Метрология, основные понятия

02.09.18
лекция
Название предмета:Метрология, стандартизация и сертификация в
Лекцию читает доцент, к.т.н., Морокина Галина Сергеевна
-25`C

02.09.18
лекция
Ш. Монтескье
Наиболее совершенно то, что достигает своих целей
с наименьшими издержками.

02.09.18
лекция
Литература
1. И.Ф. Шишкин. Теоретическая метрология. Ч.1. Общая теория измерений. Учебное пособие. СПб. Из-во СЗТУ. 2008. 189 с.
2. В.В. Окрепилов. Основы метрологии. Учебник. СПб. –ГУАП, 2008.- 380 с.
3. Федотов А.И., Лисин С.К. Морокина Г.С. Теория измерений (учебное пособие). Спб. Из-во Политехнического университета, 2013, 324 с
4.К.Б. Клаассен. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике. Пер. с англ. М.:Постмаркет.2002.-357 с.

02.09.18
лекция
Литература ( продолжение)
5.В.В.Лячнев, Т.Н.Сирая, Л.И.Довбета. Основы теории измерений физических величин.Учебн. пособие. Изд-во СПбЭТУ «ЛЭТИ», 2004, 310 с.
6.В.Н. Аначенко, Л.А. Гофман. Теория измерений. Учебн. Пособие. Ростов н/Д. Издательский центр ДГТУ, 2002, 214 с.(www.dstu.edu.ru)
7. Морокина Г.С., Умбетов У.У. Основы проектирования приборов и информационно-измерительных систем. Учебное пособие. Из-во «Формат-Принт» ТИГУ РК, 2015, 168 c.
8. Кремчеев, Э. А. Метрология, практические основы стандартизации и сертификации : учеб. пособие и практикум / Э.А.Кремчеев, Д.А.Кремчеева. - СПб. : Экспертные решения, 2017.-204с. 204 с.

Лекция 1
Метрология, основные понятия
02.09.18
лекция

Что такое метрология?
02.09.18
лекция
Отраслью науки, изучающей измерения, является метрология. Слово "метрология" образовано из двух греческих слов: метрон - мера и логос - учение. Дословный перевод слова "метрология" - учение о мерах. Долгое время метрология оставалась в основном описательной наукой о различных мерах и соотношениях между ними. С конца 19-го века благодаря прогрессу физических наук метрология получила существенное развитие. Большую роль в становлении современной метрологии как одной из наук физического цикла сыграл Д. И. Менделеев, руководивший отечественной метрологией в период 1892 - 1907 гг.

Метрология (от греч. "метрон" - мера и "логос" - учение) - это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения единства и требуемой точности измерений.
Метрология
Метрология
Теоретическая
Теоретическая
занимается вопросами фундаментальных исследований, созданием системы единиц измерений, физических постоянных, разработкой новых методов измерения
занимается вопросами практического применения в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований в рамках метрологии
включает совокупность взаимообусловленных правил и норм, направленных на обеспечение единства измерений, которые возводятся в ранг правовых положений, имеют обязательную силу и находятся под контролем государства.

В соответствии с ГОСТ 16263-70 «Метрология. Термины и определения»
Метрология–это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Единство измерений - такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.
02.09.18
лекция

Основные понятия, которыми оперирует метрология, следующие:
- физическая величина;
- единица физической величины;
- система единиц физических величин;
- размер единицы физической величины (передача размера единицы физической величины);
- средства измерений физической величины;
- эталон;
- образцовое средство измерений;
- рабочее средство измерений;
- измерение физической величины;
- метод измерений;
- результат измерений;
- погрешность измерений;
- метрологическая служба;
- метрологическое обеспечение и т. д.
02.09.18
лекция

Точность измерений
Точность измерений характеризуется близостью их результатов к истинному значению измеряемой величины.
Точность – величина, обратная погрешности (о ней речь пойдет ниже).
02.09.18
лекция

Формально-логические принципы построения мира

02.09.18
лекция
Лекция №
Основные положения теории измерений
Измерительные сигналы, помехи и возмущения. Условия измерений.

02.09.18
лекция
Три подхода к теории измерений
1. репрезентационной теории измерений (РТИ),
алгоритмической теории измерений (АТИ)
информационной теории измерений. Эти теории относятся к различным этапам измерения.

