Метрология, стандартизация и сертификация

Сухарев А.А.

Метрология, стандартизация и сертификация

В инфокоммуникациях

 

(Модуль 1)

 

Электронное учебное пособие

 

 

 

 

 

 

УДК [006.91+006.01+006.06]: 621.39 (075.4)

 

Сухарев, А.А. Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях: Электронное учебное пособие. Модуль 1 / А.А.Сухарев. – Казань, 2013.

 

Электронное учебное пособие предназначено для методического обеспечения самостоятельной работы студентов заочной формы обучения, обучающихся по направлению 210700 Инфокоммуникационные технологии и системы связи. Модуль 1 содержит ссылки на актуальные нормативно–методические документы, комментарии и пояснения по разделу метрология.

 

 

В оформлении титульного листа использованы изображения публичного эталона метра и эталона килограмма

 

 

 

Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях

(Модуль 1)

 

Сухарев А.А.

 

Содержание

 

Содержание. 3

Соглашения и сокращения. 4

Введение. 5

Физические величины и шкалы измерений. 6

Литература и задание на самостоятельную работу. 6

Международная система единиц СИ (SI). 8

Литература и задание на самостоятельную работу. 8

Виды и методы измерений. 11

Литература и задание на самостоятельную работу. 11

Основы обеспечения единства измерений. 13

Литература и задание на самостоятельную работу. 13

Погрешности измерений. 19

Литература и задание на самостоятельную работу. 19

Общие сведения о средствах измерений. 22

Литература и задание на самостоятельную работу. 22

Электрический сигнал и его формы.. 26

Литература и задание на самостоятельную работу. 26

Методы и средства измерений неэлектрических величин. 29

Литература и задание на самостоятельную работу. 29

Цифровые измерительные приборы.. 31

Литература и задание на самостоятельную работу. 31

Информационно-измерительные системы и информационно-вычислительные комплексы.. 32

Литература и задание на самостоятельную работу. 32

Библиографический список. 34

Литература. 34

Законодательная база. 34

Нормативно-методические документы.. 34

Справочная информация, доступная в сети общего пользования. 34

 

Соглашения и сокращения

 

В данном электронном учебном пособии использованы следующие образцы оформления

(соглашения):

Заголовок – название раздела или дидактической единицы,

Заголовок – название подраздела,

XXX.pdf или XXX.pdf – гиперссылка на используемый документ в формате pdf

(требуется программа – просмотрщик формата pdf, для перехода к выбранному файлу

необходимо нажать Ctrl и кликнуть ссылку),

текст – содержательная часть текста,

текст в рамке

– цитата из методического или нормативного документа,

(текст в скобках) – синоним или дополнение к тексту,

текст курсивом – пример, пояснение или комментарий.

Сокращения, не указанные в тексте:

РФ – Российская Федерация (Российской Федерации),

ФЗ – Федеральный Закон.

Международный прототип килограмма

 

 

Введение

 

Учебный курс «Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях» входит в базовую часть профессионального цикла основной образовательной программы подготовки бакалавров направления Инфокоммуникационные технологии и системы связи. Он предназначен для ознакомления студентов с основами обеспечения единства измерений и технического регулирования. В процессе изучения этого курса у студентов должен быть сформирован набор общекультурных и профессиональных компетенций, необходимый для успешного решения профильных задач в будущей профессиональной деятельности. Важную часть такого процесса изучения (особенно для заочной формы обучения) играет самостоятельная учебная работа студента. Данное учебное пособие играет роль руководства по такой самостоятельной работе. Оно не заменяет, а дополняет учебную литературу (по учебному курсу) действующими законодательными и нормативно–методическими документами и актуальными комментариями, обеспечивая успешное усвоение материала, разделенного на типовые дидактические единицы (темы). Часть учебного материала изучается в процессе выполнения контрольного задания, практических и лабораторных работ. Особенностью данного учебного пособия является использование специальных электронных форм структурирования и представления учебного материала: таблицы содержания, схемы документа, гиперссылок в тексте (без необходимости подключения к сети Internet).

