Материал: Экзамен
1. Физическая величина, единица измерения физической величины, единицы измерения SI.
Физическая величина – это измеренные свойства физических объектов и процессов, с помощью которых они могут быть изучены.
Единица физической величины - это физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице и применяемое для количественного выражения однородных физических величин.
ГОСТ 8.417 устанавливает семь основных ФВ:
Длина (метр), - Масса (килограмм), - Время (секунда), - Термодинамическая температура (кельвин), - Количество вещества (моль), - Сила света (кандела), - Сила электрического тока (ампер).
2. Основные характеристики измерений.
Выделяют следующие основные характеристики измерений:
1) метод, которым проводятся измерения; 2) принцип измерений; 3) погрешность измерений; 4) точность измерений; 5) правильность измерений; 6) достоверность измерений.
Метод измерений - это способ или комплекс способов, посредством которых производится измерение данной величины, т. е. сравнение измеряемой величины с ее мерой согласно принятому принципу измерения.
Существует несколько критериев классификации методов измерений.
1. По способам получения искомого значения измеряемой величины выделяют:
1) прямой метод (осуществляется при помощи прямых, непосредственных измерений);
2) косвенный метод.
2. По приемам измерения выделяют:
1) контактный метод измерения;
2) бесконтактный метод измерения. Контактный метод измерения основан на непосредственном контакте какой-либо части измерительного прибора с измеряемым объектом.
При бесконтактном методе измерения измерительный прибор не контактирует непосредственно с измеряемым объектом.
3. По приемам сравнения величины с ее мерой выделяют:
1) метод непосредственной оценки;
2) метод сравнения с ее единицей.
3. Принцип и метод измерения. Классификация методов измерений.
Принцип измерений — физическое явление или эффект, положенный в основу измерений.
Метод измерений — приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений.
Прямые измерения являются наиболее распространенными и служат основой для более сложных видов измерений.
Различают два метода прямых измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.
Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.
Метод непосредственной оценки (отсчёта) – метод измерений, в котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительным преобразователем (прибором) прямого действия. Прибор прямого действия – измерительный преобразователь, в котором сигнал измерительной информации движется в одном направлении с входа на выход.
Метод сравнения с мерой – метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.
4. Классификация средств измерений.
5. Классификация эталонов, составляющих эталонную базу страны.
Эталон – средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы физической величины с наивысшей точностью (для данного уровня развития измерительной техники) для передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке. Эталоны классифицируют в зависимости от метрологического назначения.
6. Классификация погрешностей.
Погрешность измерения (погрешность результата измерения) – отклонение результата измерения (х) от истинного значения измеряемой величины (Х).
Истинное значение ФВ – это значение ФВ, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую соответствующую ФВ. Поскольку Поскольку «истинное «истинное значение» значение» получить получить невозможно, то на практике его заменяют «действительным значением».
Действительное значение ФВ – это значение ФВ, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной задаче может быть использовано вместо него.
На практике при определении погрешности измерения ΔХизм используют действительное значение, в результате чего погрешность измерения определяется по формуле: Δ Хизм = Х – Хд
где Х – результат измерения; Хд – действительное значение измеряемой величины.
7. Определить основное понятие и предмет метрологии.
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов процессов с заданной точностью и достоверностью.
Три раздела метрологии:
-Теоретическая метрология - Прикладная метрология - Законодательная метрология
8. Случайные погрешности и их оценка.
???
Случайная составляющая погрешности при повторных измерениях одной и той же величины изменяется случайным образом. Обычно она является следствием одновременного действия многих независимых причин, каждая из которых в отдельности мало влияет на результат измерения. Случайные погрешности не могут быть исключены из результата измерения, но теория вероятности и математическая статистика позволяют оценить результат измерения при наличии случайных погрешностей.
9. Обработка результатов измерений.
???
https://books.ifmo.ru/file/pdf/779.pdf
10. Объект, задачи и основные принципы стандартизации.
1. Стандартизация направлена на достижение следующих целей:
1) содействие социально-экономическому развитию Российской Федерации;
2) содействие интеграции Российской Федерации в мировую экономику и международные системы стандартизации в качестве равноправного партнера;
3) улучшение качества жизни населения страны;
4) обеспечение обороны страны и безопасности государства;
5) техническое перевооружение промышленности;
6) повышение качества продукции, выполнения работ, оказания услуг и повышение конкурентоспособности продукции российского производства.
