Материал: Метроплогия. учебное пособие. Савельева Е.Л., Ситников Н.В

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный

технический университет»

Е. Л. Савельева, Н. В. Ситников, С. А. Горемыкин

МЕТРОЛОГИЯ

Учебное пособие

Воронеж 2020

УДК 612.317.08(075.8) ББК 31.261

С128

Рецензенты:

кафедра электроэнергетики Международного института компьютерных технологий

(зав. кафедрой канд. техн. наук, доцент П. Ю. Беляков); канд. техн. наук, доцент Д. Г. Козлов

Савельева, Е. Л.

Метрология: учебное пособие [Электронный ресурс]. - Электрон. текстовые и граф. данные (1,04 Мб) / Е. Л. Савельева, С128 Н. В. Ситников, С. А. Горемыкин - Воронеж: ФБГОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2020. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM): цв. – Систем. требования: ПК 500 и выше;256 Мб ОЗУ;

Windows XP; SVGA с разрешением 1024х768; Adobe Acrobat; CD-ROM

дисковод; мышь. – Загл. с экрана.

ISBN 978-5-7731-0893-1

В учебном пособии рассмотрены следующие вопросы: основные положения метрологии, измерений и технического контроля, классификация измерений, методов и средств измерений, способы нормирования приборных погрешностей, классификация погрешностей измерений, способов их исключения и уменьшения, рассмотрена оценка погрешностей прямых и косвенных измерений, обработки статистических наблюдений и метрологические характеристики контроля, рассмотрены принципы работы и области применения аналоговых и цифровых измерительных приборов, а также – измерительных систем и комплексов.

Издание предназначено для студентов, обучающихся по направлению 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» (профили «Электромеханика», «Электроснабжение», «Электропривод и автоматика»).

Ил. 36. Табл. 1. Библиогр.: 9 назв.

УДК 612.317.08(075.8) ББК 31.261

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

©ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2020

2

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» профили «Электромеханика», «Электроснабжение», «Электропривод и автоматика» очной и заочной форм обучения, изучающих дисциплину "Метрология".

Учебное пособие содержит введение, три главы, вопросы для самоконтроля, заключение и библиографический список. Приложением к учебному пособию является рабочая тетрадь студента.

Во введении приводится историческая справка, содержание программного материала дисциплины, самостоятельной работы и контроля знаний студентов,

атакже учебно-методические материалы по дисциплине.

Впервой главе приведены основные положения метрологии, измерений и технического контроля, классификация измерений, методов и средств измерений, способы нормирования приборных погрешностей.

Во второй главе дана классификация погрешностей измерений, способов их исключения и уменьшения. Рассмотрена оценка погрешностей прямых и косвенных измерений, обработки статистических наблюдений и метрологические характеристики контроля.

Втретьей главе рассмотрены принципы работы и области применения аналоговых и цифровых измерительных приборов, а также – измерительных систем и комплексов.

Кроме того, каждая глава содержит аннотацию, цель изучения главы,

вопросы для самоконтроля.

Вопросы для самоконтроля, составленные по основным главам, помогут студентам подготовиться к зачету и (или) экзамену по дисциплине.

Заключение содержит рекомендации по применению знаний, полученных при изучении дисциплины "Метрология", в специальных и профилирующих дисциплинах.

Рекомендуется следующий порядок работы с учебным пособием:

знакомство с программным материалом;

изучение содержания 1 главы;

выполнение в рабочей тетради заданий, связанных с данной главой;

изучение содержания следующих глав;

выполнение в рабочей тетради заданий, связанных с данными главами;

подготовка к зачету или экзамену по тестам контроля знаний. Содержание учебного пособия позволяет полностью выполнить

контрольные работы и подготовиться к зачету или экзамену по дисциплине. Однако при желании более углубленного изучения некоторых вопросов можно рекомендовать учебную литературу, перечисленную во введении и библиографическом списке.

3

ВВЕДЕНИЕ

1.ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

2.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

3.САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА И КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

4.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Сдавних пор человечество пользуется всевозможными средствами измерений. Смотрим ли мы на термометр или на часы, следим ли за стрелкой

спидометра или весов так или иначе мы занимаемся оценкой количественной информации, то есть измерениями. Чтобы оценить результаты эксперимента или качество продукции, потребляемой энергии или энергоносителя, поддерживать требуемый режим технологического процесса, нужно, прежде всего, получить точную количественную информацию о значении физической величины. А получить такую информацию можно только с помощью измерений. Особо важную роль измерения играют в научных исследованиях и на производстве. В наше время на измерения и контроль приходится не менее десятой доли общественного труда. А в сферах деятельности человека, например, при разработке, производстве и эксплуатации автоматических систем, радиоэлектронной, авиационной и космической техники, их доля составляет от 40 до 70 % всех трудовых затрат.

Цели и задачи изучения дисциплины формирование грамотного подхода к постановке экспериментов, обоснованному выбору и корректной эксплуатации контрольно-измерительной техники, правильной интерпретации и обработке результатов измерений на основе принципов прикладной метрологии и квалиметрии.

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ

Основные термины и определения в области прикладной метрологии.

Методы и средства измерений и их метрологические характеристики.

Способы нормирования погрешностей средств измерений.

Принципы оценки погрешностей, прямых и косвенных измерений.

Принципы работы, уравнения шкал аналоговой измерительной техники.

Принципы работы, структурные схемы цифровых измерительных приборов.

Назначение и возможности измерительных систем и измерительных комплексов.

4

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ НЕОБХОДИМО УМЕТЬ

Решать задачи по постановке измерительных экспериментов.

Пользоваться нормативно-технической документацией на рабочие средства измерений.

Обрабатывать результаты лабораторных экспериментов.

Выбирать средства измерений для целей контроля технологических операций

иоценки качества изделий.

1. ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

История развития метрологии, как науки о высокоточных измерениях и собственно – измерений при научных исследованиях и на производстве неразрывно связана с историей развития всех областей техники.

Известно, что процесс познания окружающей нас природы заключается в переходе от простого созерцания к абстрактному мышлению. А в процессе познания практика есть критерий истины. Поэтому не случайно имеют до сих пор глубокое поучительное значение слова Д. И. Менделеева – “Наука начинается с тех пор, как начинают измерять”. Не случайно, поэтому, все достижения науки и техники немедленно использовались для создания новых методов и средств измерений различных физических величин.

Таким образом совершенство метрологии, измерений и контроля обязано достижениям науки и техники, и в то же время достижения науки и техники во многом определяются возможностями не только экспериментальной базы и испытательного оборудования, но и – прикладной метрологии и измерений. Например, Г. Ом при открытии в 1826 г. закона, носящего его имя, для

Достойное место в истории развития метрологии и измерений занимают русские ученые. Первый электроизмерительный прибор – электрометр был создан русским ученым Г. В. Рихманом в 1745 г. В 1749 г., в сконструированном М. В. Ломоносовым электроизмерительном приборе была впервые применена противодействующая пружина.

Большое значение для развития метрологии имели труды основоположника русской метрологии Ф. И. Петрушевского, написавшего первый в России учебник по Основам метрологии.

В 1890 – 1910 гг. выдающимся русским инженером – электротехником М.О. Доливо-Добровольским были разработаны электромагнитные амперметры и вольтметры, индукционный измерительный механизм для счетчиков электрической энергии и ферродинамический ваттметр.

А. Г. Столетов впервые предложил для характеристики намагничивания ферромагнитных материалов использовать кривую намагничивания.

5