Vastavalt mõõtmistulemuse saamise meetodile
Vastavalt mõõtmistulemuste esitamise meetodile
Vastavalt mõõdetud EF ajamuutuse olemusele
Täpsusomadused
Mõõtmiste arvu järgi
- üks kord(mõõtmised tehakse üks kord);
- mitmekordne(sama suurusega EF-i mitme mõõtmise seeria)
-sama täpsed(mis tahes suuruse mõõtmiste seeria, mis viiakse läbi võrdse täpsusega mõõtevahenditega samadel tingimustel ja sama hoolikalt);
- ebavõrdne(mis tahes suuruse mõõtmiste seeria, mis viiakse läbi erineva täpsusega ja erinevates tingimustes mõõtevahenditega).
- staatiline;
- dünaamiline.
- absoluutne(koguse mõõtmine selle ühikutes);
- sugulane(koguse muutuste mõõtmine võrreldes sama kogusega, mis võeti algselt). Suhtelisi mõõtmisi, kui kõik muud tegurid on võrdsed, saab teha täpsemini kui absoluutseid, kuna koguviga ei sisalda suuruse mõõtmise viga.
- sirge(soovitav PV väärtus saadakse otse katseandmetest).
- kaudne– füüsikalise suuruse soovitud väärtuse määramine muude füüsikaliste suuruste vahetute mõõtmiste tulemuste põhjal, mis on soovitud suurusega funktsionaalselt seotud. Sel juhul leitakse soovitud koguse arvväärtus arvutamise teel. Kaudsed mõõtmised jagunevad omakorda kumulatiivseteks ja liitmõõtmisteks.
Koondmõõtmised– üheaegselt teostatavad mitme samanimelise suuruse mõõtmised, mille käigus määratakse vajalike suuruste mõõtmised nende suuruste erinevates kombinatsioonides mõõtmisel saadud võrrandisüsteemi lahendamise teel.
Liigeste mõõtmised– kahe või enama erineva suuruse samaaegne mõõtmine, et määrata nendevaheline seos. Nõutavate suuruste arvväärtused, nagu ka kumulatiivsete mõõtmiste puhul, leitakse võrrandisüsteemist, mis ühendab otsitavate suuruste väärtused otseselt (või kaudselt) mõõdetud suuruste väärtusega. Võrrandite arv ei tohi olla väiksem kui vajalike koguste arv.
Mõõtmine on keeruline protsess ja selle jaoks on olulised järgmised omadused: mõõtmise põhimõte ja meetod, tulemus, viga, täpsus, konvergents, reprodutseeritavus, korrektsus ja usaldusväärsus.
Mõõtmise põhimõte– mõõtmiste aluseks olev füüsikaline nähtus või efekt.
Mõõtmismeetod– tehnika või tehnikate kogum mõõdetud füüsikalise suuruse võrdlemiseks selle ühikuga vastavalt rakendatud mõõtmispõhimõttele.
Mõõtmise tulemus– selle mõõtmisel saadud suuruse väärtus.
Mõõtmistulemuste viga– mõõtetulemuse kõrvalekalle mõõdetud suuruse tegelikust (tegelikust) väärtusest.
Mõõtmistulemuse täpsus– üks mõõtmiskvaliteedi tunnuseid, mis peegeldab mõõtetulemuse nullviga lähedust. Suur mõõtetäpsus vastab väikestele vigadele. Täpsus määratakse suhtelise vea mooduli vastastikuse väärtusega, näiteks kui suhteline viga on 0,01, siis täpsus on 100.
Mõõtmistulemuste konvergents– sama koguse mõõtmiste tulemuste lähedus, mis on tehtud korduvalt samade vahenditega, sama meetodiga samadel tingimustel ja sama hoolikalt. Mõõtmiste täpsus peegeldab juhuslike vigade mõju mõõtmistulemusele.
Reprodutseeritavus– sama koguse mõõtmistulemuste lähedus, mis on saadud erinevates kohtades, erinevate meetodite ja vahenditega, erinevate operaatorite poolt, erinevatel aegadel, kuid vähendatud samadele tingimustele (temperatuur, rõhk, niiskus jne).
Õige– mõõtmiste kvaliteedile iseloomulik, peegeldades nende tulemuste süstemaatiliste vigade nullilähedust.
Usaldusväärsus– mõõtmiste kvaliteedi tunnus, mis peegeldab nende tulemuste usaldusväärsust, mille määrab tõenäosus (usaldus), et mõõdetud suuruse tegelik väärtus jääb kindlaksmääratud piiridesse (usaldus). Mõõtmised jagunevad usaldusväärseteks ja ebausaldusväärseteks sõltuvalt sellest, kui palju on teada nende mõõdetud väärtuste tegelikust väärtusest kõrvalekaldumise tõenäosuslikud omadused.
Küsimus nr 5
Metroloogia tähtsus teaduse ja tehnika arengule ning riigi majanduse arengule. Metroloogia põhiülesanded ja probleemid.
Nagu juba märgitud, tegeleb inimene praktilises elus mõõtmistega kõikjal. Igal sammul kohtab selliste suuruste nagu pikkus, maht, kaal, aeg jne mõõtmisi, mis on teada juba ammusest ajast.
Mõõtmiste tähtsus tänapäeva ühiskonnas on suur. Need ei ole mitte ainult teaduslike ja tehniliste teadmiste aluseks, vaid on ülimalt olulised materiaalsete ressursside arvestuses ja planeerimises, sise- ja väliskaubanduses, toodete kvaliteedi tagamisel, komponentide ja osade vahetatavuse tagamisel ning tehnoloogia täiustamisel, tööohutuse tagamisel. ja muud inimtegevuse liigid.
Metroloogial on suur tähtsus loodus- ja tehnikateaduste edenemisel, kuna mõõtmiste täpsuse suurendamine on üks vahendeid inimese looduse tundmise, avastuste ja täpsete teadmiste praktilise rakendamise parandamiseks.
Teaduse ja tehnoloogilise progressi tagamiseks peab metroloogia olema oma arengust ees teistes teaduse ja tehnika valdkondades, sest igaühe jaoks on täpsed mõõtmised üks peamisi viise nende täiustamiseks.
Teaduse ja tehnoloogilise progressi kiirenemine on otseses seoses metroloogia ja täppismõõtmistehnoloogia intensiivse arenguga, mis on vajalik nii loodus- ja täppisteaduste arenguks kui ka uue tehnoloogia loomiseks ning tehniliste kontrolli- ja juhtimisvahendite täiustamiseks. Kõik see seab metroloogiale mitmeid olulisi väljakutseid.
Mõõtühikute valdkonnas on üheks peamiseks ülesandeks nende ühtlustamine ühtse rahvusvahelise mõõtühikute süsteemi (SI) laialdase juurutamise alusel. See süsteem tagab kasutatavate ühikute ühtsuse kõigis teadus- ja tehnikavaldkondades. Nõuded mõõtevahendite kõrgeimale tasemele - standarditele - suurenevad oluliselt. Mõõtmiste täpsus tööstuses läheneb paljudel juhtudel maksimaalsele võimalikule, arvestades tehnoloogia taset ja seega ka standardite täpsust. Järgmine samm on põhiliste füüsikaliste konstantide ja aatomikonstantide üha laialdasem kasutamine, mida iseloomustab kõrge stabiilsus, uute, arenenumate standardite aluseks.
Erinevates kohtades ja erinevatel aegadel tehtavate mõõtmiste ühtsuse säilitamiseks on vaja tagada ühikute suuruse ülekandmine standarditelt töötavatele mõõteriistadele minimaalse täpsuse kaoga. Kaasaegsed standardid ja ühikute suuruse edastamise meetodid peavad tagama selle nõude täitmise.
Kiireloomuline ülesanne on laiendada täpseid mõõtmisi väga väikeste ja suurte mõõdetud koguste väärtustega aladele (väikesed ja suured massid, sügav vaakum ja ülikõrged rõhud, ülimadalad ja ülikõrged temperatuurid, ülikõrged sagedused jne. .). Vajadus mõõtühikute suurust üle kanda mõõteriistadele, mis mõõdavad kaduvalt väikseid või ülisuureid suuruste väärtusi, ei võimalda sageli piirduda ühe etaloniga ning eeldab mitme sõltumatu erietaloni loomist samale suurusele.
Samuti muutuvad oluliseks ülitäpsete mõõtmiste teostamine erilistes mittestatsionaarsetes tingimustes, dünaamilistes tingimustes, suurel kiirendusel, kõrgel või väga madalal temperatuuril, rõhul ja sagedusel.
Mõõte- ja mõõtmis-juhtimissüsteemide areng on kaasa toonud kvalitatiivsed muutused mõõtmisprotsessis endas, lisaks suurustele võrreldakse protsesse, millel on arvukalt parameetreid ja omadusi. Metroloogilist tuge tuleks laiendada ka mõõtmis- ja juhtimissüsteemidele.