2. Цели стандартизации достигаются путем реализации следующих задач:
1) внедрение передовых технологий, достижение и поддержание технологического лидерства Российской Федерации в высокотехнологичных (инновационных) секторах экономики;
2) повышение уровня безопасности жизни и здоровья людей, охрана окружающей среды, охрана объектов животного, растительного мира и других природных ресурсов, имущества юридических лиц и физических лиц, государственного и муниципального имущества, а также содействие развитию систем жизнеобеспечения населения в чрезвычайных ситуациях;
3) оптимизация и унификация номенклатуры продукции, обеспечение ее совместимости и взаимозаменяемости, сокращение сроков ее создания, освоения в производстве, а также затрат на эксплуатацию и утилизацию;
4) применение документов по стандартизации при поставках товаров, выполнении работ, оказании услуг, в том числе при осуществлении закупок товаров, работ, услуг для обеспечения государственных и муниципальных нужд;
5) обеспечение единства измерений и сопоставимости их результатов;
6) предупреждение действий, вводящих потребителя продукции (далее - потребитель) в заблуждение;
7) обеспечение рационального использования ресурсов;
8) устранение технических барьеров в торговле и создание условий для применения международных стандартов и региональных стандартов, региональных сводов правил, стандартов иностранных государств и сводов правил иностранных государств.
11. Нормативные документы по стандартизации.
1) Государственные стандарты (ГОСТ Р);
2) стандарты отраслей (ОСТ);
3) стандарты предприятий (СТП);
4) Стандарты общественных объединений (СТО);
5) научно-технические стандарты, стандарты инженерных обществ и других общественных объединений.
12. Методы стандартизации.
симплификация
унификация;
типизация
агрегатирование
Симплификация – метод стандартизации, заключающаяся в простом сокращении числа применяемых при разработке изделия или при его производстве марок полуфабрикатов, комплектующих изделий и т.п. до количества, технически и экономически целесообразного, достаточного для выпуска изделий с требуемыми показателями качества.
Унификация – рациональное уменьшение числа типов, видов и размеров объектов одинакового функционального назначения.
Типизация – это разновидность стандартизации, заключающаяся в разработке и установлении технологических решений на основе наиболее прогрессивных методов и режимов работы.
Агрегатирование – метод создания новых машин, приборов и другого оборудования путем компоновки конечного изделия из ограниченного набора стандартных и унифицированных узлов и агрегатов, обладающих геометрической и функциональной взаимозаменяемостью.
13. Основные цели и принципы сертификации.
защита потребителя от недобросовестности изготовителя;
контроль безопасности продукции для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества;
подтверждение показателей качества продукции, заявленных изготовителями;
содействие потребителям в компетентном выборе продукции;
содействие экспорту и повышение конкурентоспособности продукции;
создание условий для деятельности организаций и индивидуальных предпринимателей на едином товарном рынке Российской Федерации, а также для участия в международном экономическом, научно-техническом сотрудничестве и международной торговле.
14. Классификация измерительных приборов электромагнитных величин.
15. Технические и метрологические характеристики средств измерений электромагнитных величин.
16. Измерения физических величин.
Измерение физической величины – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.
17. Параметры силы тока и напряжения.
Мгновенное значение — значение сигнала в определенный момент времени
Амплитудное (пиковое) значение — наибольшее мгновенное значение напряжения или силы тока за период
Среднеквадратичное значение (устар. действующее, эффективное) — корень квадратный из среднего значения квадрата напряжения или тока.
18. Электромеханические измерительные приборы.
Электромеханические приборы применяют для измерения напряжения, тока, мощности и других электрических величин в цепях постоянного и переменного тока низкой частоты. Название электроизмерительного прибора определяется его назначением. Различают вольтметры, амперметры, ваттметры, омметры, фазометры и комбинированные приборы – ампервольтметры, вольтомметры и другие.
По принципу действия электромеханические приборы делятся на приборы магнитоэлектрической, электродинамической, ферродинамической, электромагнитной, электростатической, индукционной и некоторых других систем, используемых реже. Принадлежность прибора к той или иной системе обозначается условным знаком на его шкале.
Метрологические свойства прибора характеризуют его класс точности. Он обозначается числом на шкале прибора и указывает предел приведенной погрешности прибора, выраженный в процентах.
