1.Etalon - sposób definiowania i odtworzenia jednostki miary , będący specjalnym wzorcem danej wielkości . Może w różny sposób wiązać się z jednostką - może zachowywać , realizować lub odtwarzać jednostkę miary pewnej wielkości podstawowej lub pochodnej . Wyróżnia się etanol podstawowy (metr , kilogram ) , etanol - świadek (będący w zastępstwie podstawowego) oraz etalony wtórne i odniesienia .
2.Metoda etalonowa - jest to sposób odtworzenia jednostki miary polegający na zastosowaniu określonych zjawisk fizycznych przy zachowaniu określonych procedur .Zapewnia ona mniejszy błąd odtwarzania niż sam etanol podstawowy . Przykładem jest tutaj określenie metra jako drogi , którą przebędzie światło w pewnym czasie , bądź też jednostki czasu na podstawie obserwacji pewnych zjawisk astronomicznych .
3. Jednostki podstawowe to takie , które odpowiadają wielkościom podstawowym . Podział w układzie SI :
• Metr (m) -długość drogi przebytej przez światło w próżni w czasie 1/300000000 sekundy
• Kilogram (kg) -masa międzynarodowego prototypu kilograma przechowywanego w Międzynarodowym Biurze Miar w Sevres
• Sekunda (s) - czas równy 9192631770 okresów promieniowania odpowiadającego przejściu między dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu 133 .
• Amper (A) -prąd elektryczny wywołujący między dwoma różnymi przewodami (nieskończenie długimi) , siłę 2*10 do minus 7 niutona na każdy metr długości
• Kelwin (K) -1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody
• Mol (mol) -liczność materii
• Kandela (cd) -światłość jakiegoś źródła emitującego energię
Istnieją także jednostki uzupełniające :
Radian (rad) -kąt płaski zawarty między promieniami koła , wycinającymi z jego okręgu łuk o długości równej promieniowi tego koła
Steradian (sr) -kąt bryłowy o wierzchołku w środku kuli , wycinający z jej powierzchni część równą powierzchni kwadratu o boku równym długości promienia
4. Pomiar -zespół czynności doświadczalnych mających na celu wyznaczenie wartości liczbowej wielkości mierzonej , więc porównanie tej wielkości z jednostką miary
Zasada pomiarowa -zjawisko fizyczne wykorzystywane do przeprowadzenia pomiaru , np.: pomiar temperatury termometrem spirytusowym (rozszerzalność cieplna cieczy ) , lub też pomiar długości czujnikiem zegarowym ( przełożenie mechaniczne między końcówką pomiarową a wskazówką )
5. Klasyfikacja metod pomiarowych :
• Bezpośrednia gdzie wartość wielkości mierzonej uzyskuje się bez potrzeby mierzenia innych wielkości funkcyjnie z nią powiązanych , bez potrzeby dodatkowych obliczeń ( pomiar średnicy wałka mikrometrem )
• Pośrednia ( jej szczególny przypadek metoda podstawowa )
• Złożona
• Bezpośredniego porównania ( przez podstawienie)
• Różnicowa
• Koincydencyjna ( obserwacja zgodności pewnych wskazów lub sygnałów , np.: przyrząd z noniuszem i wzorcem kreskowym )
• Wychyleniowa
Metoda pomiarowa jest to sposób porównania wartości mierzonej z jednostką miary .
6. Metoda pomiarowa pośrednia polega na mierzeniu pewnej liczby wielkości pomocniczych a następnie , na podstawie tych wyników , obliczeniu wielkości poszukiwanej X= F(x1,x2,x3,...) gdzie X - wartość wielkości mierzonej a x1,x2,...xN -wartości pomocnicze zmierzone bezpośrednio. Przykłady pomiar promienia łuku przez zmierzenie bezpośrednie jego strzałki i cięciwy , a następnie wykonanie odpowiednich obliczeń opartych na zależnościach geometrycznych .