Olulisi probleeme on ka mõõtmisteooria vallas. Matemaatilise statistika ja juhuslike funktsioonide teooria areng mõjutab mõõtmistulemuste metroloogilise töötlemise küsimusi.
Automaatsete juhtimis- ja reguleerimismeetodite laialdane kasutamine nõuab täiendusi olemasolevatele metroloogiakontseptsioonidele ja ideedele. Täiendada tuleb meditsiinis, ehituses, keemiatööstuses ning teistes teadus- ja tehnikaharudes kasutatavaid meetodeid ja mõõteriistu.
Mõõtetehnoloogia teadusliku alusena toimiv metroloogia peab tagama saadud mõõtmisteabe vajaliku usaldusväärsuse ja täpsuse, samuti seaduslikult kindlaks määrama mõõtmiste ühtsuse riigis, tehnoloogiliste protsesside jälgimise ja toodete testimise meetodite ühtsuse. Metroloogia üldistab selle valdkonna praktilisi kogemusi ja suunab vastavalt mõõtetehnoloogia arengut.
Metroloogia on orgaaniliselt seotud standardiseerimisega ja see seos väljendub eelkõige mõõtühikute, riigietalonisüsteemi, mõõteriistade ja taatlusmeetodite standardimises, aine omaduste ja koostise standardnäidiste loomises. Standardimisel lähtutakse omakorda metroloogiast, mis tagab materjalide ja toodete katsetulemuste õigsuse ja võrreldavuse ning laenab ka metroloogia meetoditest kvaliteedinäitajate määramiseks ja jälgimiseks.
Tihedas koostoimes on metroloogia ja standardimine olulised tehnilise progressi hoovad kõigis teaduse ja riigi majanduse valdkondades.
Mõõtmine– füüsikalise suuruse tegeliku väärtuse leidmine katseliselt, kasutades standardiseeritud karakteristikutega spetsiaalseid tehnoloogilisi seadmeid.
Mõõtmisi on 4 peamist tüüpi:
1) Otsemõõtmine - mõõtmine, mille käigus leitakse füüsikalise suuruse soovitud väärtus otse katseandmetest või tehnilist mõõtevahendit kasutades, mis loeb skaalal vahetult mõõdetud suuruse väärtust. Sel juhul on mõõtevõrrand järgmine: Q=qU.
2) Kaudne mõõtmine - mõõtmine, mille käigus leitakse füüsikalise suuruse väärtus teadaoleva funktsionaalse seose alusel selle suuruse ja otsemõõtmisele kuuluvate suuruste vahel. Sel juhul on mõõtevõrrand järgmine: Q=f(x1,x2,…,xn), kus x1 - xn on otsemõõtmistel saadud füüsikalised suurused.
3) Kumulatiivsed mõõtmised - korraga mõõdetakse mitut samanimelist suurust, milles soovitud väärtus leitakse nende suuruste erinevate kombinatsioonide otsemõõtmisel saadud võrrandisüsteemi lahendamisel.
4) Ühismõõtmised – tehakse samaaegselt kahe või enama erineva nimetusega füüsikalise suuruse kohta, et leida nendevaheline funktsionaalne seos. Tavaliselt tehakse need mõõtmised katse kloonimise ja järjestusmaatriksi tabeli koostamise teel.
Lisaks klassifitseeritakse mõõtmised vastavalt: teostustingimustele, täpsuskarakteristikutele, teostatud mõõtmiste arvule, mõõtmiste olemusele ajas, mõõtmistulemuste väljendamisel.
9. Mõõtmismeetod. Mõõtmismeetodite klassifikatsioon.
Mõõtmismeetod– meetodite kogum mõõtmispõhimõtete ja -vahendite kasutamiseks. Kõik olemasolevad mõõtmismeetodid jagunevad tinglikult kahte põhitüüpi: Otsene hindamismeetod– määratava koguse väärtus määratakse otse instrumendi või otsetoimega mõõteseadme aruandeseadmelt. Võrdlusmeetod mõõtmisega– suurust mõõdetakse ja võrreldakse antud mõõduga. Sel juhul võib võrdlus olla ülemineku-, võrdajaline, mitmeajaline ja muu. Mõõtmete võrdlusmeetod jaguneb kaheks järgmiseks meetodiks: Nullmeetod- näeb ette mõõdetud väärtuse ja mõõdiku samaaegse võrdluse ning sellest tulenev mõjuefekt nullitakse võrdlusseadme abil. - Diferentsiaal- mõõteseadet mõjutab mõõdetud väärtuse ja mõõtega reprodutseeritud teadaoleva väärtuse erinevus, näide on tasakaalustamata silla diagramm.
Mõlemad meetodid jagunevad järgmisteks osadeks:
1) Kontrastne meetod– mõõdetud suurus ja mõõtega reprodutseeritav suurus mõjutavad samaaegselt võrdlusseadet, mille abil määratakse nende suuruste vahelised seosed. (kui mitu korda?)
2) Asendusmeetod– mõõdetud kogus asendatakse teadaoleva kogusega, mis on mõõtmisel reprodutseeritud. Laialdaselt kasutatav mitteelektriliste suuruste mõõtmisel, selle meetodi puhul võrreldakse mõõdetavat suurust samaaegselt või perioodiliselt mõõdetud suurusega ning seejärel mõõdetakse nende vahet kasutades skaalamärkide kokkulangevust või perioodiliste signaalide ajas kokkulangemist.
3) Sobitamise meetod– mõõdetud väärtuse ja mõõtmisel reprodutseeritud väärtuse erinevust mõõdetakse skaalamärkide või perioodiliste signaalide kokkulangemise abil.
Kõigist mõõtmismeetoditest on võrdlusmeetod täpsem kui otsehindamise meetod ja diferentsiaalmõõtmismeetod on täpsem kui nullmõõtmismeetod.
Nullmõõtmismeetodi puuduseks on vajadus suure hulga mõõtmiste järele, mitmesugused kombinatsioonid, et reprodutseerida mõõtmete väärtusi, mis on mõõdetud väärtuste mitmekordsed. Nullmeetodi variatsioon on kompenseerimismeetod, mille puhul mõõdetakse füüsikalist suurust, häirimata protsessi, milles see osaleb.
Praegu on mitut tüüpi mõõtmisi, mida eristavad mõõdetava suuruse füüsikaline olemus ja tegurid, mis määravad erinevaid tingimusi ja mõõtmisrežiime. Füüsikaliste suuruste, sealhulgas lineaarnurksete suuruste (GOST 16263–70) mõõtmise peamised tüübid on sirge, kaudne, kumulatiivne, liigend, absoluutne Ja sugulane.
Enim kasutatav otsesed mõõtmised , mis seisneb selles, et mõõdetud suuruse soovitud väärtus leitakse katseandmetest mõõtevahendite abil. Lineaarmõõdet saab määrata otse joonlaua, mõõdulindi, nihiku, mikromeetri skaalade abil, mõjujõudu - dünamomeetriga, temperatuuri - termomeetriga jne.
Otsese mõõtmise võrrandil on järgmine kuju:
kus Q on mõõdetud suuruse soovitud väärtus; X on mõõdetud suuruse väärtus, mis saadakse otse mõõtevahendite näitude põhjal.
Kaudne– sellised mõõtmised, mille puhul soovitud suurus määratakse kindlaks selle suuruse ja muude otsemõõtmistel saadud suuruste vahelise teadaoleva seosega.
Kaudse mõõtmise võrrandil on järgmine kuju:
Q = f (x 1, x 2, x 3, ...),
kus Q on kaudselt mõõdetud suuruse soovitud väärtus; x 1, x 2, x 3, ... – otsemõõtmisega mõõdetud suuruste väärtused.
Kaudseid mõõtmisi kasutatakse juhtudel, kui soovitud väärtust on võimatu või väga raske otse mõõta, s.t. otsene mõõtmise tüüp või kui otsene mõõtmise tüüp annab vähem täpse tulemuse.
Kaudse mõõtmise tüübi näideteks on rööptahuka ruumala määramine kolme lineaarse suuruse (pikkus, kõrgus ja laius) korrutamise teel, mis on määratud otsese mõõtmise tüübi abil, mootori võimsuse arvutamine, juhi elektritakistuse määramine selle takistuse, pikkuse järgi. ja ristlõike pindala jne.
Kaudse mõõtmise näide on ka välise kinnituskeerme keskmise läbimõõdu mõõtmine “kolme traadi” meetodil. See meetod põhineb keskmise keerme läbimõõdu d2 kõige täpsemal määramisel tavalise silindri läbimõõduna, mille generaator jagab keermeprofiili võrdseteks osadeks P/2 (joonis 2.1):
kus Dmeas – vahemaa, sealhulgas traadi läbimõõt, saadud otsemõõtmistel;
d 2 – traadi läbimõõt, mis tagab kontakti keermeprofiiliga punktides, mis asuvad generatriitsil d 2;
α – keermeprofiili nurk;
P – keerme samm.