 

 

Виды и методы измерений

Литература и задание на самостоятельную работу

 

1. РМГ 29-99 Рекомендации по межгосударственной стандартизации. Метрология. Основные термины и определения. Нормативная база\РМГ 29-99.pdf

 

На основе рекомендованной литературы, см. выше, проработать изучаемую дидактическую единицу, обратив особое внимание на …

 

Классификация видов измерений   5.1 измерение (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. 5.2 равноточные измерения: Ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях с одинаковой тщательностью. 5.3 неравноточные измерения: Ряд измерений какой-либо величины, выполненных различающимися по точности средствами измерений и (или) в разных условиях. 5.4 однократное измерение: Измерение, выполненное один раз. 5.5 многократное измерение: Измерение физической величины одного и того же размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, т.е. состоящее из ряда однократных измерений. 5.6 статическое измерение: Измерение физической величины, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения. 5.7 динамическое измерение: Измерение изменяющейся по размеру физической величины. 5.8 абсолютное измерение: Измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант. 5.9 относительное измерение: Измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную. 5.10 прямое измерение: Измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно. 5.11 косвенное измерение: Определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других … величин, функционально связанных с искомой величиной. 5.12 совокупные измерения: Проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях. 5.13 совместные измерения: Проводимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для определения зависимости между ними. 5.14 наблюдение при измерении (наблюдение): Операции, проводимые при измерении и имеющие целью своевременно и правильно произвести отсчет. 5.15 отсчет показаний … (отсчет): Фиксация значения величины или числа по показывающему устройству средства измерений в заданный момент времени. 5.21 вид измерений: Часть области измерений, имеющая свои особенности и отличающаяся однородностью измеряемых величин.   РМГ 29-99 Реком. по межгосудар. стандартизации. Метрология. Основные термины и определения

 

Альтернативное определение: Измерение – это результат сравнения искомой величины с однородной величиной, принятой за единицу.

 

По точности результатов измерения подразделяют на равноточные и неравноточные.

По количеству операций сравнения (количеству измерительной информации) измерение может быть однократным и многократным.

По времени проведения (характеру изменения получаемой информации) измерение может быть статическим и динамическим.

По использованному способу сравнения или представления искомой и образцовой величин (отношению к основным единицам) измерение может быть абсолютным и относительным.

По способу получения (измерительной) информации измерения бывают прямыми, косвенными, совокупными и совместными.

Измерения также подразделяются по точности на лабораторные (метрологические, эталонные) и технические; или на измерения максимально возможной, высочайшей, очень высокой, высокой, средней и низкой точности.

 

Методы измерений   7.1 принцип измерений: Физическое явление или эффект, положенное в основу измерений. 7.2 метод измерений: Прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. 7.11 методика выполнения измерений (методика измерений): Установленная совокупность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с гарантированной точностью в соответствии с принятым методом. 7.3 метод непосредственной оценки: Метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений. 7.4 метод сравнения с мерой (метод сравнения): Метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. 7.5 нулевой метод измерений (нулевой метод): Метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля. 7.6 метод измерений замещением (метод замещения): Метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины. 7.7 метод измерений дополнением (метод дополнения): Метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению. 7.8 дифференциальный метод измерений (дифференциальный метод): Метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами. 7.9 контактный метод измерений (контактный метод): Метод измерений, основанный на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения. 7.10 бесконтактный метод измерений (бесконтактный метод): Метод измерений, основанный на том, что чувствительный элемент средства измерений не приводится в контакт с объектом измерения.   РМГ 29-99 Реком. по межгосудар. стандартизации. Метрология. Основные термины и определения

 

Переход в начало Содержание

 

 

Погрешности измерений

Литература и задание на самостоятельную работу

1. РМГ 29-99 Рекомендации по межгосударственной стандартизации. Метрология. Основные термины и определения; Нормативная база\РМГ 29-99.pdf

2. МИ 1317-2004 Рекомендация ГСИ. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров; Нормативная база\МИ 1317-2004.pdf

3. Р 50.2.038-2004 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей. Оценивание погрешностей и неопределенности результата измерений. Нормативная база\Р 50.2.038-2004.pdf

 

На основе рекомендованной литературы, см. выше, проработать изучаемую дидактическую единицу, обратив особое внимание на …

 

