Основные определения, положения и понятия в теоретической метрологии

Фундаментальные понятия величин и процессов измерений

В основе метрологии лежат следующие базовые положения.

Действительное значение физической величины - значение физической величины, полученное экспериментальным путем с допустимой погрешностью. Оно может быть близко к истинному значению и в сравнительных измерениях часто используется вместо него.

Физическая величина - одно из свойств физического объекта системы, явления или процесса, выраженное в принятых метрических единицах, общее в качественном отношении для многих физических объектов и процессов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.

Система единиц физических величин - совокупность основных и производных единиц физических величин, образованная в соответствии с принципиальными положениями определенной системы физических величин.

Единица измерения физической величины - физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице, и которая применяема для количественного выражения однородных с ней физических величин.

Значение физической величины - выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Конкретное значение физической величины является результатом ее измерения с допустимой погрешностью.

Истинное значение физической величины — значение физической величины, которое приемлемым образом на определенный момент времени характеризует в качественном и количественном отношениях соответствующую физическую величину.

Измерение физической величины - это нахождение её значений опытным путем с помощью специальных технических средств. Вместе с термином «измерение» часто используют термин «контроль», например «средства измерения и контроля».

Измерительный инструмент и прибор. В современном представлении это понятия, которые в практике часто не имеют отличия, но все же каждое из них имеет свои особенности.

Измерительным инструментом является средство измерения, которое не имеет шкалы и преобразователей и предназначено для контроля предельных размеров и (или) отклонений геометрической формы, положения поверхностей (плоскостности, параллельности, перпендикулярности и т.д.). К этой группе относятся угольники, с помощью которых определяется перпендикулярность одной поверхности по отношению к другой, и линейки, острое ребро которых прикладывается к поверхности и определяется отклонение этой поверхности от прямой линии в том месте, где прикладывается линейка.

Измерительным прибором называется средство измерения, предназначенное для получения измерительной информации. Другими словами, прибор должен иметь какое-то преобразовательное устройство, которое дает возможность определить измеряемую величину в установленных единицах измерения и выдать информацию о значении измеряемого размера. Это может быть шкала со стрелкой, цифровое отсчетное устройство, записывающее устройство или сигнальное устройство и т.д.

Все чаще стремятся отказываться от понятия «измерительный инструмент» и все измерительные средства делят на меры и измерительные приборы.

Контроль является более широким понятием, чем измерение, при котором устанавливается соответствие физических величин допускаемым предельным значениям. При нем устанавливают: превышает или нет значение размера предельных допускаемых значений (наибольшего и наименьшего предельных значений). Например, когда разделяют детали на годные и брак. При этом значение размера может оставаться неизвестным.

Часты случаи, когда измерение производится с целью контроля, т.е. находится значение измеряемого размера, затем сравнивается с допускаемыми наибольшими и наименьшими значениями и определяется годность или негодность детали.

В зависимости от отличительных признаков, имеющихся в средствах измерения, их часто классифицируют на меры, измерительный инструмент и измерительные приборы. И очень грубую терминологическую ошибку совершают, когда говорят «мерительный инструмент», «мерительный прибор», поскольку с помощью технических средств не «меряют», а «измеряют».

Метод измерения - это очень широкое понятие, которое в общем случае включает в себя совокупность приемов использования способов и средств измерения. В понятие «метод измерения» иногда включается понятие «способ», «прием» и т.д.

В зависимости от количества одновременно выявляемых размерных параметров методы и средства измерения разделяются на дифференциальные (поэлементные) и комплексные.

Дифференциальным (поэлементным) измерением называется измерение, когда, например, у детали (изделия) сложной формы измеряется в отдельности каждый из ее элементов или параметров, которые характеризуют точность детали. Например, при измерении резьбовой детали определяются отдельно значения диаметров (наружного, внутреннего и среднего), размер шага, угла наклона боковой стороны - этот вид измерений относится к дифференциальным («дифференциация» - французское слово, которое произошло от латинского и обозначает «разделение, расчленение, расслоение целого на различные части, формы и ступени»).