Koondmõõtmised viiakse läbi mitme samanimelise suuruse samaaegse mõõtmise teel, mille juures leitakse soovitud väärtus, lahendades nende suuruste erinevate kombinatsioonide otsemõõtmisel saadud võrrandisüsteemi. Kumulatiivsete mõõtmiste näide on komplekti masside kalibreerimine, kasutades neist ühe teadaolevat massi ja erinevate raskuste kombinatsioonide masside otsevõrdluse tulemusi.
Näiteks on vaja kalibreerida põlenud massi 1; 2; 5; 10 ja 20 kg. Eeskujulik kaal on 1 kg, märgitud 1 köide.
Teeme mõõtmised, muutes iga kord raskuste kombinatsiooni:
1 = 1 06 + A; 1 + l pööre = 2 + b; 2 = 2 + Koos; 1+2 + 2 = 5 + d jne.
Kirjad A, b, Koos, d– raskuste tundmatud väärtused, mis tuleb kaalu massist liita või lahutada. Lahendades võrrandisüsteemi, saate määrata iga kaalu väärtuse.
Liigeste mõõtmised– kahe või enama erineva suuruse samaaegsed mõõtmised nendevahelise seose leidmiseks, näiteks keha ruumala mõõtmised, mis tehakse erinevate temperatuuride mõõtmisega, mis määravad selle keha ruumala muutuse.
Peamised mõõtmisliigid, mis põhinevad erinevate füüsikaliste suuruste mõõtmistulemuste iseloomul, hõlmavad absoluutseid ja suhtelisi mõõtmisi.
Absoluutsed mõõdud põhinevad ühe või mitme füüsikalise suuruse otsestel mõõtmistel. Absoluutmõõtmise näide oleks rulli läbimõõdu või pikkuse mõõtmine nihiku või mikromeetriga või temperatuuri mõõtmine termomeetriga.
Absoluutmõõtmistega kaasneb hinnang kogu mõõdetud väärtusele.
Suhtelised mõõtmised põhinevad ühiku rolli täitva mõõdetud suuruse suhte mõõtmisel või suuruse mõõtmisel algseks võetava samanimelise koguse suhtes. Näidistena kasutatakse sageli standardmõõte tasapinnalise paralleelse otsapikkuse mõõtmete kujul.
Suhteliste mõõtmiste näiteks võib olla pistikute ja klambrite kaliibrite mõõtmine horisontaalsetel ja vertikaalsetel optimomeetritel mõõteriistade seadistamisega vastavalt standardmõõtudele. Võrdlusstandardite või võrdlusosade kasutamisel võivad suhtelised mõõtmised parandada mõõtmistulemuste täpsust võrreldes absoluutsete mõõtmistega.
Lisaks vaadeldavatele mõõtmistüüpidele klassifitseeritakse põhitunnuse - mõõtetulemuse saamise meetodi, mõõtmistüübid - ka vastavalt mõõtmistulemuste täpsusele. sama täpsed Ja ebavõrdne, vastavalt mõõtmiste arvule – per mitmekordne Ja üks kord, seoses mõõdetud väärtuse muutumisega ajas – võrra staatiline Ja dünaamiline, mõõtevahendi mõõtepinna kokkupuutel toote pinnaga - sisse kontakti Ja kontaktivaba ja jne.
Sõltuvalt metroloogilisest eesmärgist jagunevad mõõtmised tehniline- tootmismõõdud, kontroll ja kontrollimine Ja metroloogiline– suurima võimaliku täpsusega mõõtmised, kasutades standardeid, et reprodutseerida füüsikaliste suuruste ühikud, et kanda üle nende suurus töötavatele mõõteriistadele.
Mõõtmismeetodid
RMG 29–99 kohaselt hõlmavad peamised mõõtmismeetodid otsest hindamismeetodit ja võrdlusmeetodeid: diferentsiaal-, null-, asendus- ja kokkusattumus.
Otsene meetod– mõõtmismeetod, mille puhul suuruse väärtus määratakse otse otsetoimega mõõteseadme lugemisseadmest, näiteks võlli mõõtmine mikromeetriga ja jõu mõõtmine mehaanilise dünamomeetriga.
Mõõtmega võrdlemise meetodid– meetodid, mille puhul mõõdetud väärtust võrreldakse mõõte abil reprodutseeritud väärtusega:
diferentsiaalmeetod mida iseloomustab mõõdetud koguse ja mõõduga reprodutseeritud teadaoleva suuruse erinevuse mõõtmine. Diferentsiaalmeetodi näiteks on kahe pinge erinevuse mõõtmine voltmeetriga, millest üks on suure täpsusega teada ja teine on soovitud väärtus;
null meetod– mille puhul mõõdetud suuruse ja mõõdiku vahe vähendatakse nullini. Sel juhul on nullmeetodi eeliseks see, et mõõt võib olla mitu korda väiksem kui mõõdetud väärtus, näiteks kaaludel kaalumisel, kui kaalutav koormus on ühel käel ja võrdluskaalude komplekt teisel käel. ;
asendusmeetod– mõõduga võrdlemise meetod, mille puhul mõõdetud väärtus asendatakse mõõduga reprodutseeritud teadaoleva väärtusega. Asendusmeetodit kasutatakse kaalumisel, asetades mõõdetud massi ja kaalud vaheldumisi samale kaalule;
kokkusattumusmeetod– mõõduga võrdlemise meetod, mille puhul mõõdetakse mõõdetud suuruse ja mõõtega reprodutseeritava väärtuse erinevust skaalamärkide või perioodiliste signaalide kokkulangemise abil. Selle meetodi kasutamise näide on pikkuse mõõtmine noonuse nihikuga.
Sõltuvalt kasutatavate mõõtevahendite tüübist eristatakse instrumentaalseid, ekspert-, heuristlikke ja organoleptilised mõõtmismeetodid.
Instrumentaalne meetod põhineb spetsiaalsete tehniliste vahendite, sealhulgas automatiseeritud ja automatiseeritud vahendite kasutamisel.
Ekspert meetod Hinnang põhineb spetsialistide rühma hinnangul.
Heuristilised meetodid hinnangud põhinevad intuitsioonil.
Organoleptilised meetodid hinnangud põhinevad inimese meelte kasutamisel. Objekti seisukorda saab hinnata elemendipõhiselt ja kompleksmõõtmistega. Elementide kaupa meetodit iseloomustab iga toote parameetri eraldi mõõtmine. Näiteks ekstsentrilisus, ovaalsus, silindrilise võlli lõige. Kompleksmeetodit iseloomustab üldise kvaliteedinäitaja mõõtmine, mida mõjutavad selle üksikud komponendid. Näiteks silindrilise osa radiaalse väljajooksu mõõtmine, mida mõjutavad ekstsentrilisus, ovaalsus jne; profiili asukoha juhtimine piki piirkontuure jne.
Mõõtmisvead
Üldsätted. Mõõtmisprotsessiga kaasnevad paratamatult vead, mis tulenevad mõõteriistade ebatäiuslikkusest, mõõtmistingimuste ebastabiilsusest, meetodi ja mõõtmistehnika enda ebatäiuslikkusest, mõõtmise teostaja ebapiisavast kogemusest ja tunnete ebatäiuslikkusest, samuti muudest teguritest. .
Mõõtmisviga Mõõtmistulemuse kõrvalekallet mõõdetud suuruse tegelikust väärtusest nimetatakse:
ΔХ lihtne = Х i – Х ja,
kus X j on mõõtetulemuse i-s väärtus;
X ja – mõõdetud suuruse tegelik väärtus.
Kuna mõõdetud suuruse tegelik väärtus jääb alati teadmata, võetakse korduvate mõõtmiste käigus selle aritmeetiline keskmine väärtus:
, (2.1)
kus n on tehtud mõõtmiste arv.
Mõõtmisviga (ΔX easy), mida väljendatakse mõõdetud väärtuse ühikutes, nimetatakse absoluutseks. See ei ole alati informatiivne. Näiteks 0,01 mm absoluutviga võib kümnendiku millimeetri suuruste koguste mõõtmisel olla üsna suur ja mitu meetrit ületavate suuruste mõõtmisel väike.
Informatiivsem suurus on suhteline viga, mille all mõistetakse absoluutse mõõtevea ja selle tegeliku väärtuse (või matemaatilise ootuse) suhet, %:
.
Mõõtmistäpsuse iseloomustamiseks kasutatakse suhtelist viga.
Oma olemuselt ( avaldumismustrid) mõõtmisvead jagunevad süstemaatilisteks, juhuslikeks ja jämedaks.