7. Metoda pomiarowa podstawowa (bezwzględna) jest szczególnym przypadkiem metody pośredniej . Jest ona oparta na pomiarach wielkości występujących w definicji danej wielkości
8. Metoda pomiarowa bezpośredniego porównania charakteryzuje się tym , że wzorzec jest tak dobrany , by jego wartość była równa wartości mierzonej wielkości ( różnica stanowi ewentualny błąd ) . Aby było to możliwe należy używać wzorców wielomiarowych (odtwarzających wiele wartości ) , albo odpowiednim kompletem wzorców jednomiarowych . Przykładami są tutaj : pomiar objętości cieczy za pomocą menzurki (wzorzec wielomiarowy) , pomiar masy za pomocą wagi równoramiennej ( odważniki to komplet wzorców jednomiarowych ) . Szczególnym przypadkiem może tu być także metoda przez podstawienie polegająca na zastąpieniu wartości mierzonej wielkości znaną wartością wzorca tak dobraną , aby ich skutki były jednakowe .
9. Metoda różnicowa polega na porównaniu mierzonej wielkości ze znaną wartością wzorca tej wielkości ; porównanie to odbywa się przez pomiar różnicy wartości wielkości mierzonej i wzorca . Poszukiwaną wartość znajduje się dodając zmierzoną różnicę do wartości wzorca .Przykładem jest tutaj czujnik , czyli przyrząd służący do pomiaru różnicy mierzonego wymiaru i wymiaru wzorca długości (płytki wzorcowe ).
10.Metoda pomiarowa wychyleniowa polega na ocenie wartości mierzonej przez obserwację wskazania przyrządu pomiarowego . Zastępuje się wartość mierzoną inną z nią powiązaną , którą nazywa się analogiem (reprezentuje on wartość mierzoną ) .Przykładem metody wychyleniowej jest pomiar ciśnienia manometrem sprężynowym gdzie analogiem ciśnienia jest odkształcenie elementu sprężystego stanowiącego część manometru .W pomiarach występuje kolejno kilka analogów mierzonej wielkości , ale obserwuje się zmiany tylko jednego z nich .
11.Błąd pomiaru -niezgodność wyniku pomiaru z wartością poprawną mierzonej wielkości deltaX = X - x0 , jest to postać błędu bezwzględnego .
Podział ze względu na źródło :
• Metody
• Wskazania narzędzia pomiarowego -powstaje w narzędziu pomiarowym na wskutek jego niedoskonałości ( zbliżonym pojęciem jest błąd wzorca miary ) , np.: Błąd wskazania suwmiarki wynoszący 0.005 mm pochodzący z nieznacznego zużycia powierzchni pomiarowej szczęki przyrządu .
• Obserwacji.
Podział ze względu na charakterystykę probabilistyczną :
• Systematyczne
• Przypadkowe
• Nadmierne
12.Wielkość wpływowa -wielkość nie będąca celem pomiaru , ale w dużym stopniu wpływająca na jego wynik . Taką wielkością wpływową może być np. temperatura odniesienia 20 stopni C , kiedy wedle normy ISO 1 wszystkie pomiary powinny być wykonywane w tej właśnie temperaturze . Przykładem wpływu takiej wielkości na pomiar jest błąd systematyczny podczas pomiaru długości pręta aluminiowego narzędziem stalowym , gdy temperatura pomiaru jest różna od temperatury odniesienia .W tym przypadku poprawkę P można obliczyć z prostej zależności , że P = delta t (alfaN-alfaP ) L , gdzie odpowiednio alfaN i alfaP są współczynnikami rozszerzalności liniowej materiału narzędzia i przedmiotu mierzonego , L -jest wymiarem wskazywanym przez narzędzie .
13.Błąd metody pomiarowej jest spowodowany zastosowaniem nieodpowiedniej metody pomiarowej np..: pomiar średnicy cienkościennej tulei narzędziem o zbyt dużym nacisku pomiarowym , przy zaniedbaniu odkształcenia t.Wyróżnia się tutaj błędy wynikające z przyjęcia pewnych upraszczających założeń idealizujących budowę narzędzia pomiarowego lub też wynikające z upraszczających założeń dotyczących przebiegu pomiaru .
