и выделения в отдельное направление науки. Именно данное научное направление получило название метрология. Она объясняет различные средства измерения с научной точки зрения. Это является предметом исследования метрологии. Однако деятельность специалистов-метрологов при этом включает также и практическую составляющую.

Что такое метрология

Международный словарь основных и общих терминов в метрологии определяет данное понятие как науку об измерениях. Метрология, равно как и любые виды измерений, играет значительную роль практически во всех сферах деятельности человека. Они применяются абсолютно везде, включая производственный контроль, проверку качества окружающей среды, безопасности и здоровья человека, а также оценку материалов, продуктов, употребляемых в пищу, товаров для осуществления торговли на честных условиях и защиты прав потребителей. Что лежит в основе метрологии?

Довольно часто используется понятие «метрологическая инфраструктура». Оно применяется в отношении измерительных мощностей региона или страны в целом и предполагает работу проверочных и калибровочных служб, лабораторий и метрологических институтов, равно как управление и организацию системы метрологии.

Основные понятия

Понятие «метрология» чаще всего используется в обобщенном значении, подразумевая под собой не только теоретические, но и практические стороны измерительной системы. Если требуется конкретизировать область применения, обычно используются следующие понятия.

Общая метрология

Что такое метрология этого типа? Она занимается вопросами, являющимися общими для всех сфер метрологических измерений. Общая метрология занимается практическими и теоретическими вопросами, которые затрагивают измерительные единицы, а именно структуру системы единиц, а также преобразование измерительных единиц в составе формул. Также она занимается проблемой ошибок, допускаемых в измерениях, вопросами инструментов для измерений и метрологических свойств. Довольно часто общую метрологию называют также научной. Общая метрология охватывает различные области, например:

Метрология массы, занимающаяся измерением масс.
Метрология размерности, то есть измерение углов и длин.
Метрология температуры.
Химическая метрология.

Промышленная метрология

Что такое метрология, использующаяся в сфере промышленности? Эта область науки занимается производственными измерениями, а также проверкой качества. Основные проблемы, с которыми сталкивается промышленная или техническая метрология – интервалы и процедуры калибровки, управление оборудованием для измерений, проверка измерительного процесса и т.д. Довольно часто данное понятие применяется в описании метрологической деятельности в промышленной сфере.

Законодательная метрология

Данный термин входит в список обязательных с технической точки зрения требований. Организации, относящиеся к сфере законодательной метрологии, занимаются проверкой осуществления данных требований с целью выявления достоверности и правильности проведенных измерительных процедур. Это касается таких общественных сфер, как здравоохранение, торговля, безопасность и окружающая среда. Области, которые охватывает законодательная метрология, зависят от соответствующего регламента для каждой отдельно взятой страны.

Рассмотрим основы метрологии более подробно ниже.

Основы

Предметом метрологии называют выведение информации в определенных единицах измерения, содержащей сведения о свойствах рассматриваемого объекта, а также процессах, согласно установленной достоверности и точности.

Под средствами метрологии понимается совокупность измерительных инструментов и общепринятых стандартов, которые позволяют осуществлять их рациональное применение. Стандартизация и метрология тесно связаны между собой.

Объекты

К объектам метрологии относятся:

Любая величина, подвергающаяся измерению.
Единица физической величины.
Измерение.
Измерительная погрешность.
Способ проведения измерений.
Средства, с помощью которых производится измерение.

Критерии значимости

Существуют также определенные критерии, которые обуславливают социальную значимость метрологических работ. К ним относятся:

Предоставление достоверных и максимально объективных сведений о проведенных измерениях.
Охрана общества от некорректных измерительных результатов с целью обеспечения безопасности.

Основными целями технического регулирования и метрологии являются:

Улучшение качества продукции отечественных производителей и повышение ее конкурентоспособности. Это касается увеличения производственной эффективности, автоматизации и механизации процесса создания продукции.
Адаптирование российской промышленности к общим предписаниям рынка и преодоление барьеров технического плана в сфере торговли.
Экономия ресурсов различных видов.
Поднятие эффективности сотрудничества на международном рынке.
Ведение учета производимой продукции и ресурсов материального плана.

Задачи

К задачам метрологии относятся:

Развитие измерительной теории.
Разработка новых средств и методов проведения измерений.
Обеспечение единых правил измерений.
Улучшение качества техники, используемой для проведения измерительных работ.
Аттестация оборудования для измерений по актуальным регламентам.
Улучшение документов, регулирующих основные вопросы метрологии.
Повышение квалификации кадров, которые обеспечивают процесс измерений.

Измерения классифицируются по ряду факторов, а именно по способу получения сведений, по характеру изменений, по количеству информации для измерения, по отношению к нормальным показателям. Такие существуют виды метрологии.

По способу, которым получается информация, выделяются прямые и косвенные, а также совместные и совокупные измерения.

Каковы же средства метрологии?

Прямые и косвенные измерения

Под прямыми понимается физическое сопоставление меры и величины. Так, например, при измерении длины объекта посредством линейки производится сравнение количественного выражения значения длины с предметом меры.

Косвенные измерения предполагают установку искомого значения величины в результате проведения прямых измерений показателей, связанных определенным образом с подвергающейся проверке величиной. Например, при измерении токовой силы амперметром, а вольтметром — напряжения, с учетом взаимосвязи функционального характера всех величин, можно произвести расчет мощности всей электрической цепи.