Süstemaatilised vead. Süstemaatiliste vigade hulka kuuluvad vead, mis korduvate mõõtmiste käigus jäävad konstantseks või muutuvad vastavalt mõnele seadusele. Süstemaatilised vead, mida mõõdetakse sama meetodi ja samade mõõtevahenditega, on alati konstantsed väärtused. Nende välimuse põhjused on järgmised:
– meetodi vead või teoreetilised vead;
– instrumentaalvead;
– keskkonna ja mõõtmistingimuste mõjust tingitud vead.
Meetodi vead tekkida vigade või mõõtmismeetodi ebapiisava arendamise tõttu. See hõlmab ka ühe mõõtmise tulemusel saadud omaduse õigusvastast ekstrapoleerimist kogu mõõdetavale objektile. Näiteks ühe mõõtmise põhjal võlli sobivuse üle otsustades võib eksida, kuna arvesse ei võeta selliseid kujuvigu nagu kõrvalekalded silindrilisusest, ümarus, pikilõike profiil jne. Seega välistada sedalaadi süstemaatilised vead mõõtmistehnikas, on soovitatav teostada mõõtmisi mitmes kohas ja üksteisega risti asetsevates suundades.
Meetodivigade hulka kuuluvad ka tööriista mõju objekti omadustele (näiteks õhukese seinaga detaili kuju muutev märkimisväärne mõõtejõud) või mõõtmistulemuse liiga jämeda ümardamisega seotud vead.
Instrumentaalsed vead on seotud mõõtevahendite vigadega, mis on põhjustatud tootmisvigadest või mõõtevahendi komponentide kulumisest.
Põhjustatud vigadele keskkonnamõjud ja mõõtmistingimused, sisaldavad temperatuuri (näiteks veel jahtumata detaili mõõtmine), vibratsiooni, mõõteriista paigaldatud pinna pehmust jne.
Üks süstemaatilise vea tuvastamise meetodeid võib olla mõõtevahendi asendamine sarnasega, kui kahtlustatakse, et see on süstemaatilise vea allikas. Sarnaselt on võimalik tuvastada välistingimustest tingitud süstemaatilisi vigu: näiteks mõõtevahendi paigaldamise pinna asendamine jäigemaga.
Süstemaatilise vea ilmnemist saab tuvastada statistiliselt, kandes mõõtmistulemused paberile etteantud piiridega (näiteks maksimaalsed mõõtmed) etteantud sagedusel. Mõõtmistulemuse ühtlane liikumine ühe piiri poole tähendab süstemaatilise vea ilmnemist ja vajadust sekkuda tehnoloogilisesse protsessi.
Tootmistingimuste süstemaatiliste vigade kõrvaldamiseks taatletakse mõõteriistad, kõrvaldatakse need keskkonnamõjudest põhjustatud põhjused ning teostatakse mõõtmised ise rangelt vastavalt soovitatud metoodikale, võttes vajadusel meetmeid selle parandamiseks.
Pidevad süstemaatilised vead ei mõjuta mõõtmiste juhuslike kõrvalekallete väärtusi aritmeetilistest keskmistest, mistõttu on neid statistiliste meetodite abil raske tuvastada. Selliste vigade analüüs on võimalik ainult a priori teadmiste põhjal, mis on saadud vigade kohta, eriti mõõtevahendite kontrollimisel. Näiteks lineaarsete suuruste mõõtmise instrumentide kontrollimisel reprodutseeritakse mõõdetud suurus tavaliselt standardmõõduga (gabariidi pikkusmõõt), mille tegelik väärtus on teada. Süstemaatilised vead põhjustavad mõõtmistulemuste moonutamist ning seetõttu tuleb need tuvastada ja mõõtmistulemuste hindamisel arvesse võtta. Süstemaatilist viga on peaaegu võimatu täielikult välistada; alati jääb mõõtmise käigus alles teatud väike väärtus, mida nimetatakse välistamata süstemaatiliseks veaks. Seda väärtust võetakse muudatuste tegemisel arvesse.
Mõõtmistulemuste aritmeetilise keskmise ja selle tõestamise käigus tekkinud veaga määratud täpsusega mõõte väärtuse vahe on nn. muudatus . See kantakse sertifitseeritava mõõtevahendi passi ja võetakse kui soovitav süstemaatiline viga.
Juhuslikud vead. Juhuslikud vead on vead, mis korduvate mõõtmiste käigus omandavad erinevad märgilt ja suuruselt sõltumatud väärtused, mis ei allu ühelegi mustrile. Juhuslikke vigu võib põhjustada palju põhjuseid; näiteks töötlusvaru kõikumine, materjalide mehaanilised omadused, võõrkehad, detailide masinale paigaldamise täpsus, tooriku mõõteriista täpsus, detaili masinale kinnitamise mõõtejõu muutus, lõikejõud jne.
Iga nimetatud põhjuse individuaalne mõju mõõtmistulemustele on reeglina väike ja seda ei saa hinnata, seda enam, et nagu iga juhuslik sündmus, võib see igal konkreetsel juhul juhtuda või mitte.
Juhuslikke vigu iseloomustavad mitmed tingimused:
– väikesed juhuslikud vead on tavalisemad kui suured;
– negatiivsed ja positiivsed keskmise mõõteväärtuse suhtes, veaga võrdsed, esinevad võrdselt sageli;
– igal mõõtmismeetodil on oma piir, millest kaugemale vead praktiliselt ei teki (muidu on see viga jäme).
Juhuslike vigade tuvastamine on eriti vajalik täpsete, näiteks laboratoorsete mõõtmiste puhul. Selleks kasutatakse sama suuruse mitut mõõtmist ning nende tulemusi töödeldakse tõenäosusteooria ja matemaatilise statistika meetoditega. See võimaldab teil tehtud mõõtmiste tulemusi selgitada.
Juhuslike vigade mõju väljendub saadud tulemuste jaotuses matemaatilise ootuse suhtes, mistõttu on juhuslike vigade olemasolu kvantitatiivselt hästi hinnatud standardhälbe (RMS) abil.
Füüsikalise suuruse X i mõõtmistulemuste hajuvuse hindamiseks punktiga (2.1) määratud keskmise suhtes määratakse standardhälve valemiga
n ≥ 20 jaoks (2,2)
n ≤ 20 puhul (2.3)
kus n on mõõtmiste arv.
Kuna mõõtmiste seeria keskmine väärtus on juhuslik lähendus mõõdetud väärtuse tegelikule väärtusele, siis keskmise väärtuse võimalike kõrvalekallete hindamiseks kasutatakse eksperimentaalset standardhälvet – S:
. (2.4)
S väärtust kasutatakse lõpptulemuse vigade hindamisel.
Juhuslikud mõõtmisvead, muutmata mõõtmistulemuse täpsust, mõjutavad siiski selle usaldusväärsust.
Sel juhul on mõõtmiste jada aritmeetilise keskmise dispersioonil alati väiksem viga kui iga konkreetse mõõtmise viga. Valemitest (2.2) ja (2.3) järeldub, et kui on vaja tulemuse täpsust (süstemaatilise veaga välistatud) suurendada 2 korda, siis tuleb mõõtmiste arvu suurendada 4 korda.
Suured vead (viga). Jämedad vead on vead, mis ei ole tehnoloogilisele protsessile või tulemusele iseloomulikud ja toovad kaasa ilmseid moonutusi mõõtmistulemustes. Kõige sagedamini valmistavad need kvalifitseerimata töötajad mõõtevahendi ebaõige käsitsemise, valede näitude, salvestusvigade või äkilise välise põhjuse tõttu osade töötlemise tehnoloogiliste protsesside rakendamisel. Need on saadud tulemuste hulgas kohe nähtavad, kuna saadud väärtused erinevad ülejäänud mõõtmiste komplekti väärtustest.
Kui mõõtmisprotsessi käigus on võimalik leida põhjuseid, mis põhjustavad olulisi erinevusi ja pärast nende põhjuste kõrvaldamist korduvmõõtmised selliseid erinevusi ei kinnita, siis võib sellised mõõtmised vaatlusest välja jätta. Kuid teistest tulemustest järsult erinevate mõõtmistulemuste mõtlematu tagasilükkamine võib viia mõõtmisomaduste olulise moonutamiseni. Mõnikord ei ole mõõtmistulemuste töötlemisel võimalik arvesse võtta kõiki nende saamise asjaolusid. Sel juhul tuleb jämedate vigade hindamisel kasutada statistiliste hüpoteeside kontrollimise tavalisi meetodeid.
Testitav hüpotees on väide, et mõõtmistulemus X i ei sisalda jämedat viga, vaid on üks juhusliku suuruse väärtustest. Tavaliselt kontrollitakse mõõtetulemuste suurimaid X m ax ja väikseimaid X min väärtusi. Hüpoteeside kontrollimiseks kasutatakse järgmisi kriteeriume.