14.Błąd systematyczny zmienia się w warunkach pomiaru według określonego i znanego prawa , w szczególnym przypadku ten błąd może być stały . Ma on konkretną przyczynę np.: jakaś wielkość wpływowa . Ta przyczyna nie musi być znana , ale prawa rządzące tym błędem systematycznym musi być znane ( wyznaczone doświadczalnie).Jeżeli warunki pomiaru są znane to wartość błędu może być wyznaczona nawet przed wykonaniem pomiaru . Te błędy są z reguły błędami metody pomiarowej lub błędami narzędzia . Wynik pomiaru surowy można poprawić przez dodanie poprawki ( liczba przeciwna do wartości błędu systematycznego ) .
15. Błąd obserwacji jest popełniany przez osobę wykonującą pomiar , szczególnym przypadkiem jest błąd odczytania na urządzeniu wskazującym , np.: błąd paralaksy spowodowany skończoną grubością przymiaru kreskowego i obserwacją pomiaru z niewłaściwego punktu .
16. Błąd nadmierny ( gruby ) występuje gdy pomiar został wykonany nieprawidłowo . Jest spowodowany jedną określoną przyczyną , która pojawiła się niespodziewanie . Wartość błędu jest znaczna i dlatego łatwo go wykryć . Przykłady : nieumiejętność obsługi przyrządu (suwmiarka i jej podwójna grubość szczęk przy pomiarze średnicy otworu ) , błąd spowodowany awarią przyrządu pomiarowego ( zacięcie się urządzenia wskazującego ) .Ich uniknięcie wymaga dużej uwagi podczas pomiarów a także właściwych kwalifikacji osoby dokonującej pomiaru .
17. Błędy graniczne to takie granice przedziału , których wartości nie przekroczy z prawdopodobieństwem bliskim jedności żaden błąd przypadkowy podczas wykonywania pomiaru .Wyznaczają one obszar niepewności pomiaru .Jeżeli pomiar jest wykonywany w określonych warunkach za pomocą sprawnego narzędzia i przez osobę o odpowiednich kwalifikacjach , można sięgnąć do danych statystycznych w poradnikach ( lub innych poradnikach technicznych ) , i jeszcze przed pomiarem wyznaczyć obszar niepewności . Bywa , że doświadczony metrolog sam potrafi oszacować obszar niepewności pomiarowej .Można go również określić za pomocą statystyki matematycznej , czyli przez analizę rozrzutu wyników pomiarów określonej wielkości ( taka metoda jest wykorzystywana przy bardzo dokładnych pomiarach ) .
18. Statystyka t-Studenta jest funkcją , którą należy zastosować kiedy analizuje się serię kilku pomiarów . Ma ona postać prostego równania : t = (X - x0)/Sr , gdzie X jest wartością średnią , Sr jest estymatorem odchylenia standardowego wartości średniej .Rozkład tej statystyki , więc jej gęstość prawdopodobieństwa nie zależy od nieznanego odchylenia standardowego sigma , zależy natomiast od liczby pomiarów n , a ściśle od wartości n -stopni swobody .W liczniku tego wyrażenia jest błąd pomiaru więc z tego widać , że wartość statystyki zeruje się gdy wynik serii pomiarów jest równa wartości poprawnej .
19. Jeżeli błędy przypadkowe są losowe ( powodowane przez wiele niezależnych czynników ) to ich rozkład jest normalny , czyli Gaussa . Jest on określony funkcją gęstości prawdopodobieństwa , której to wykresem jest krzywa Gaussa .Interpretacją geometryczną tego prawdopodobieństwa jest pole zawarte pod tą krzywą .Wzór funkcji i wykresy na oddzielnej kartce .
