Экзаменационные вопросы с ответами по МСС

Экзаменационные вопросы по МСС (Метрологии, стандартизации и сертификации).

1. Средства измерения. Их характеристики и разновидности. Область применения.

Ответ: Измерением называется нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Результат измерения есть значение физической величины, найденной путем ее измерения.

Измерения основаны на некоторой совокупности физических явле­ний, представляющих собой принцип измерений. Они осуществляются при помощи технических средств измерений, используе­мых при измерениях и имеющих нормированные метрологические па­раметры.

Средства измерений делятся на меры, измерительные преобразовате­ли, измерительные приборы, измерительные установки и измерительные системы.

Мера — средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера (например, единицы измере­ния, ее дробного или кратного значения).

Измерительный преобразователь — средство измерений для выработ­ки сигнала измерительной информации в форме, удобной для переда­чи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.

Измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Измерительная установка — совокупность функционально объеди­ненных средств измерений, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем и расположенная в одном месте. Измеритель­ная установка может содержать в своем составе меры, измерительные приборы, а также различные вспомогательные устройства.

В связи с усложнением технологических процессов в современной промышленности для их эффективного контроля и оптимального управ­ления ими требуется получение информации о большом числе парамет­ров объектов, а также оперативная обработка этой информации. Это привело к появлению и развитию сложных систем, предназначенных для автоматического сбора и переработки информации. Такие системы по­лучили название измерительных систем. Измерительная система — это совокупность средств измерений (мер, измерительных приборов, изме­рительных преобразователей) и вспомогательных устройств, соединен­ных между собой каналами связи, предназначенная для выработки сигна­лов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и (или) использования в автоматических системах управления.

Измерительная информация — это количественная оценка состояния материального объекта, получаемая экспериментально, путем сравнения параметров объекта с мерой (овеществленной единицей измерения). Без получения измерительной информации, т.е. количественных сведе­ний о значениях разнообразных физических величин, невозможны ведение технологических процессов, выработка и распределение электро­энергии, добыча и транспортировка твердого, жидкого и газообразного топлива, руды, разведка недр, управление транспортом, исследование космоса и многие другие области активной деятельности человека.

1. Виды и методы измерения.

Ответ: По виду различают прямые, косвенные, совокупные и со­вместные измерения.

Прямым называется измерение, при котором искомое значение вели­чины находят непосредственно из опытных данных. Иными словами, здесь измеряется непосредственно та величина, значение которой необ­ходимо определить (измерение тока амперметром, массы на весах и т.п.).

При косвенном измерении искомое значение величины находят на ос­новании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям (измерение мощности постоянно­го тока амперметром и вольтметром с использованием зависимости, связывающей мощность постоянного тока с током и напряжением, нахождение плотности тела по его массе и геометрическим размерам и т.п.).

Совокупные измерения производятся одновременно над несколь­кими одноименными величинами, причем искомые значения величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измере­ниях различных сочетаний этих величин. Примером совокупных измере­ний является нахождение сопротивлений двух резисторов по результа­там измерения сопротивлений последовательного и параллельного соединения этих резисторов. Искомые значения сопротивлений находят из системы двух уравнений.

Совместные измерения производятся одновременно над двумя или несколькими неодноименными величинами для нахождения зависимости между ними. Например, прямые измерения значений сопротивления терморезистора при двух различных температурах дают затем возмож­ность рассчитать значения двух коэффициентов в уравнении, опреде­ляющем зависимость сопротивления этого терморезистора от темпера­туры. В этом примере результатом совместного измерения является определение двух упомянутых коэффициентов.

Совокупность приемов использования принципов и средств измере­ний называется методом измерений.

Методы измерения подразделяют на метод непосредственной оценки и метод сравнения.

Метод непосредственной оценки характеризуется тем, что отсчет зна­чения измеряемой величины производится непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора. Так, измерение сопротивле­ния омметром является примером прямого измерения методом непо­средственной оценки.

- Метод сравнения предполагает операцию сравнения измеряемой ве­личины с мерой в каждом из актов измерения. Сравнение можно про­водить различными способами, поэтому метод распадается на ряд раз­новидностей, из которых наиболее употребительны следующие.

1. Нулевой метод, при котором результирующий эффект воздействия измеряемой величиной и известной величиной (мерой) на прибор срав­нения доводят до нуля. В качестве примера нулевого метода можно привести измерение активного сопротивления мостом постоянного тока с полным его уравновешиванием.

2. Дифференциальный метод, при котором на измерительный прибор воздействует разность между измеряемой величиной и известной, вос­производимой мерой. Таким образом, в отличие от нулевого метода в этом случае измеряемая величина уравновешивается не полностью. Точность дифференциального метода повышается при уменьшении раз­ности между измеряемой и известной величинами.

3. Метод замещения, при котором измеряемая величина замещается известной величиной, воспроизводимой мерой. Примером использова­ния этого метода является определение емкости конденсатора, вклю­ченного в колебательный контур. Изменением частоты напряжения, по­ступающего на колебательный контур, добиваются резонанса, а затем вместо конденсатора с неизвестной емкостью Сх включают переменный

образцовый конденсатор и вновь добиваются резонанса изменением значения емкости Со образцового конденсатора. При резонансе Сх=Со.