1) Kui mõõtmiste arv n ≤ 10, siis saab seda kasutada Chauvini kriteerium. Sel juhul loetakse tulemust X i jämedaks veaks (miss), kui erinevus ületab S väärtused, mis määratakse sõltuvalt mõõtmiste arvust:
kus σ x on valemist (2.3) saadud standardhälve.
2) Romanovski kriteerium, kasutatakse, kui mõõtmiste arv on 10< n < 20. При этом вычисляют отношение
ja saadud β väärtust võrreldakse teoreetilise β t-ga valitud olulisuse tasemel q (vt tabel 2.4). Tuletame meelde, et olulisuse tase on õige hüpoteesi tagasilükkamise tõenäosus hüpoteesi statistilise kontrollimise käigus. Tavaliselt võetakse mõõtmistulemuste töötlemisel selle väärtus vahemikus 0,05...0,1. Kui β ületab β t, loetakse tulemust X i jämedaks veaks.
Tabel 2.4
Väärtuste tabel β t = f(n)
| Olulisuse tase q | Mõõtmiste arv n | ||||||
| 0,01 | 1,73 | 2,16 | 2,43 | 2,62 | 2,75 | 2,90 | 3,08 |
| 0,02 | 1,72 | 2,13 | 2,37 | 2,54 | 2,66 | 2,80 | 2,96 |
| 0,05 | 1,71 | 2,10 | 2,27 | 2,41 | 2,52 | 2,64 | 2,78 |
| 0,10 | 1,69 | 2,00 | 2,17 | 2,29 | 2,39 | 2,49 | 2,62 |
3) Kriteerium 3S on kõige levinum. Seda kasutatakse juhul, kui mõõtmiste arv n ≥ 20...50. Sel juhul loetakse, et tõenäosusega P = 0,003 saadud tulemus on ebatõenäoline ja seda saab kvalifitseerida möödalaskmiseks, st kahtlane tulemus X i tuleks mõõtmistest välja jätta, kui
Näide 1. Ava Ø20Н13(+0,33) mõõtmisel saadi järgmised tulemused:
Ø20,32; Ø20,18; Ø20,26; Ø20,21; Ø20,28; Ø20,42 mm.
Tuleb kontrollida, kas suurus Ø20,42 mm on möödalaskmine.
Kuna n = 6, rakendatakse Chauvinet' testi:
võrrandist (2.1) leiame
võrrandit (2.3) kasutades leiame S
See tähendab, et kuigi tulemus on väljaspool määratud maksimaalset lubatud suurust, ei saa seda lugeda möödalaskeks. Seetõttu tuleks see osa tagasi lükata.
Näide 2. Võlli Ø40h12(-0,25) mõõtmisel saadi järgmised tulemused: 39,72; 39,75; 39,76; 39,80; 39,81; 39,82; 39,82; 39,83; 39,85; 39,87; 39,88; 39,88; 39,90; 39,91; 39,92; 39,92; 39,93; 39,94; 39,96; 39,98; 39,99 mm.
Kuna tulemus 39,72 mm on väljaspool väikseimat suuruse piiri ja detail võib tagasi lükata, siis tuleb kindlaks teha, kas see suurus on möödalaskmine.
Kuna mõõtmiste arv ületab 20, saame kasutada S-kriteeriumi Mõõtmistulemuste töötlemise järel saame:
39,91 mm, S = 0,12 mm,
siis 3S = 3 0,12 = 0,36 mm
Seetõttu ei saa mõõtmistulemust 39,72 mm lugeda möödalaskeks ja osa tuleb tagasi lükata.
Mõõtmisi on mitut tüüpi. Nende liigitamisel lähtutakse enamasti mõõdetava suuruse ajast sõltuvuse olemusest, mõõtevõrrandi tüübist, mõõtetulemuse täpsust määravatest tingimustest ja nende tulemuste väljendamise meetoditest.
1) Vastavalt mõõdetud väärtuse ajast sõltuvuse olemusele:
a) staatiline- tekivad siis, kui mõõdetud väärtus on praktiliselt konstantne (keha suuruse, konstantse rõhu mõõtmised);
b) dünaamiline, seotud suurustega, mis läbivad mõõtmisprotsessi käigus teatud muutusi (pulseerivate rõhkude, vibratsioonide mõõtmised).
2) Tulemuste saamise teel:
a) Otsesed mõõtmised- mõõtmised, mille puhul füüsikalise suuruse soovitud väärtus leitakse otse katseandmetest, võrreldes seda mõõtega. (rõhu, temperatuuri jne mõõtmine).
b) Kaudsed mõõtmised- mõõtmised, mille käigus määratakse soovitud suurus selle suuruse ja otsemõõtmisele allutatud suuruste vahelise teadaoleva seose alusel, s.o. Need ei mõõda mitte tegelikku määratavat kogust, vaid teisi, mis on sellega funktsionaalselt seotud. Mõõdetava suuruse väärtus leitakse teisenduse või kehtestatud valemi abil (keha ruumala määramine selle geomeetriliste mõõtmete otsemõõtmise teel, juhi elektritakistuse leidmine takistuse, pikkuse ja ristlõike pindala järgi).
c) koondmõõtmised- need on antud objekti või toodet iseloomustavad mitme samanimelise suuruse samaaegsed mõõtmised, mille puhul määratakse vajalik suurus, lahendades nende suuruste erinevate kombinatsioonide otsemõõtmise teel saadud võrrandisüsteemi (üksikute kaalude massi määramine). komplekti (või ilmaennustust tuule tugevuse, õhuniiskuse, frontide jms mõõtmiste põhjal).
d) Liigeste mõõtmised- need on kahe või mitme ebahomogeense füüsikalise suuruse samaaegsed mõõtmised nendevaheliste sõltuvuste leidmiseks (elektritakistuse mõõtmine teatud temperatuuriparameetrite ja mõõtetakisti temperatuurikoefitsientide juures selle takistuse otseste mõõtmiste põhjal erinevatel temperatuuridel).
3) Vastavalt tingimustele, mis määravad tulemuse täpsuse:
a) suurima võimaliku täpsusega mõõtmised, olemasoleva tehnoloogiatasemega saavutatav.
Nende hulka kuuluvad ennekõike standardmõõtmised, mis on seotud kindlaksmääratud füüsikaliste suuruste ühikute reprodutseerimise suurima võimaliku täpsusega, ja lisaks füüsikaliste konstantide, peamiselt universaalsete (näiteks gravitatsioonikiirenduse absoluutväärtus, mõõtmised). jne.). Sellesse klassi kuuluvad ka mõned erimõõtmised, mis nõuavad suurt täpsust.
b) kontroll- ja kontrollmõõtmised, mille viga ei tohiks teatud tõenäosusega ületada teatud kindlaksmääratud väärtust.
Nende hulka kuuluvad mõõtmised, mida teostavad laborite riikliku järelevalve teostamine standardite rakendamise ja vastavuse üle ning mõõteseadmete seisukord ja tehasemõõtelaborid, mis garanteerivad tulemuse vea teatud tõenäosusega, mis ei ületa teatud etteantud väärtust.
c) tehnilised mõõdud, milles tulemuse viga määratakse mõõtevahendite omadustega.
Tehniliste mõõtmiste näideteks on mõõtmised, mida tehakse tootmisprotsessi käigus masinaehitusettevõtetes, elektrijaamade elektrikilpidel jne.
4 ) Mõõtmistulemuste väljendamise meetodi järgi:
a) Absoluutne on mõõtmised, mis põhinevad ühe või mitme põhisuuruse otsesel mõõtmisel või füüsikaliste konstantide väärtuste kasutamisel (pikkuse määramine meetrites, elektrivool amprites, raskuskiirendus meetrites ruudus sekundis).
b) Sugulane nimetatakse koguse ja samanimelise suuruse suhte mõõtmisteks, mis mängivad ühiku rolli, või suuruse mõõtmiseks samanimelise koguse suhtes, võttes aluseks esialgseks (suhtelise õhu mõõtmine). niiskus, mis on määratletud kui veeauru koguse suhe 1 m3 õhus ja veeauru kogus, mis küllastab antud temperatuuril 1 m j õhku).
5) Vastavalt mõõdetud koguse muutuse olemusele:
a) Staatiline- kasutatakse juhuslike protsesside mõõtmiseks ja seejärel keskmise statistilise väärtuse määramiseks;
b) Konstantne— kasutatakse pidevate protsesside juhtimiseks.
6) Vastavalt mõõtmisteabe hulgale:
a) Üksikud mõõtmised on ühe suuruse üks mõõtmine, s.o. mõõtmiste arv võrdub mõõdetud suuruste arvuga. Seda tüüpi mõõtmise praktiline rakendamine on alati seotud suurte vigadega.
b) Mitu mõõtmist- mida iseloomustab mõõdetud suuruste arvu mõõtmiste arvu ületamine. Mitme mõõtmise eeliseks on juhuslike tegurite mõju oluline vähenemine mõõtmisveale.
