Основы измерений

свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью

Теоретическая метрология занимается фундаментальными вопросами теории измерений

Прикладная метрология изучает вопросы практического применения результатов разработок теоретической и законодательной метрологии

Законодательная метрология устанавливает обязательные правовые, технические и юридические требования по применению единиц величин, эталонов, стандартных образцов, методов и средств измерений, направленные на обеспечение единства и точности измерений в интересах общества.

воспроизведения единиц величин и передача их размеров рабочим средствам измерений.

Главными задачами метрологии являются:

опытным путем с помощью специальных технических средств или, другими словами, совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины.

Величина — одно из свойств объекта (системы, явления, процесса), которое может быть выделено среди других свойств и оценено (измерено) тем или иным способом, в том числе и количественно

имеющие нормированные метрологические характеристики. Различают следующие виды средств электрических измерений:
— меры;
— электроизмерительные приборы;
— измерительные преобразователи;
— электроизмерительные установки;
— измерительные системы;
— измерительно-вычислительные комплексы.

Различают однозначные меры, многозначные меры и наборы мер.
Однозначная мера воспроизводит физическую величину одного размера; многозначная мера воспроизводит ряд одноименных величин разного размера.

информации, в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.
Электроизмерительные приборы могут быть классифицированы по различным признакам.

изменений измеряемых величин;
— цифровые приборы —  вырабатывающие дискретные сигналы измерительной информации, показания которых представлены в цифровой форме.

регистрацию показаний в той или иной форме
— показывающие и регистрирующие – обеспечивают и считывание и регистрацию.
Если регистрирующий измерительный прибор дает запись пока­заний в форме диаграммы, то такие приборы называют самопишущими.
Регистрирующий измерительный прибор, в котором предусмотрено печатание показаний в цифровой форме, называют печатающим прибором.

с суммой двух или нескольких величин, подводимых к ним по различным каналам. Примером суммирующего прибора может служить ваттметр, предназначенный для измерения суммарной мощности нескольких генераторов.
— интегрирующие  — в которых измеряемая величина интегрируется по времени или по другой независимой переменной. Примером может служить электрический счетчик энергии.

измеряемой величины, т. е. мера заранее используется в процессе изготовления прибора, например, магнитоэлектрический вольтметр. В таких приборах реализуется метод непосредственной оценки.
— приборы компенсационные  —  в них осуществляется непосредственное сравнение измеряемой величины с величиной, значение которой известно, т.е. с мерой. Примерами приборов сравнения являются мосты, потенциометры. В таких приборах реализуется метод сравнения с мерой.

к методикам калибровки, применяемые в Российской системе калибровки

Рекомендация РСК предназначена для аккредитующих органов РСК, метрологических служб юридических лиц, аккредитованных на право проведения калибровочных работ в РСК, а также для разработчиков методик калибровки, предназначенных для применения в РСК.

СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире, как в повседневной жизни, так и в науке и технике.
В настоящее время СИ принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира и почти всегда используется в области техники, даже в тех странах, в которых в повседневной жизни используются традиционные единицы.
В этих немногих странах (например, в США) определения традиционных единиц были изменены.
Официальным международным документом по системе СИ является Брошюра СИ, издающаяся с 1970 года.
С 1985 года выходит на французском и английском языках, переведена также на ряд других языков.

в систему и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы.
Производная физическая величина– это физическая величина, входящая в систему и определяемая через основные величины.

В Международной системе единиц (СИ) установлены семь основных и две дополнительных физических величины .
Это длина, масса, время, термодинамическая температура, количество вещества, сила света и сила электрического тока, дополнительные единицы - это радиан и стерадиан.

в целое число раз превышают основную единицу измерения некоторой физической величины.

Дольные единицы составляют опредёленную долю (часть) от установленной единицы измерения некоторой величины

Приставки СИ (десятичные приставки) — приставки перед названиями или обозначениями единиц измерения физических величин, применяемые для формирования кратных и дольных единиц, отличающихся от базовой в определённое целое, являющееся степенью числа 10, число раз. Десятичные приставки служат для сокращения количества нулей в численных значениях физических величин. Рекомендуемые для использования приставки и их обозначения установлены Международной системой единиц (СИ). ГОСТ 8.417-2002, регламентирующий применение СИ в России

использования приставок

Приставки следует писать слитно с наименованием единицы или, соответственно, с её обозначением.
Использование двух или более приставок подряд (напр., микромиллифарад) не разрешается.
Обозначения кратных и дольных единиц исходной единицы, возведенной в степень, образуют добавлением соответствующего показателя степени к обозначению кратной или дольной единицы исходной единицы, причём показатель означает возведение в степень кратной или дольной единицы (вместе с приставкой). Пример: 1 км² = (10³ м)² =106 м² (а не 10³ м²). Наименования таких единиц образуют, присоединяя приставку к наименованию исходной единицы: квадратный километр (а не кило-квадратный метр).
Если единица представляет собой произведение или отношение единиц, приставку, или её обозначение, присоединяют, как правило, к наименованию или обозначению первой единицы