Погрешности измерений   9.1 погрешность измерения (погрешность результата измерения): Отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины. Истинное значение является теоретической абстракцией, на практике вместо него используют действительное значение величины. Вместо термина погрешность измерения не рекомендуется использовать его синоним ошибка измерения. или , где – погрешность, х – результат измерения, – истинное значение, – действительное значение. Иногда используют представление погрешности без учета ее знака (по модулю). 9.2 (систематическая погрешность) систематическая погрешность измерения: Составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. При известной (оцененной) систематической погрешности исправленный результат равен . 9.3 инструментальная погрешность (инструментальная погрешность измерения): Составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью применяемого средства измерений. 9.4 погрешность метода (погрешность метода измерений): Составляющая … погрешности измерений, обусловленная несовершенством принятого метода измерений. 9.5 погрешность (измерения) из-за изменений условий измерения: Составляющая … погрешности измерения, являющаяся следствием неучтенного влияния отклонения в одну сторону какого-либо из параметров, характеризующих условия измерений, от установленного значения. По условиям проведения измерений погрешности разделяют на основные и дополнительные. 9.6 субъективная погрешность (субъективная погрешность измерения): Составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная индивидуальными особенностями оператора. 9.7 неисключенная систематическая погрешность (НСП): Составляющая погрешности результата измерений, обусловленная погрешностями вычисления и введения поправок на влияние систематических погрешностей или систематической погрешностью, поправка, на действие которой не введена вследствие ее малости. Характеризует неисключенные остатки систематической погрешности. Границы НСП при небольшом числе слагаемых (не более трех) вычисляют по формуле , где – граница i-й составляющей НСП. При большем числе составляющих , где – коэффициент зависимости отдельных составляющих НСП от выбранной доверительной вероятности (при ). 9.8 случайная погрешность (случайная погрешность измерения): Составляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины. 9.9 абсолютная погрешность (абсолютная погрешность измерения): Погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины. 9.11 относительная погрешность (относительная погрешность измерения): Погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному или измеренному значению измеряемой величины. Выражают в долях или %: или , где – погрешность, х – результат измерения. 9.12 рассеяние результатов (рассеяние результатов в ряду измерений): Несовпадение результатов измерений одной и той же величины в ряду равноточных измерений, как правило, обусловленное действием случайных погрешностей. Оценками рассеяния могут быть: размах, средняя арифметическая погрешность (по модулю), среднее квадратическое отклонение (СКО), средняя квадратическая погрешность (СКП), стандартное отклонение, доверительные границы погрешности (доверительная погрешность). 9.13 размах (размах результатов измерений): Оценка рассеяния результатов единичных измерений физической величины, образующих ряд (или выборку из п измерений), вычисляемая по формуле , где и – наибольшее и наименьшее значения физической величины в данном ряду измерений. Среднее квадратическое отклонение (СКО) погрешности еще называют средней квадратической погрешностью (СКП). СКП и СКО являются одинаковой оценкой рассеяния результатов измерений. 9.14 средняя квадратическая погрешность наблюдения (СКП наблюдения): Оценка рассеяния единичных результатов измерений в ряду равноточных измерений одной и той же физической величины около среднего их значения, вычисляемая по формуле , где – среднее арифметическое значение измеряемой величины из п единичных результатов, а – результат -го единичного измерения. 9.15 средняя квадратическая погрешность измерения с многократными наблюдениями (СКП результата измерений среднего арифметического): Оценка случайной погрешности среднего арифметического значения результата измерений одной и той же величины в данном ряду измерений, вычисляемая по формуле , где S – средняя квадратическая погрешность измерения с n- кратными наблюдениями, полученная из ряда равноточных измерений. 9.16 доверительные границы (доверительные границы погрешности): Наибольшее и наименьшее значения погрешности измерений, ограничивающие интервал, внутри которого с заданной вероятностью находится искомое (истинное) значение погрешности результата измерений. Доверительные границы в случае нормального закона распределения вычисляются как или , где и – средние квадратические погрешности, соответственно, единичного и среднего арифметического результатов измерений; t – коэффициент, зависящий от доверительной вероятности Р () и числа наблюдений . 9.17 поправка: Значение величины, вводимое в неисправленный результат измерения с целью исключения составляющих систематической погрешности. 9.19 точность измерений (точность результата измерений): Одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Чем меньше погрешность измерения, тем больше его точность. 9.20 неопределенность (неопределенность измерений): Параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий рассеяние значений, которые можно приписать измеряемой величине. 9.21 погрешность метода поверки: Погрешность применяемого метода передачи размера единицы при поверке. 9.22 погрешность градуировки (погрешность градуировки средства измерений): Погрешность действительного значения величины, приписанного той или иной отметке шкалы средства измерений в результате градуировки. 9.23 погрешность воспроизведения (погрешность воспроизведения единицы физической величины): Погрешность результата измерений, выполняемых при воспроизведении единицы физической величины. Погрешность воспроизведения эталона обычно указывают в виде ее составляющих: неисключенной систематической погрешности; случайной погрешности; нестабильности за год. 9.24 погрешность передачи размера единицы (погрешность передачи размера единицы физической величины): Погрешность результата измерений, выполняемых при передаче размера единицы. 9.25 статическая погрешность (статическая погрешность измерений): Погрешность результата измерений, свойственная условиям статического измерения. 9.26 динамическая погрешность (динамическая погрешность измерений): Погрешность результата измерений, свойственная условиям динамического измерения. 9.27 промах (грубая погрешность): Погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных результатов этого ряда. 9.28 предельная погрешность (предельная погрешность измерения): Максимальная погрешность измерения (плюс, минус), допускаемая для данной измерительной задачи. Во многих случаях за предельную погрешность принимают значение . 9.29 погрешность измерения (погрешность результата однократного измерения): Погрешность одного измерения (не входящего в ряд; измерений), оцениваемая на основании известных погрешностей средства и метода измерений в данных условиях (измерений). 9.30 суммарная погрешность результата (суммарная средняя квадратическая погрешность результата измерения): Погрешность результата измерений (состоящая из суммы случайных и неисключенных систематических погрешностей, принимаемых за случайные), вычисляется по формуле , где – средняя квадратическая погрешность суммы неисключенных систематических погрешностей при равномерном распределении (принимаемых за случайные). Доверительные границы суммарной погрешности могут быть вычислены по формуле , где ; – граница суммы неисключенных систематических погрешностей результата измерений; – доверительная граница погрешности результата измерений.   РМГ 29-99 Реком. по межгосудар. стандартизации. Метрология. Основные термины и определения