Основой электромеханического прибора является измерительный механизм, имеющий отсчетное устройство, неподвижную и подвижную части и демпфер для успокоения собственных колебаний последней. Также прибор может содержать шунты и добавочные резисторы, расширяющие пределы измерения и размещенные в том же корпусе. На подвижную часть действует вращающий момент, возникающий под действием токов и напряжений, функционально связанных с измеряемой величиной. Для его уравновешивания используются спиральные пружины или растяжки, создающие противодействующий момент, пропорциональный углу поворота подвижной части.
19. Классификация поверочных схем.
Поверочная схема – это нормативный документ, который устанавливает соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона к рабочим средствам измерений с указанием методов и погрешности, и утвержденный в установленном порядке.
Государственная поверочная схема распространяется на все средства измерений данной ФВ, имеющиеся в стране.
Ведомственная поверочная схема распространяется на средства измерений данной ФВ, подлежащие ведомственной поверке.
Локальная поверочная схема распространяется на средства измерений данной ФВ, подлежащие поверке в отдельном органе метрологической службы.
Ведомственная и локальная поверочные схемы оформляют в виде чертежа.
20. Понятие, виды и методы поверки.
Поверка – это операция, заключающаяся в установлении пригодности средства из мерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и контроля их соответствия предъявляемым требованиям.
Основной метрологической характеристикой, определяемой при поверке средства измерений, является его погрешность. Она находится на основании сравнения поверяемого средства измерений с более точным средством измерений - рабочим эталоном.
Различают поверки: государственную, ведомственную, периодическую, независимую, внеочередную, инспекционную, комплексную, поэлементную и др.
Поверка выполняется метрологическими службами, которым дано на это право.
Поверка измерительных приборов проводится:
методом непосредственного сравнения измеряемых величин и величин, воспроизводимых образцовыми мерами соответствующего класса точности. Наибольшая разность между результатами измерения и соответствующими им размерами мер является в этом случае основной погрешностью прибора;
методом непосредственного сличения показаний поверяемого и некоторого образцового прибора при измерении одной и той же величины. Разность показаний этих приборов равна абсолютной погрешности поверяемого средства измерений.
Существуют и другие методы поверки, которые, однако, используются гораздо реже.
21. Классификация цифровых измерительных приборов.
Измерения классифицируют по разным признакам:
По характеру зависимости измеряемой величины от времени: статические и динамические.
По виду измеряемой величины: аналоговые и дискретные.
По числу измерений: однократные и с многократными наблюдениями (результат измерений получается при статистическом усреднении результатов отдельных наблюдений).
По условиям измерений: равноточные и неравноточные.
По метрологическому назначению: технические (не связаны с передачей размера единицы ФВ) и метрологические (связаны с передачей размера единицы ФВ).
По степени точности: прецизионные, высокоточные, лабораторные, точные, технические.
По выражению результата измерений: абсолютные (результат выражен в единицах ФВ) и относительные (результат выражен в децибелах).
По связи с объектом: бесконтактные и контактные.
22. Измерение мощности.
Для измерения мощности в цепях постоянного и однофазного переменного тока применяют приборы, называемые ваттметрами, для которых используют электродинамические и ферродинамические измерительные механизмы. Мощность может быть также подсчитана перемножением значений тока и напряжения, измеренных амперметром и вольтметром.
23. Классификация приборов для исследования формы, спектра и нелинейных искажений сигналов.
Для первого случая применяются осциллографы различных видов. Осциллографы можно разбить на две большие группы:
электромеханические осциллографы (представляют собой приборы с фотографической регистрацией световым лучом показаний магнитоэлектрического гальванометра специальной конструкции (практически не применяются))
Электронно-лучевые осциллографы (приборы для наблюдения и измерения параметров электрических сигналов, использующий отклонение одного или нескольких электронных лучей для получения изображения мгновенных значений функциональных зависимостей переменных величин, одной из которых обычно является время ). Основным функциональным узлом любого электронно-лучевого осциллографа является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), с помощью которой можно визуально наблюдать форму исследуемых сигналов и осуществлять измерение их параметров. Наблюдаемое на экране ЭЛТ изображение называется осциллограммой. Она может быть получена в реальном или трансформировано масштабе времени, без запоминания или с запоминанием.