Комплексными измерениями называются измерения, при которых определяется влияние комплекса элементов, составляющих деталь (изделие) сложной формы, которые характеризуют точность, и выявляются эксплуатационные показатели. В этом случае выделяется действие всех элементов вместе, в их взаимосвязи между собой («комплекс» - латинское слово и обозначает «совокупность предметов, явлений или свойств, образующих одно целое»). Так, в приведенном выше примере, если для проверки резьбы, например болта, взять точно изготовленную гайку (она называется калибром) и свинчивать ее с проверяемым болтом, то при свинчивании выявляется соответствие отдельных элементов резьбы допускаемым значениям комплекса размеров резьбы болтов.

Комплексные методы и средства измерения. Чаще всего ими производится контроль. Они наиболее удобны при приемке изготовленных деталей или даже машин (приемочный контроль), поскольку позволяют оценивать свойства, близкие к эксплуатационным (если резьбовая деталь свинтилась с калибром, то есть почти полная уверенность, что с рабочей гайкой произойдет свинчивание).

Дифференциальные методы и средства измерения наиболее удобны при изготовлении деталей или даже машины, поскольку позволяют выявить, какой из элементов детали или машины вышел за пределы допускаемых значений, и даже установить причины, т.е. определить, какой параметр технологического процесса повлиял на погрешность изготовления этого параметра.

По характеру взаимодействия средств измерения с поверхностью измеряемой детали методы и средства измерения разделяются на контактные и бесконтактные.

Контактными называются измерения, при которых измерительное средство имеет механический контакт с поверхностью измеряемого объекта.

Бесконтактными называются измерения, при которых измерительное средство не имеет механического контакта с поверхностью измеряемого объекта. Типичным примером таких измерений являются измерения с помощью оптических средств при проецировании контура детали на экран для сравнения с чертежом.

По характеру взаимосвязи результатов измерения с технологическим процессом иногда производится разделение приборов на «активные» и «пассивные».

Приборами «активного» контроля называют приборы, предназначенные для измерения размеров детали в процессе ее обработки на станке и дающие информацию о необходимости изменения режимов обработки (в том числе прекращения обработки) или подналадки станка.

Приборами «пассивного» контроля называются приборы, производящие измерение и фиксирующие полученную точность обработки детали после окончания обработки.

Мерой называется средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного параметра. Например, килограммовая гиря является мерой воспроизведения массы в 1 кг. Имеются и так называемые многозначные меры, которые воспроизводят ряд одноименных величин различного размера. Простейшим примером является линейка с делениями, по которой можно воспроизвести значение мер на полную длину линейки в зависимости от делений, нанесенных на ней.

Мера физической величины - средство измерения, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.

Мера точности, погрешность результата измерения, мера -

отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины. Истинное значение величины неизвестно, его применяют только в теоретических исследованиях. На практике используют действительное значение.

Метрологическое обеспечение измерений - деятельность, направленная на создание эталонных средств измерений, а также разработку и применение метрологических правил и норм, обеспечивающих требуемое качество измерений.

Метрологическая характеристика средства измерений - характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и его погрешность.

Метрологическая аттестация средства измерений - признание метрологической службой узаконенным на основании тщательных исследований его свойств средств измерений для применения в производстве.

Размер физической величины - количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, явлению или процессу. Предполагается, что размер физической величины существует объективно (вне зависимости от того, измеряем мы эту величину или нет).

Поверка средств измерений - установление органом государственной метрологической службы (другим официально уполномоченным органом или организацией) пригодности средства измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждение их соответствия установленным обязательным требованиям.

Результат измерения физической величины (значение величины, полученное путем ее измерения) - установленное значение величины, характеризующей свойство физического объекта, представляемое действительным числом с принятой размерностью (размерность определяется выбранной единицей измерений).

Средство измерения (СИ) - техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Точность измерений - одна из характеристик измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения.

Технические измерения в применении подразумевают использование технических СИ.

Обычно под техническими измерениями понимаются измерения размеров деталей и изделий, производимых в машиностроении, в отличие от измерений свойств материала или других физических величин (температуры, давления и т.д.), хотя и они проводятся с применением технических СИ.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >