Экзаменационные билеты (по метрологии)

Метрология изучает широкий круг вопросов, связанных как с теоретическими проблемами, так и с задачами практики. К их числу относятся: общая теория измерений, единицы физ. величин и их системы, методы и средства измерений, методы определения точности измерений, основы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений, эталоны и образцовые средства измерений, методы передачи размеров единиц от эталонов к рабочим средствам измерения.

Большое значение имеет изучение метрологических характеристик средств измерений, влияющих на результаты и погрешности измерений. 3) Методы измерений. Метод измерений – это совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Все без исключения методы измерения являются разновидностями одного единственного метода – метода сравнения с мерой, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (однозначной или многозначной). Различают следующие разновидности этого метода: метод непосредственной оценки , (значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству многозначной меры, на которую непосредственно действует сигнал измерительной информации, например, измерение электрического напряжения вольтметром); метод противопоставления (измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения – компаратор, например – равноплечие весы). дифференциальный метод (сравнение меры длины с образцовой на компараторе) нулевой метод (результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения равен нулю) метод замещения – измеряемую величину заменяют известной величиной, воспроизводимой мерой (взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну чашу весов) метод совпадений – разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение меток шкал или периодических сигналов (измерение длины при помощи штангенциркуля с нониусом) 4) Методы измерений в зависимости от способа получения результата 4.1 Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. 4.2 Косвенное измерение – измерение, при котором искомое значение величины находят по известной зависимости межу этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям (нахождение плотности по массе и размерам) 4.3 Совокупные измерения – производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин находят из системы уравнений, получаемых при прямых измерениях (нахождение массы гири в наборе по известной массе одной из них и по результатам сравнения масс различных сочетаний гирь) 4.4 Совместные измерения – проводимые одновременно измерения двух или более неодноименных величин для выявления зависимости между ними. 5) Методы сравнения – противопоставления, дифференциальный, нулевой замещения, совпадений (см. п.3) 6) Единица физической величины – физическая величина (ФВ) фиксированного размера, которой условно присвоено значение, равное единице, и применяемая для количественного выражения однородных физических величин.

Различают основные, производные, кратные, дольные, когерентные, системные, внесистемные единицы.

Производная единица – единица производной ФВ системы единиц, образованная в соответствии с уравнением, связывающим ее с основными единицами или же с основными и уже определенными производными.

Производная единица называется когерентной, если в этом уравнении числовой коэффициент равен единице. 7) Международная система СИ – когерентная система единиц ФВ. Включает в себя следующие величины: 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 8) Основные единицы электрорадиоизмерений –

Погрешности неизбежны, выявить истинное значение невозможно. А) По числовой форме представления А.1) Абсолютная погрешность D А=А д -А изм (действит. минус измерянное) А.2) Относительные погрешности А.2.1) Относительная действительная А.2.2) Относительная измерянная А.2.3) Относительная приведенная A max – максимальное значение шкалы прибора B) По характеру проявления В.1) Систематические (могут быть исключены из результатов) В.2) Случайные В.3) Грубые или промахи (как правило, не включаются в результаты изм) 10) Классификация погрешностей в зависимости от способа возникновения (См. п 9-В) 11) Абсолютная и относительная погрешности (см. пп А1 и А2) 12) Приведенная погрешность (см. п А.2.3) 13) Классификация погрешностей в зависимости от эксплуатации приборов 13.1 Основная – это погрешность средства измерения при нормальных условиях 13.2 Дополнительная погрешность – это составляющая погрешности средства измерения, дополнительно возникающая из-за отклонения какой-либо из влияющих величин или неинформативных параметров от нормативного значения или выхода за пределы нормальной области значений.

Дополнительных погрешностей столько, сколько функций влияния или неинформативных параметров. 14) Средства измерений (СИ) – технические средства, предназначенные для измерений.

Хранят единицу или шкалу ФВ, имеют нормированные метрологические характеристики, которые принимаются неизменными (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. В общем случае, СИ включает в себя меру, измерительный преобразователь и устройства сравнения или индикации. 15) Измерительные преобразователи (Пр) как средства измерений. Пр – техническое средство, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации, удобный для обработки, хранения, индикации или передачи и имеющее нормированные метрологические характеристики.

Различают: первичные Пр – первые в измерительной цепи, к которым подведена измеряемая величина; промежуточные; передающие; масштабные.

Конструктивно обособленные Пр называют также датчиком. 16) Измерительные установки и измерительные информационные системы.

Измерительный прибор (ИП) – наиболее распространенное СИ, предназначенное для выработки измерительной информации в форме, доступной для восприятия наблюдателем (оператором). Имеют в своем составе меру.

Различают ИП аналоговые, цифровые, показывающие, регистрирующие самопишущие, печатающие, интегрирующие, суммирующие, сравнения. СИ могут быть функционально объединены в измерительные установки. Если в них включены образцовые СИ, их называют поверочными установками. Если СИ соединяются между собой каналами связи и предназначаются для выработки измерительной информации в форме, доступной для восприятия, обработки и передачи, такую совокупность называют измерительной системой. 17) Дольные и кратные приставки 17.1 Дольные приставки

Отметки могут быть в виде черточек, точек, зубцов и пр.

Указатели могут быть в виде каплевидных, ножевидных и световых стрелок. 19) Виды шкал. Шкалы могут быть односторонние и двухсторонние, в зависимости от положения нуля. Если «0» находится в центре шкалы, то такая двусторонняя шкала называется симметричной. Шкалы характеризуются числом делений, длиной деления, ценой деления, диапазоном показаний, диапазоном измерений и пределами измерений.