Mõõtmiste peamised omadused on järgmised:
Mõõtmispõhimõte;
Mõõtmismeetod;
Viga;
Täpsus;
Õige;
Usaldusväärsus.
Mõõtmise põhimõte- füüsikaline nähtus või füüsikaliste nähtuste kogum, mille aluseks on mõõtmised (kehakaalu mõõtmine kaalumise abil massiga võrdelise gravitatsiooni abil, temperatuuri mõõtmine termoelektrilise efekti abil).
Mõõtmismeetod— põhimõtete ja mõõtevahendite kasutamise tehnikate kogum. Mõõteriistad on kasutatavad tehnilised vahendid, millel on standardiseeritud metroloogilised omadused.
Eristama otsesed hindamismeetodid Ja võrdlusmeetodid.
Mõõtmisel otsene hindamismeetod suuruse soovitud väärtus määratakse otse mõõteriista lugemisseadmest, mis on kalibreeritud vastavates ühikutes.
Võrdlusmeetod mõõtmisega - mõõtmismeetod, mille puhul mõõdetavat suurust võrreldakse mõõduga reprodutseeritava suurusega (näiteks massi võrdlemine kangskaalal). Võrdlusmeetodite eripäraks on mõõte otsene osalemine mõõtmisprotseduuris, samas kui otsesel hindamismeetodil ei ole mõõt mõõtmise ajal eksplitsiitselt olemas ning selle mõõtmed kantakse üle mõõtevahendi lugemisseadmesse (skaalasse). eelnevalt, selle kalibreerimise ajal. Võrdlusmeetodil on võrdlusseadme olemasolu kohustuslik.
Mõõtmega võrdlemise meetodil on mitu varianti: nullmeetod, diferentsiaalmeetod, asendusmeetod ja kokkusattumusmeetod.
Nullmeetod(või täieliku tasakaalustamise meetod) on mõõduga võrdlemise meetod, mille puhul mõõdetud suuruse mõju ja mõõte vastumõju võrdlusseadmele vähendatakse nullini.
Näiteks. Massi mõõtmine võrdsetel kaaludel, kui massi m x mõju kaaludele on täielikult tasakaalustatud raskuste massiga m 0 (joonis 2).
Joonis 2 – täieliku tasakaalustamise meetod
Kell diferentsiaalmeetod täielikku tasakaalustamist ei teostata ning mõõdetud väärtuse ja mõõtmisel reprodutseeritud väärtuse erinevus arvestatakse seadme skaalal.
Näiteks. Massi mõõtmine võrdsetel kaaludel, kui massi m x mõju kaalule on osaliselt tasakaalustatud raskuste massiga m 0 , ja masside erinevus loendatakse skaalal, mis on gradueeritud massiühikutes (joonis 3).
Joonis 3 – diferentsiaalmeetod
Sel juhul on mõõdetud suuruse väärtus m x = m 0 + m, kus m — skaala näidud
Asendusmeetod - mõõduga võrdlemise meetod, mille puhul mõõdetud suurus asendatakse teadaoleva suurusega, mida mõõdik reprodutseerib.
Näiteks: Kaalumine vedrukaalal. Mõõtmine toimub kahes etapis. Kõigepealt asetatakse kaalutav mass kaalualusele ja märgitakse üles kaalu osuti asukoht; siis asendatakse mass m x raskuste massiga m 0, valides selle nii, et skaala näidik on seatud täpselt samasse asendisse nagu esimesel juhul. On selge, et m x = m 0 (joonis 4).
Joonis 4 – asendusmeetod
IN kokkusattumusmeetod mõõdetud väärtuse ja reprodutseeritava väärtuse erinevust mõõdetakse skaalamärkide või perioodiliste signaalide kokkulangemise abil.
Näiteks . Võlli kiiruse mõõtmine strobovalgusti abil - võlli valgustatakse perioodiliselt valgussähvatustega ja välkude sagedus valitakse nii, et võllile kantud märk näib vaatleja jaoks paigal. Kokkusattumusmeetodit, mis kasutab põhi- ja noonuse skaala märkide kokkulangemist, rakendatakse lineaarmõõtmete mõõtmiseks kasutatavates nihikuseadmetes.
Mõõtmisviga— mõõtetulemuse kõrvalekalle mõõdetud väärtuse tegelikust väärtusest. Viga on põhjustatud paljude tegurite mõjust, näiteks: mõõdetud väärtuse iseloom, kasutatavate mõõtevahendite kvaliteet, mõõtmismeetod, mõõtmistingimused (temperatuur, niiskus, rõhk jne), mõõteseadme individuaalsed omadused. mõõtmist teostav isik jne. Nende tegurite mõjul erineb mõõtmistulemus mõõdetud väärtuse tegelikust väärtusest.
Mõõtmiste täpsus- mõõtmiste kvalitatiivne tunnus, mis peegeldab nende tulemuste lähedust mõõdetud väärtuse tegelikule väärtusele.
Kvantitatiivselt saab täpsust väljendada väärtusega “täpsusklass”. See on tunnus, mis sõltub mõõtevahendite lubatud vigade piiride väljendamise meetodist. Täpsusklassi kasutuselevõtuga taotleti eesmärki klassifitseerida mõõteriistad täpsuse järgi. Tänapäeval, mil mõõteriistade vooluringid ja konstruktsioonid on muutunud keerukamaks ning mõõtevahendite kasutusalad on oluliselt laienenud, on mõõtmisviga oluliselt mõjutama hakanud muud tegurid: välistingimuste muutused ja mõõdetava muutuse iseloom. kogused aja jooksul.
Mõõtevahendite viga on lakanud olemast mõõtevea põhikomponent ja täpsusklass ei võimalda ülalloetletud praktilisi probleeme täielikult lahendada. Täpsusklassi tunnuse praktiline rakendusala on piiratud ainult selliste mõõtevahenditega, mis on ette nähtud staatiliste suuruste mõõtmiseks. Rahvusvahelises praktikas kehtestatakse “täpsusklass” vaid väikesele osale seadmetest.
Õiged mõõdud— mõõtmiste kvaliteet, mis peegeldab süstemaatiliste vigade nullilähedust nende tulemustes (st sellised vead, mis jäävad konstantseks või muutuvad loomulikult sama koguse korduvate mõõtmiste korral). Mõõtmiste täpsus sõltub eelkõige sellest, kui palju erineb mõõtmise aluseks oleva ühiku tegelik suurus selle tegelikust suurusest (definitsiooni järgi), s.o. selle kohta, kuivõrd olid antud mõõtmisliigiks kasutatud mõõteriistad õiged (õiged).
Usaldusväärsus iseloomustab mõõtmistulemuste usaldusväärsust ja jagab need kahte kategooriasse: usaldusväärsed ja ebausaldusväärsed, sõltuvalt sellest, kas nende kõrvalekallete tõenäosuslikud omadused vastavate suuruste tegelikest väärtustest on teada või teadmata. Seetõttu tuleks selliseid tõenäosusi käsitleda kontrolli usaldusväärsuse kriteeriumidena, et kvaliteedi- ja ohutusparameetreid tolerantsi piirides õigesti iseloomustada.
Vea olemasolu piirab mõõtmiste usaldusväärsust, s.t. kehtestab piirangu mõõdetud suuruse arvväärtuse usaldusväärsete märgiliste numbrite arvule ja määrab mõõtmiste täpsuse. Mõõtmisvea karakteristikud tuleb tootenäidiste testimisel valida vastavalt kontrolli töökindluse nõuetele.
Mõõtmised kui metroloogia põhiobjekt on peamiselt seotud füüsikaliste suurustega:
Füüsiline kogus- üks füüsikalise objekti, nähtuse, protsessi omadusi, mis on kvalitatiivselt ühine paljudele füüsilistele objektidele, kuid erineb kvantitatiivselt.
Füüsikalist suurust, millele definitsiooni järgi omistatakse ühega võrdne arvväärtus, nimetatakse füüsikalise suuruse ühik.
Seal on põhi- ja tuletatud üksused.
Füüsikalise suuruse põhiühikud valitakse suvaliselt, sõltumata muudest ühikutest (pikkusühik - meeter, massiühik - kilogramm, temperatuuriühik - kraad jne)
Nimetatakse füüsikaliste suuruste vahelist seost väljendavate valemite abil moodustatud ühikuid tuletatud ühikud. Sel juhul väljendatakse koguste ühikuid muude koguste ühikute kaudu. Näiteks kiiruse ühikuks on meeter sekundis (m/s), tiheduse ühikuks kilogramm ruutmeetri kohta (kg/m2).
Erinevad ühesuurused ühikud erinevad üksteisest oma suuruse poolest. Selliseid üksusi nimetatakse mitmekordsed(näiteks kilomeeter on 10 3 m, kilovatt on 10 3 W) või praktiline (näiteks millimeeter on 10 -3 m, millisekund 10 -3 s). Sellised ühikud saadakse sõltumatu või tuletatud ühiku korrutamisel või jagamisel täisarvuga, tavaliselt 10-ga.