измерений от номинальных, влияющие на погрешности результатов измерений (создающие так называемые инструментальные ошибки измерений)

Погрешность результата измерения - отклонение результата измерения от действительного (истинного) значения измеряемой величины

упрощениями, допущенными при измерениях. Так, она возникает из-за использования приближенных формул при расчете результата или неправильной методики измерений. Выбор ошибочной методики возможен из-за несоответствия (неадекватности) измеряемой физической величины и ее модели. Причиной методической погрешности может быть не учитываемое взаимное влияние объекта измерений и измерительных приборов или недостаточная точность такого учета. Например, методическая погрешность возникает при измерениях падения напряжения на участке цепи с помощью вольтметра, так как из-за шунтирующего действия вольтметра измеряемое напряжение уменьшается. Механизм взаимного влияния может быть изучен, а погрешности рассчитаны и учтены.

Инструментальная погрешность обусловлена несовершенством применяемых средств измерений.
Причинами ее возникновения являются неточности, допущенные при изготовлении и регулировке приборов, изменение параметров элементов конструкции и схемы вследствие старения. В высокочувствительных приборах могут сильно проявляться их внутренние шумы.

то есть при измерении постоянных величин после завершения переходных процессов в элементах приборов и преобразователей. Статическая погрешность средства измерений возникает при измерении с его помощью постоянной величины. Если в паспорте на средства измерений указывают предельные погрешности измерений, определенные в статических условиях, то они не могут характеризовать точность его работы в динамических условиях

Динамическая погрешность измерений - погрешность результата измерений, свойственная условиям динамического измерения. Динамическая погрешность появляется при измерении переменных величин и обусловлена инерционными свойствами средств измерений. Динамической погрешностью средства измерений является разность между погрешностью средства измерений в динамических условиях и его статической погрешностью, соответствующей значению величины в данный момент времени. При разработке или проектировании средства измерений следует учитывать, что увеличение погрешности измерений и запаздывание появления выходного сигнала связаны с изменением условий

изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины

Причины систематических составляющих погрешности измерения :
отклонение параметров реального средства измерений от расчетных значений, предусмотренных схемой;
неуравновешенность некоторых деталей средства измерений относительно их оси вращения, приводящая к дополнительному повороту за счет зазоров, имеющихся в механизме;
упругая деформация деталей средства измерений, имеющих малую жесткость, приводящая к дополнительным перемещениям;
погрешность градуировки или небольшой сдвиг шкалы;
неточность подгонки шунта или добавочного сопротивления, неточность образцовой измерительной катушки сопротивления;
неравномерный износ направляющих устройств для базирования измеряемых деталей;
износ рабочих поверхностей, деталей средства измерений, с помощью которых осуществляется контакт звеньев механизма;
усталостные измерения упругих свойств деталей, а также их естественное старение;
неисправности средства измерений.

Случайной погрешностью называют составляющие погрешности измерений, изменяющиеся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величин

величины. Абсолютная погрешность измеряется в тех же единицах измерения, что и сама величина, в расчетах её принято обозначать греческой буквой - ∆. 

Относительная погрешность — отношение абсолютной погрешности к тому значению, которое принимается за истинное. Относительная погрешность является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах, в расчетах обозначается буквой - δ.

Приведённая погрешность — погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона. Вычисляется по формуле
где Xn — нормирующее значение, которое зависит от типа шкалы измерительного прибора и определяется по его градуировке:
Приведённая погрешность является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах.

длины и с постоянной ценой деления;
неравномерная шкала — это шкала с делениями непостоянной длины и с непостоянной ценой деления

Основное рабочее поле прибора - шкала

По признаку направления градуирования:
прямая шкала градуирована слева направо, т.е. нуль на шкале рас­положен слева
обратная шкала градуирована справа налево, т.е. нуль на шкале расположен справа

 По положению нуля на шкале и направлению движения стрелки индикатора:
односторонняя шкала — это шкала, стрелка индикатора которой при измерении отклоняется только в одну сторону от нуля;
двухсторонняя шкала — это шкала, стрелка индикатора при измерении которой отклоняется как влево, так и вправо от нуля. Причем отклонение влево от нуля дает отрицательные значения измеряемой величины, а отклонение вправо — положительные;
безнулевая шкала — это шкала, на которой отсутствует нулевая отметка