Совокупные и совместные измерения

Совокупные измерения предполагают решение уравнений в системе, полученной как следствие проведения измерений нескольких однотипных величин одновременно. Искомая величина вычисляется путем решения данной системы уравнений.

Совместными измерениями называется определение двух и более неоднотипных физических величин с целью расчета зависимости между ними. Последние два вида измерений довольно часто используются в области электротехники для определения разных видов параметров.

По характеру изменений величины в процессе проведения измерительных процедур выделяются динамические, статистические и статические измерения.

Статистические

Статистическими называются измерения, которые связаны с идентификацией признаков случайных процессов, уровня шумов, звуковых сигналов и т.д. Для статических изменений, напротив, характерна постоянная измеряемая величина.

К динамическим относятся измерения величин, которым свойственно меняться в процессе проведения метрологических работ. Динамические и статические измерения довольно редко встречаются на практике в идеальном виде.

Многократные и однократные

По количеству информации измерения подразделяются на многократные и однократные. Под однократным понимается одно измерение одной величины. Таким образом, количество измерений полностью соотносится с величинами, которые измеряются. Применение подобного вида измерений связано со значительными погрешностями в вычислении, поэтому предполагает выведение среднего арифметического значения после проведения нескольких метрологических процедур.

Многократными называются измерения, для которых характерно превышение количества метрологических операций над измеряемыми величинами. Главное преимущество данного вида измерений состоит в незначительном влиянии на погрешность случайных факторов.

Абсолютные и относительные

По отношению к основным метрологическим единицам выделяются абсолютные и относительные измерения.

Абсолютные измерения предполагают использование одной или нескольких основных величин вкупе с постоянной константой. Относительные основываются на отношении метрологической величины к однородной, используемой как единица.

Шкала измерений

Такие понятия, как шкала измерения, принципы и методы, непосредственно связаны с метрологией.

Под шкалой измерений понимается систематизированная совокупность значений величины в ее физическом выражении. Понятие шкалы измерений удобно рассматривать на примере температурных шкал.

Температура таяния льда является начальной точкой отсчета, а опорной точкой выступает температура, при которой закипает вода. За одну температурную единицу, то есть градус Цельсия, принимается одна сотая часть вышеописанного интервала. Существует также температурная шкала по Фаренгейту, начальной точкой отсчета которой считается температура таяния смеси льда с нашатырным спиртом, а за опорную точку принимается нормальная температура тела. Одной единицей по Фаренгейту является девяносто шестая часть интервала. По данной шкале лед тает при 32 градусах, а вода закипает при 212. Таким образом, получается, что по Цельсию интервал составляет 100 градусов, а по Фаренгейту 180.

В системе метрологии также известны и другие виды шкал, например наименований, порядка, интервалов, отношений и т.д.

Шкала наименований подразумевает под собой качественную, но не количественную единицу. Данный вид шкалы не имеет начальной и опорной точки, а также метрологических единиц. Примером подобной шкалы может стать атлас цветов. Он используется для визуального соотношения окрашенного предмета с эталонными образцами, включенными в атлас. Так как вариантов оттенков может быть великое множество, сравнение должен делать опытный специалист, у которого имеется богатый практический опыт в данной области, а также особые зрительные способности.

Для шкалы порядка характерно значение величины измерения, выраженное в баллах. Это могут быть шкалы землетрясений, твердости тел, силы ветра и т.д.

Шкала разностей или интервалов обладает относительными нулевыми значениями. Интервалы по данной шкале определяются по согласованию. В данную группу входят шкалы длины и времени.

Заключение

Таким образом, метрология принимает участие во всех практических и теоретических сферах деятельности человека. В строительной области измерения используются для определения отклонений конструкции в определенных плоскостях. В медицинской сфере точная аппаратура позволяет проводить диагностические процедуры, то же касается и машиностроения, где специалисты используют устройства, дающие возможность делать расчеты с максимальной точностью.

Существуют также специальные центры метрологии, которые производят техническое регулирование и осуществляют масштабные проекты, а также устанавливают регламенты и проводят систематизацию. Такие агентства распространяют свое влияние на все виды метрологических исследований, применяя к ним установленные стандарты. Несмотря на точность многих показателей, применяемых в метрологии, эта наука, как и все остальные, продолжает движение вперед и претерпевает определенные изменения и дополнения.

Источник

Метрология — что такое? Основные понятия метрологии

Понятие метрологии

Цели и задачи метрологии

Формирование систем единиц и характеристик измерения.
Разработка общего теоретического знания об измерениях.
Стандартизация методов измерения.
Утверждение эталонов методов измерения, поверочных мер и технических средств.
Изучение системы мер в контексте исторической перспективы.

Единство измерений

Принципы и методы метрологии

Принцип Пельтье, ориентированный на определение поглощенной энергии в процессе течения ионизирующего излучения.
Принцип Джозефсона, на основе которого производятся измерения напряжения в электроцепи.
Принцип Доплера, который обеспечивает измерение скорости.
Принцип действия силы тяжести.

Средства измерений

Что такое погрешность?

Разновидности метрологии по сферам применения

Заключение

Источник