Füüsikaliste suuruste ühikud kombineeritakse teatud põhimõttel ühikusüsteemideks. Need põhimõtted on järgmised: nad kehtestavad meelevaldselt teatud suurustele ühikud, nn põhiühikud ja kasutades valemeid läbi põhivalemite, saadakse kõik antud mõõtmispiirkonna tuletatud ühikud. Teatud suuruste süsteemiga seotud ja aktsepteeritud põhimõtete kohaselt moodustatud põhi- ja tuletatud ühikute kogum on füüsikalise suurusjärgu ühikute süsteem.
Erinevate mõõtmisvaldkondade ühikusüsteemide mitmekesisus tekitas teadus- ja majandustegevuses raskusi nii üksikutes riikides kui ka rahvusvahelises mastaabis. Seetõttu tekkis vajadus luua ühtne ühikute süsteem, mis hõlmaks suurusühikuid kõigi füüsikaharude kohta.
Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem koosneb seitsmest põhiühikust, kahest lisaühikust ja vajalikust arvust tuletatud ühikutest.
Peamised on järgmised:
Pikkuse ühik on meeter – tee pikkus, mille valgus läbib vaakumis 1/299792458 sekundis;
Massiühik on kilogramm – mass, mis on võrdne kilogrammi rahvusvahelise prototüübi massiga;
Ajaühik – sekund – 9192631770 kiirgusperioodi kestus, mis vastab tseesium-133 aatomi põhioleku ülipeenstruktuuri kahe taseme üleminekule väliste väljade häirete puudumisel;
Elektrivoolu tugevuse ühik on amper - konstantse voolu tugevus, mis läbides vaakumis kahte paralleelset lõpmatu pikkusega ja tühiselt väikese ringikujulise ristlõikega juhti, mis asuvad üksteisest 1 m kaugusel, luua nende juhtide vahel jõud, mis on võrdne 2-ga. 10–7 N pikkuse meetri kohta;
Termodünaamilise temperatuuri ühik kelvin on osa vee kolmikpunkti termodünaamilisest temperatuurist. Lubatud on ka Celsiuse skaala kasutamine;
Aine koguseühik - mool - on aine kogus süsteemis, mis sisaldab sama arvu struktuurielemente kui 0,012 kg kaaluvas süsinik-12 nukliidis sisalduvaid aatomeid;
Valgustugevuse ühikuks on kandela - sagedusega 540-10 12 Hz monokromaatilist kiirgust kiirgava allika valgustugevus antud suunas, mille energiatugevus selles suunas on 1/683 W/sr.
Esimesed kolm ühikut (meeter, kilogramm, teine) võimaldavad moodustada tuletisühikuid mehaaniliste ja akustiliste suuruste mõõtmiseks. Lisades neile neljanda ühiku, kelvini, saab moodustada tuletisühikuid termiliste suuruste mõõtmiseks.
Mõõtühikud (meeter, kilogramm, sekund, amper) on tuletatud ühikute moodustamise aluseks elektri-, magnet- ja ioniseeriva kiirguse mõõtmise valdkonnas. Ühikumooli kasutatakse ühikute moodustamiseks füüsikalis-keemiliste mõõtmiste valdkonnas.
Täiendavad üksused on:
Lamenurga üksus- radiaan ja täisnurga ühik- steradiaane kasutatakse nurksuurustega seotud tuletisühikute moodustamiseks (näiteks nurkkiirus, valgusvoog jne).
MÕÕTMISKAALUD
Nime skaala- see on kvalitatiivne, mitte kvantitatiivne skaala; see ei sisalda nulli ega mõõtühikuid (näiteks värviskaala).
Selliseid skaalasid kasutatakse selliste objektide klassifitseerimiseks, mille omadused ilmnevad ainult seoses samaväärsusega (vastavus või mittevastavus). Neid omadusi ei saa pidada füüsikalisteks suurusteks, seetõttu ei ole seda tüüpi kaalud PV-kaalud. Skaalade nimetamisel toimub hindamine inimese meeli kasutades, adekvaatseim tulemus on see, mille valib enamik eksperte. Kuna neid skaalasid iseloomustavad ainult samaväärsussuhted, ei sisalda need nulli, enam-vähem ja mõõtühikute mõisteid.
Järjestusskaala - iseloomustab mõõdetava suuruse väärtust punktides (näiteks maavärina skaala; tuulejõud jne).
See on monotoonselt muutuv ja võimaldab meil luua "rohkem - vähem" seoseid seda omadust iseloomustavate suuruste vahel. Null on olemas või ei eksisteeri, kuid mõõtühikuid on põhimõtteliselt võimatu kasutusele võtta, kuna nende jaoks pole proportsionaalsuse seost kehtestatud ja vastavalt sellele on võimatu hinnata, mitu korda on mingi omaduse enam-vähem konkreetsed ilmingud.
Intervallskaala- on tingimusliku nullväärtusega ja intervallid määratakse kokkuleppel (näiteks ajaskaala, pikkuse skaala).
Need kaalud on tellimuskaalude edasiarendus. Skaala koosneb võrdsetest intervallidest, sellel on mõõtühik ja suvaliselt valitud algus - nullpunkt. Sellised skaalad hõlmavad kronoloogia- ja temperatuuriskaalasid.
Suhteskaala - omab loomulikku nullväärtust ja mõõtühik kehtestatakse kokkuleppel, olenevalt mõõtetäpsuse nõudest (näiteks kaaluskaala).
Vormilisest vaatepunktist on see skaala loomuliku päritoluga intervallskaala. Kõik aritmeetilised toimingud on rakendatavad suhte skaalal saadud väärtustele, mis on EF mõõtmisel väga oluline.
Sõnal on kaks erinevat tähendust. Esimesel juhul peame silmas üksuse tähistuse loomist. Teises on meede vajalik parameetri ühe väärtuse taasesitamiseks.
Üldine informatsioon
Füüsikalise suuruse indikaator on mõõtmiste läbiviimiseks vajalik vahend. Seda kasutatakse kindlaksmääratud füüsiliste ühikute reprodutseerimiseks ja salvestamiseks. See võib hõlmata näiteks kaalu või takistuse mõõtmist. Kogu maailmas on mõiste "metroloogia" jaoks üks määratlus. See on teadusharu, mis uurib mõõtmisi, nende kombineerimise meetodeid, aga ka reegleid vajaliku täpsustaseme saavutamiseks. Mõiste "metroloogia" on tuletatud kreeka sõnadest, mis koos tähendavad "mõõtude uurimist".
Mõõtmiste ühtsus
On teatud registreerimisreeglid, milles näitajad registreeritakse seadusega vastu võetud ühikutes. Tulemuste vigadel on aga piirid. Nendes piirides peetakse näitajaid vastuvõetavaks. Seetõttu luuakse erinevad mõõtmised, mis erinevad kõrvalekalde astme poolest. Salvestusreeglite põhiülesanne on muuta kõik erinevates punktides, erinevatel hetkedel, erinevate instrumentide ja meetodite abil saadud tulemused ühtseks süsteemiks. Tänapäeval on vaja saada täpsemaid ja usaldusväärsemaid andmeid teaduse ja majanduse valdkondades. Seetõttu uuritakse mõõtmistüüpe nii intensiivselt. Metroloogial on suur tähtsus.
Mõõtmine. Mõõtmise tüübid
On erinevaid interakteeruvaid tehteid, mille ülesandeks on luua seoseid hinnatava suuruse ja ühikuks peetava suuruse vahel. Viimane registreeritakse mõõteseadmes. Arvväärtus on saadud andmed. Neil on ka teine nimi – füüsilise koguse näitaja. Mõõteriistad on erinevat tüüpi. Nende hulka kuuluvad seadmed ise, seadmed ja spetsiaalsed muundurid, samuti süsteemid ja paigaldised. Ka mõiste “mõõtmine” tähendus on ulatuslik. Mõõtmiste tüübid on samuti väga mitmekesised. Siiski on mõned üldised punktid. Tüübid ja neid ühendab üks struktuur. Hindamisprotseduurid koosnevad kahest etapist. Kõigepealt peate mõõdetud väärtust võrdlema võrdlusühikuga ja seejärel teisendama selle konkreetse meetodi abil soovitud vormingusse.