 

Форма представления результата измерения   9.1 Форма представления результатов однократных измерений должна соответствовать МИ 1317. 9.2 При симметричной доверительной погрешности результат однократного измерения представляют в форме ; ± ; или ; , или ; . Значение результата измерения должно оканчиваться цифрами того же разряда, что и значение погрешности или расширенной неопределенности для уровня доверия. Здесь — результат однократного измерения; — доверительные границы суммарной погрешности результата измерений для доверительной вероятности ; — расширенная неопределенность для уровня доверия .   Р 50.2.038-2004 Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей …

 

Переход в начало Содержание

 

 

Библиографический список

Литература

 

1. Дворяшин Б.В. Метрология и радиоизмерения: Учеб. пособие.– М.: Академия, 2005.– 304 с.

2. Парахуда Р.Н., Литвинов Б.Я. Информационно-измерительные системы: Письменные лекции.– СПб.: СЗТУ, 2002.– 74 c.

статьи журнал Электронные компоненты №2 за 2003 год:

3. Звонарев Е. Коммерческая классификация датчиков физических величин // Электронные компоненты №2 за 2003 год.– С.9-12.

4. Зыбайло А. Датчики положения // Электронные компоненты №2 за 2003 год.– С.87-93.

5. Игнатьева Н. Датчики газа фирмы Figaro // Электронные компоненты №2 за 2003 год.– С.98-102.

6. Игнатьева Н. Пьезоэлектрические датчики фирмы Murata // Электронные компоненты №2 за 2003 год.– С.83-85.

7. Кривченко Т., Чепурин И. Полупроводниковые датчики компании Motorola // Электронные компоненты №2 за 2003 год.– С.43-49.

8. Разработчики и производители датчиков: Обзор // Электронные компоненты №2 за 2003 год.– С.13-21.

Законодательная база

 

1. ФЗ 102 от 26.06.2008 Закон Российской Федерации: Об обеспечении единства измерений.

Сухарев А.А.

Метрология, стандартизация и сертификация

В инфокоммуникациях

 

(Модуль 1)

 

Электронное учебное пособие

 

 

 

 

 

 

УДК [006.91+006.01+006.06]: 621.39 (075.4)

 

Сухарев, А.А. Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях: Электронное учебное пособие. Модуль 1 / А.А.Сухарев. – Казань, 2013.

 

Электронное учебное пособие предназначено для методического обеспечения самостоятельной работы студентов заочной формы обучения, обучающихся по направлению 210700 Инфокоммуникационные технологии и системы связи. Модуль 1 содержит ссылки на актуальные нормативно–методические документы, комментарии и пояснения по разделу метрология.

 

 

В оформлении титульного листа использованы изображения публичного эталона метра и эталона килограмма