20. W metodzie pośredniej wartości mierzonej wielkości są wyznaczane za pomocą funkcji F wielu zmiennych , której argumentami są wyniki pomiarów bezpośrednich 0 .Błąd systematyczny pomiaru pośredniego wyznacza się sumując odpowiednie błędy systematyczne 1 . Wartość przeciwna błędu systematycznego jest poprawką wyniku pomiaru metodą pośrednią , którą należy wyznaczyć przed analizą błędów przypadkowych 2 . Błąd przypadkowy pomiaru pośredniego wyznacza się sumując wariancje wielkości losowych 3 .
21. Narzędzia pomiarowe -Sprzęt pomiarowy przeznaczony bezpośrednio do wykonania pomiarów . Do umożliwienia lub ułatwienia zastosowania odpowiedniego narzędzia pomiarowego stosuje się pomocniczy sprzęt pomiarowy . Wyróżnia się następujące grupy
• Wzorce miar -odtwarzające jedną (jednomiarowe ) lub więcej (wielomiarowe) wartości danej wielkości .Szczególnym rodzajem jest etalon , także przymiar kreskowy , odważnik , płytka wzorcowa .
• Przetworniki pomiarowe .
• Przyrządy pomiarowe -służące do przetwarzania wartości wielkości mierzonej na informację , która może być odczytana przez obserwatora .
-Mierniki
-Przyrządy rejestrujące
-Przyrządy całkujące ( w nich są zawarte liczniki ) .
22. Przetworniki pomiarowe służą do przetwarzania z określoną dokładnością i wedle określonego prawa , wartości pewnej wielkości na inną wartość tej samej wielkości ( wzmocnienie sygnału pomiarowego ) , lub też na wartość innej wielkości ( zmiana analogu ) .Przetwornik może stanowić odrębną całość konstrukcyjną , lub być częścią przyrządu pomiarowego .Wyróżnia się trzy rodzaje przetworników :
• Zerowego rzędu , zwany bezinercyjnym , który nie wprowadza żadnego zniekształcenia sygnału , odpowiedź przyrządu pojawia się również skokowo , a jej wartość różni się jedynie o statyczny błąd pomiaru . Przykład : pomiar średnicy wałka suwmiarką z noniuszem lub elektroniczną .
• Inercyjny pierwszego rzędu daje odpowiedź w funkcji wykładniczej , wartość sygnału wyjściowego zbliża się asymptotycznie do pewnej wartości Xu i w chwili T1 praktycznie ustala się , różnica T1 - T0 jest czasem odpowiedzi przyrządu .Przykład : pomiar temperatury w pomieszczeniu mieszkalnym termometrem pokojowym ( wolne zmiany temperatury , pomijalne w czasie odpowiedzi termometru ) .
• Oscylacyjny pierwszego rzędu daje odpowiedź okresową , wartość sygnału waha się wokół określonej wartości Xu , amplituda wahań zmniejsza się i po pewnym czasie ustala się wartość wskazania równa Xu .
24. Pomiar jest dynamiczny , gdy wartość mierzonej wielkości x(t) nie jest stała , a jej zmiany w czasie odpowiedzi przyrządu są wyraźne . Sygnał wyjściowy może w takim wypadku znacznie różnić się od sygnału wejściowego . Zależy to od jego postaci i charakterystyki użytych przetworników pomiarowych . Mogą wystąpić różnice amplitudy , częstotliwości a nawet postaci samego sygnału . Błąd dynamiczny jest funkcją czasu i ma to postać : e(t) = y(t) - x(t) . Chwilowa wartość błędu dynamicznego zależy nie tylko od chwilowej wartości sygnału wejściowego , ale i od wartości poprzednich sygnałów .Dynamiczny charakter mają współcześnie pomiary drgań mechanicznych wykonywane za pomocą przetworników inercyjnych a także pomiary szybkozmiennych ciśnień i temperatur .
25. Właściwości urządzenia analogowego wskazującego :
• Zakres wskazań.