Muutlikkus
Erinevad ei ole ainult mõõtmiste tüübid. Selle protseduuri läbiviimiseks kasutatavate seadmete klassifikatsioon viitab ka erinevate sektsioonide olemasolule. Omaks on võetud süstematiseerimine eesmärgi järgi, nt. Ühte seadmete rühma nimetatakse eeskujulikuks ja teist - töötamiseks. Esimesed on vajalikud selleks, et kasutada neid standardina muude mõõtmiste täpsuse kontrollimisel. Töötajate hulka kuuluvad need, kes on mõeldud inimeste poolt kasutatavate konkreetsete koguste suuruse hindamiseks. Võime öelda, et sellise klassifikatsiooni tähendus ei seisne mitte instrumentide täpsuses, vaid otstarbe erinevuses. Mõõtmiseks on erinevaid vahendeid. Mõõtmise tüübid hõlmavad erimõõte, mille abil reprodutseeritakse mis tahes konkreetse suurusega väärtus.
Ühe- ja mitmeväärtuslikud meetmed. Erinevused
Samuti on ühe- ja mitmeväärtuslikud mõõdikud. Esimesed on need, mis on võimelised näitama ainult sama suurusega koguseid. Mitme väärtusega seadmete puhul on saadaval erineva suurusega jada taasesitus. Sellist mõõdet võib nimetada näiteks millimeetri joonlauaks. Samuti on unikaalseid komplekte, mis on moodustatud erinevatest mõõtekomplektidest. Nad taastavad koguste vahe- ja koguväärtused. Lisaks võivad meetmed koostoimides täita ühist tööd või igaüks tegutseda eraldi. Mõõtmiseks peate kasutama spetsiaalset seadet - võrdlusseadet. Seda vahendit mängivad sageli võrdse käega kaalud ja mõõtesild.
Kui uurida ühemõttelisi meetmeid üksikasjalikumalt, võib öelda, et need hõlmavad ka proove ja aineid, mis seda rolli mängivad. Neil on teatud koostis ja omadused. Väiksemad kõrvalekalded on vastuvõetamatud. Sellised võrdlusained võivad aidata hinnata karedust, kõvadust ja tuvastada materjalide muid omadusi. Mustrid aitavad luua punkte, mis moodustavad kaalud. Näiteks tsinki ja kulda kasutatakse siis, kui on vaja teatud temperatuur uuesti luua.
Koht
Hindamisviga liigitab kõik meetmed mitmesse järjestikusesse kategooriasse. Mõõtude endi standardist kõrvalekaldumise korral moodustatakse klassijaotus. Teatud kategooria ühikud kontrollivad mõõtevahendite vigu, mille tõttu need liigitatakse näidisteks.
Konverterid. Üldine informatsioon
Mõõteseadet, mis moodustab pärast mõõtmist saadud teabest andmeid, mida saab teisendada, salvestada ja töödelda, kuid ei võimalda sellele visuaalset juurdepääsu, nimetatakse mõõtemuunduriks. Mis on selle tegevus? Vaatame seda üksikasjalikumalt.
Ümberkujundamise olemus
Kui väärtust alles valmistatakse töötlemiseks, nimetatakse seda sisendväärtuseks. Ja saadud teavet nimetatakse "väljundiks". Muundur-võimendi on seade, mis ei muuda töödeldavate andmete füüsilist olekut ja teisendus on lineaarfunktsiooni kujul. Mõistet "võimendi" kasutatakse koos sõnaga, mis selgitab selle tegevust. Näiteks "pingevõimendi". Kui teisendamise käigus teisendatakse väärtus teiseks, saab seade oma nime uuest tähendusest - "elektromehaaniline".
Konverterite tüübid
Sõltuvalt sellest, millises seadme osas see asub, võib muundur olla esmane. See tähendab, et mõõdetud väärtus läbib seda otse. See võib olla ka edastav. Sel juhul kuvatakse väärtused pärast töötlemist. Konverter võib olla ka vahepealne. See asub esmase kõrval.
Seadmed. Üldine informatsioon
Mõõtevahendeid loetakse koguseandmete saamise vahenditeks, mis esitavad need visuaalseks kontrolliks ligipääsetavas vormingus. Olenevalt hindamise liigist ühendatakse need teatud rühmadesse. Seega on kõige levinumad seadmed, mis teostavad otsemõõtmisi. Nende eripära on see, et nad teisendavad algandmed, jätmata teavet nende algoleku kohta. On ka seadmeid, mille abil tehakse kaudseid mõõtmisi.
Võrdlusseadmed
Otsese tegevuse seadmed pole aga kõige täpsemad. See omadus on võrdlusseadme puhul palju suurem. Tema töö põhineb uuritava väärtuse mõõtmisel saadud andmete võrdlemisel juba teadaoleva infoga teiste väärtuste kohta. Seda meetodit nimetatakse "kaudseks mõõtmiseks". Nende hankimine on võimalik esialgsete andmete olemasolul. Teisisõnu moodustatakse parameetrid indikaatoritest, mis saadakse otsemõõtmise teel. Mõõtmistüüpidel on veel mitu kategooriat. Väärtuste võrdlemiseks on vaja kasutada kompensatsiooni- või sildahelaid. Esimesena tuleb võrrelda neid koguseid, millel on mingi energia või tugevus. See meetod põhineb sellel, et võrreldavad suurused ühendatakse vooluringi ja uuritakse nende avaldumist. Samal juhul, kui kogust peetakse passiivseks, see tähendab, et sellel on takistus, kasutatakse sildahelaid.
Jaotus võrdlusmeetodi järgi
Instrumentidel on uuritavate suuruste andmete lugemiseks erinevad meetodid. Seetõttu loodi spetsiaalne klassifikatsioon. Selle põhjal võime järeldada, et on olemas taasesitusseadmed, mis hõlmavad mitte ainult analoogset, vaid ka digitaalset. Teist tüüpi seade on selline, mis salvestab teavet. Analoogseadmeid peetakse kõige populaarsemaks. Nende komponent, mis vastutab loenduse pidamise eest, koosneb kahest osast. Esimene on kaal, mis on ühendatud liikuva osaga. Seadme teine element on seadme korpusega ühendatud osuti. Arvestid, mille töö põhineb digitaalsel põhimõttel, on mehaaniliste ja elektrooniliste elementide toime tulemus.
Variatsioon salvestusmeetodi järgi
Salvestusseadmete klassifikatsioon on veel üks. Näiteks salvestusseadme andmete salvestamise meetodi järgi. Seal on nii salvestusseadmeid kui ka printimisseadmeid. Esimesed pakuvad vastuvõetud ja töödeldud teavet ning koondmõõtmisi graafikute, diagrammide ja diagrammide kujul. Teisel põhimõttel töötavad salvestid toodavad oma töö tulemused paberiribale, teisendades need numbriridadeks. Väga sageli on võrdlusmudeli järgi töötavaid seadmeid, mis on kombinatsioon kõigist ülaltoodud tüüpidest, st esindavad skaala lugemise ja digitaaltehnika kombinatsiooni. Andmete salvestamist, töötlemist ja printimist saab teha nii diagrammidega graafikute kui ka digitaalsete väärtuste ja numbrite seeriatena.
Hindamist toetavad elemendid
Mõõtmiste läbiviimiseks on olemas ka abiinstrumendid ja -vahendid. Selliste seadmete eripära on see, et nad mitte ainult ei vii iseseisvalt koguste uurimist. Nad saavad reguleerida põhielemendi tööd, muutes selle tegevust teabe lugemise ajal, samuti selle töötlemise või väljastamise ajal. Täiendavate vahenditega edastatavad andmed aitavad jälgida ja muuta seadme näitu. Näiteks termomeetrite täpsemaks tööks on vaja paigaldada ka manomeetrid, mis mõõdavad välisrõhku. Lisaks saavad abiseadmed muuta arvesti tööseadeid. Seega, kui kasutate seadet niiskustasemete registreerimiseks, peate määrama vahemiku väärtused.
Seaded
On olukordi, kus täpsemate mõõtmisandmete saamiseks ühest seadmest ei piisa. Sel juhul on kokku pandud keerukad paigaldised, mis koosnevad erinevatel eesmärkidel mõeldud seadmetest. Need asuvad teatud järjestuses piiratud alal. Mõned kasutatavad seadmed muudavad koondmõõtmised üheks süsteemiks. See antakse teabe kogumise, süstematiseerimise ja töötlemise eest vastutavale vaatlejale.
Süsteemid
Mõõtesüsteemid on erineval tasemel. Erinevus selliste komplekside ja ülalkirjeldatud paigaldiste vahel seisneb selles, et neid saab hajutada laiadele territooriumidele ja edastada spetsiaalsete teabekanalite kaudu. Andmed sellistes süsteemides esitatakse kahel kujul. Üks neist on töö tulemusi uurivale reaalsele inimesele kättesaadavam. Arvuti töötleb teist.
Näitajad
On seadmeid, mille ülesanne on lugeda füüsikaliste omaduste ilminguid. Neid nimetatakse indikaatoriteks. Isegi kooli keemia kursusest teavad kõik näidustuse vahenditega seotud näitajaid. Selliseks seadmeks peetakse ka kompassinõela. Lisaks on näidikuks ka autogaasipaagi kütuse taset näitav arvesti.