Деление – это промежуток между двумя соседними отметками шкалы. Длина деления – это расстояние, измеренное между осевыми двух соседних отметок по воображаемой линии, проведенной через середины самых коротких отметок шкалы.

Диапазон показаний – это область значений шкалы, ограниченная начальным и конечным значениями.

Диапазон измерений – это область значений величин, для которой нормирована предельная допустимая погрешность.

Предел измерения – это наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения. На каждом диапазоне прибор имеет два предела: Х В – верхний предел, Х Н – нижний предел. 20) Цена деления – это разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Для шкал с одним диапазоном измерения цена деления определяется по формуле С – цена деления, n – количество делений на участке между двумя соседними числовыми отметками Х 1 и Х 2 ; Х 1 и Х 2 – значения физической величины, соответствующие двум соседним числовым отметкам. Цена деления для приборов, имеющих несколько диапазонов измерения, вычисляется по формуле В – верхний предел измерения, N – количество делений или номер последнего деления шкалы. 21) Чувствительность прибора (или чувствительность средства измерения) – это реакция на подведение к нему измеряемой величины.

Чувствительность может вычисляться как абсолютная так и относительная S a =1/C. 22) Класс точности средств измерения – это обобщенная характеристика средства измерения, определяемая пределами основной и допускаемых дополнительных погрешностей и другими свойствами, влияющими на точность средства измерения, значения которых указаны в стандартах и технических условиях на данный вид средств измерений.

Правила обозначения класса точности: обозначение класса точности зависит от способа выражения предела допустимой погрешности (основной) А) Если предел основной погрешности выражается в виде абсолютной погрешности, то класс обозначается в виде больших букв латинского алфавита или римских чисел, например: C, M, I. Классам точности, обозначаемым буквам, находящимся ближе к началу алфавита, или меньшими значащими цифрами, соответствуют меньшие пределы допускаемых погрешностей. В) Для средств измерений, пределы основной допускаемой погрешности которых принято выражать в форме приведенной погрешности, классы точности следует писать в виде чисел из предпочтительного ряда чисел: 1 n ; 1,5 n ; 2 n ; 2,5 n ; 4 n ; 5 n ; 6 n , где n=1; 0; -1; -2; -3 и т.д. С) Если предел допускаемой погрешности выражается в виде относительной погрешности, то класс выбирается из приведенного ряда чисел, и обводится окружностью.

Например 2,5 D) Если предел допускаемой основной погрешности выражается в виде двухчленной формулы относительной погрешности, то класс обозначается в виде дроби c/d причем числа “c” и “d” выбираются из приведенного предпочтительного ряда.

Например: 23) Обработка прямых равноточных многократных измерений одной и той же величины Принцип подсчета – заменяем математическое ожидание средним арифметическим. а) Делаем несколько измерений одной и той же величины, высчитываем среднее арифметическое С ср . б) Далее подсчитываем для каждого значения С і . в) Возводим каждое из значений г) В ы числяем среднеквадратическую погрешность среднего арифметического по формуле n – количество измерений. д) используя из условия данные доверенной вероятности (р) определяем по таблице коэффициент Стьюдента, а затем значение доверенного интервала в единицах измеряемой величины. При р=0,95 tpn=2,18; доверенный интервал – = 2,18 е)Окончательный результат записываем в виде формулы [ единица изм. величины ] 24) Классификация средств измерений.

Средства измерений классифицируются по весьма разнообразным признакам, которые в большинстве случаев взаимно независимы, и в каждом СИ могут находиться почти в любых сочетаниях.

Основные критерии: - - - - - - - - - - По некоторым признакам классификация различных СИ одинакова, по другим она различна.

Некоторые признаки применимы к одним видам СИ и неприменимы к другим.

Наибольшее число признаков охватывает классификация электроизмерительных приборов. 25) Классификация СИ в зависимости от устойчивости к механическим воздействиям. По степени защиты от внешних воздействий различают СИ обыкновенные, пылезащищенные, брызговодогазозащищенные, герметические и взрывобезопасные. К обыкновенным по устойчивости к механическим воздействиям приборам и их вспомогательным частям относятся такие приборы и части, которые в упаковке для перевозки выдерживают без повреждения транспортную тряску на протяжении двух часов.

Следующая категория – приборы обыкновенные с повышенной механической прочностью. Еще более требования предъявляются к приборам, тряскопрочным, вибропрочным и ударопрочным. Важна также устойчивость к перегрузкам.

Электроизмерительные приборы могут выдерживать только кратковременную перегрузку. Их испытывают ударами током (девятью) в 10 раз превышающим номинальный, продолжительностью в 0,5 с и интервалом в одну минуту, с последующим одним ударом таким же током, продолжительностью в 5 сек. 26) Поверка средств измерений.

Поверка – совокупность действий, выполняемых для определения или оценки погрешностей СИ. Поверки бывают государственные (внеплановые), обязательные (при производстве прибора) и периодические. При поверке сравниваются меры или показатели измерительных приборов с более точной образцовой мерой или с показаниями образцового прибора. Класс точности образцового прибора должен быть на 3 единицы выше поверяемого. 27) Операции поверки средств измерений. В операцию поверки входит предварительный внешний осмотр и проверка комплектности прибора.

Поверка производится по поверочной схеме, составленной соответствующей метрологической организацией. Сроки и методы поверки регламентируются нормативной документацией.