Достоинством метода сравнения является высокая точность измере­ний, а недостатком — сложность. Метод непосредственной оценки, наобо­рот, отличается простотой и малым временем измерения. Поэтому, несмотря на сравнительно малую точность, он получил наибольшее распространение в производственной практике, в то время как метод сравнения используется в основном при лабораторных измерениях. Однако в связи с интенсивным развитием автоматизации измерений, которое происходит в настоящее время, следует ожидать, что метод сравнения будет находить все большее применение и на производстве.

1. Погрешность измерения. Классификация. Способы выражения.

Ответ: Результат любого измерения отличается от истинного значе­ния измеряемой величины* на некоторое значение, зависящее от точ­ности средств и метода измерения, квалификации оператора, условий, при которых производится измерение. Отклонение результата измере­ния от истинного значения измеряемой величины называется погреш­ностью измерения. Различают абсолютные погрешности измерения, ко­торые выражаются в единицах измеряемой величины, и относительные погрешности измерения, определяемые как отношение абсолютной по­грешности измерения к истинному значению измеряемой величины:

(1.1)

(1.2)

где — абсолютная погрешность измерения; х — значение, полученное при измерении; — истинное значение измеряемой величины; — относительная погрешность измерения.

Относительную погрешность часто выражают в процентах истинного значения измеряемой величины, т.е. используют вместо (1.2) формулу

(1.3)

В зависимости от характера проявления погрешности делят на систе­матические, случайные и грубые (промахи).

Погрешность , определяемая выражением (1.1), является резуль­тирующей погрешностью, т.е. суммой систематической и случайной погрешностей. Результаты измерений, содержащие грубые погрешности, должны быть исключены из рассмотрения.

1. Систематические погрешности. Их обобщенная составляющая. Методы исполнения.

********ДОПОЛНИТЬ!там !дофига!надо!выбирать!

Ответ: Систематической погрешностью измерения называется составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изме­няющаяся при повторных измерениях одной и той же величины. При­чиной появления систематических погрешностей могут быть неисправ­ности измерительной аппаратуры, несовершенство метода измерений, неправильная установка измерительных приборов и отступление от нормальных условий их работы, особенности самого оператора. Систе­матические погрешности в принципе могут быть выявлены и устранены. Для этого требуется проведение тщательного анализа возможных источ­ников погрешностей в каждом конкретном случае.

1. Случайные погрешности. Методы их оценки. Методы снижения погрешности.

********ДОПОЛНИТЬ!там !дофига!надо!выбирать!

Ответ: Случайной погрешностью измерения называется составляющая по­грешности измерения, изменяющаяся случайным образом при повтор­ных, измерениях одной и той же величины. Наличие случайных погреш­ностей выявляется при проведении ряда измерений этой величины, когда оказывается, что результаты измерений не совпадают друг с дру­гом. Часто случайные погрешности возникают из-за одновременного действия многих независимых причин, каждая из которых в отдельно­сти мало влияет на результат измерения.

В некоторых случаях оказывается, что результат того или иного от­дельного измерения резко отличается от результатов других измерений, выполненных при тех же контролируемых условиях. Причиной этого может быть ошибка оператора, возникновение сильной кратковремен­ной помехи, толчок, нарушение электрического контакта и т.д. Естес­твенно, что такой результат, содержащий грубую погрешность (промах), следует выявить, исключить и не учитывать при дальнейшей статисти­ческой обработке результатов измерения.

1. Обработка результатов измерения.

1. Основные характеристики измерительных приборов.

2. Аналоговые электромеханические измеряющие приборы. Структурная схема.

3. Уравнения преобразований различных измерительных механизмов. Возможность их применения для измерения постоянного и переменного сигналов.

4. Электромеханические амперметры переменного и постоянного тока. Способы рассмотрения диапазона измерения.

5. Электронно-аналоговые приборы. Общая характеристика. Электронные вольтметры постоянного тока.

6. Электронные вольтметры переменного тока. Структурные схемы. Их разновидности. Основные характеристики.

7. Электронно-лучевые осциллографы. Общая характеристика. Разновидность. Основные характеристики.

8. Частотно-импульсные преобразователи. Вольтметры.

9. Мосты переменного тока.

10. Время импульсного преобразования. Фазометр.

11. Правовые основы и основные принципы технического регулирования. Сущность технических регулирований. Их применение.

12. Время импульса. Вольтметры.

13. Сертификация. Цели и порядок ее проведения. Сертификация средств измерения.

14. Основные характеристики цифровых измерительных приборов. Погрешность дискретности.

15. Осциллографическое измерение амплитудно-частотного параметра временного сигнала.

16. Дискретизация измерения сигналов. Методы преобразования величин.

17. Стандартизация сущности задач, методы и принципы.

18. Категории и виды стандартов Российской Федерации.

19. Мосты постоянного тока с 2 х- и 4х-зажимным включением.

20. Измерительные мосты. Обобщенная структурная схема. Условия равновесия на постоянном и переменном токе.

21. АЦП с частотно-импульсным преобразованием. Частотомеры на их основе.

22. Электронно-лучевые осциллографы. Принцип действия электронно-лучевой трубки. Развертка. Условия синхронизации.

23. Структурная схема осциллографа. Принцип действия. Назначение. Режимы работы.

24. АЦП с время импульсным преобразованием. Хронометр. Классы точности АЦП приборов.

25. Объекты сертификации. Обязательная и добровольная. Формы подтверждения сертификации.

Лит-ра: Бисерова. «Метрология, стандартизация и сертификация» конспект лекций. Москва 2007.

PS* структурную схему осциллографа должен знать каждый