• Wartość działki elementarnej -przyrost mierzonej wielkości odpowiadający zmianie wskazania o jedną działkę elementarną
• Działka elementarna -przesunięcie wskazówki między dwoma sąsiednimi wskazami
• Czułość przyrządu
Właściwości urządzenia cyfrowego wskazującego :
• Wartość działki elementarnej , sama działka elementarna , czułość , przełożenie , zakres wskazań
Przykład czułość wynosząca 15 mm/kPa , wtedy przyrost o 1 kPa powoduje przesunięcie wskazówki o 15 mm
26. Właściwości metrologiczne narzędzi pomiarowych :
• Związane z urządzeniami wskazującymi : wartość działki elementarnej , czułość , przełożenie , zakres wskazań , działka .
• Związane z niedokładnością wskazania : błąd poprawności , błąd wierności .
• Związane z czasem : przygotowanie urządzenia pomiarowego , czas odpowiedzi .
27. Czułość przyrządu -pochodna wskazania po wartości mierzonej wielkości , czyli stosunek elementarnego przesunięcia wskazówki do elementarnego przyrostu wartości A : k=dl / dA. Czułość jest wielkością o określonym wymiarze , np. czułość manometru może mieć wymiar mm;kPa , Jeżeli jednak przyrząd służy do pomiaru długości , jego czułość jest wielkością bezwymiarową i nosi nazwę przełożenia
28. Błąd poprawności -algebraiczna suma błędów systematycznych wskazania przyrządu . W pewnych przypadkach można go wyznaczyć analitycznie , rozpatrując wielkości wpływowe i ich związek ze wskazaniem przyrządu . Najczęściej wyznacza się go doświadczalnie ( porównując wartość średnią wskazań badanego przyrządu ze wskazaniami innego , dostatecznie dokładnego ) .Dla wzorca miary , błąd ten będzie różnicą nominalnej wartości wzorca i wartości poprawnej , wyznaczonej przez dokładny pomiar badanego wzorca . Błąd ten jest główną składową systematycznego błędu pomiaru. Błąd wierności parametr charakteryzujący średni rozrzut wskazań pochodzący z błędów przypadkowych wskazania .Jest to wielkość losowa , której realizacją jest przypadkowy błąd wskazania w danym pomiarze
29. Zakres wskazań - przedział między wskazaniami oznaczającymi dolną i górną granicę podziałki . Może być na początku lub na środku podziałki . Zakres pomiarowy -zakres wartości wielkości mierzonej , dla których wskazanie przyrządu otrzymane w normalnych warunkach jest obarczone błędem nie większym , niż graniczny błąd dopuszczalny .Może się on pokrywać z zakresem wskazań lub też stanowić jego część .Te części zakresu wskazań , które mieszczą się w zakresie pomiarowym , nie mogą być wykorzystywane w pomiarach .Jest celowe , by zakres wskazań był większy od zakresu pomiarowego ( dla utworzenia strefy bezpieczeństwa ) .
1.Etalon
2.Metoda etalonowa
3. Jednostki podstawowe
4. Pomiar
5. Klasyfikacja metod pomiarowych
6. Metoda pomiarowa pośrednia
7. Metoda pomiarowa podstawowa (bezwzględna)
8. Metoda pomiarowa bezpośredniego porównania
9. Metoda różnicowa
10.Metoda pomiarowa wychyleniowa
11.Błąd pomiaru
12.Wielkość wpływowa
13.Błąd metody pomiarowej
14.Błąd systematyczny
15. Błąd obserwacji
16. Błąd nadmierny ( gruby )
17. Błędy graniczne
18. Statystyka t-Studenta jest funkcją
20. W metodzie pośredniej wartości mierzonej
21. Narzędzia pomiarowe
22. Przetworniki pomiarowe
24. Pomiar jest dynamiczny
25. Właściwości urządzenia analogowego/cyfrowego wskazującego
26. Właściwości metrologiczne narzędzi pomiarowych
27. Czułość przyrządu
28. Błąd poprawności
29. Zakres wskazań
Pem1
6