02.09.18
лекция
Репрезентационная теория измерений
в РТИ освещается постановочный этап измерений: построения шкалы величины, введению представления о величине.
Не представлены другие этапами измерения.
Недостатки - РТИ не раскрывается понятие погрешности.
__________________________________
*Пфанцагль И. Теория измерений./Пер. с англ. –М.Мир,1976.

02.09.18
лекция
Алгоритмическая теория измерений
В алгоритмической теории измерений дается формализованное описание только аналого-цифрового преобразователя - одного этапа измерительного эксперимента.
-----------------------------------------
*Стахов А.П.Введение в алгоритмическую теорию измерения.-М.:1977 г.

02.09.18
лекция
Информационная теория измерений
В информационной теории рассматривается один из этапов эксперимента - передача сигнала измерительной информации от первичного преобразователя к наблюдателю.
----------------------------------------------
*Кавалеров Г.И., Мандельштам С.М.
Введение в информационную теорию измерений.: Энергия, 1974.

02.09.18
лекция
Аксиомы теории измерений

02.09.18
лекция
1-я аксиома ТИ
между состояниями данной характеристики и между значениями соответствующих величин существует отношение изоморфности

02.09.18
лекция
2 -я аксиома ТИ
отображение состояния данной характеристики в образ состояния неоднозначно: это отображение точки в отдельное множество

02.09.18
лекция
3-я аксиома ТИ
неоднозначность отображения состояния в образ состояния, реализованного с помощью измерительного средства, можно установить на основе математической модели, описывающей метрологические качества этого средства

02.09.18
лекция
4 -я аксиома ТИ
сформированный образ действительности соотносится с некоторыми условно установленными эталонными состояниями (состояниями сравнения)

02.09.18
лекция
Формально-логические принципы создания образов реального мира
Различают две формы познания:
чувственное и логическое.
Основа чувственного и логического познания – наблюдения и эксперименты.

02.09.18
лекция
Что такое измерение?
Измерение есть акт познания действительности, причем результат измерения должен удовлетворять требованиям объективной истины.

02.09.18
лекция
Объект измерения
Объектом измерения является какая-либо избранная характеристика определенного предмета или явления, составляющего фрагмент действительности.
Эта характеристика выражается различными состояниями характеристики

Модeль познаваемого объекта

ФРАГМЕНТ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТИ И ЕГО ОБРАЗ В СФЕРЕ АБСТРАКЦИИ

Реальность и абстракция

02.09.18
лекция
Образ действительности
Образом действительности является такое отображение,
что для всех элементов множества существует обратное отображение*
причем это условие выполняется для всех элементов множества .

Определение образа действительности

02.09.18
лекция
Определение Образа действительности
Образом действительности является отображение

02.09.18
лекция
Продолжение 1

02.09.18
лекция
Продолжение 2

02.09.18
лекция
Продолжение 3
b=f (a) такое, что для всех элементов множества существует обратное отображение*

02.09.18
лекция
Продолжение 4
причем выполняется условие
для всех элементов
множества .

02.09.18
лекция
АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ПРОЦЕДУРЫ
Сложная познавательная и экспериментальная процедура.
Измерение в общем случае может быть представлено в виде совокупности определенным образом взаимосвязанных элементов.

02.09.18
лекция
Элементы измерения
Измерительная процедура состоит из:
физической величины
единицы физической величины
средства измерений
метода измерений
результата измерения
погрешности результата измерения

02.09.18
лекция
Перечисленные элементы измерения разнородны по природе
в частности, одни из них относятся к реальному миру,
а другие - к знаниям о реальных объектах. (
Т.Е. эмпирические (вещественные) и теоретические (модельные) элементы измерения

02.09.18
лекция
Эмпирические элементы измерительной процедуры
- объект исследования и свойство, подлежащее измерению
- средства измерений, включая регистрирующее устройство
- внешняя среда, оказывающая влияние
- наблюдатель, выполняющий измерение
- вычислительное устройство,
- вспомогательные технические средства

02.09.18
лекция
Эмпирические элементы измерительного эксперимента

02.09.18
лекция
Теоретические элементы измерения
- модель объекта исследования;
- ФВ величина;
- шкала и единица ФВ;
- принцип измерений;
- метод измерений;
-структура измерительной цепи
- влияющие величины

02.09.18
лекция
Информационные элементы измерительной цепи

02.09.18
лекция
Теоретических элементы - информационные
Информационные элементы описывают взаимодействия эмпирических элементов и результаты этих воздействий:
измерительный сигнал
метрологические характеристики средства измерений
показание средства измерений
результат наблюдения или отсчет
результат измерения
погрешность результата измерения