ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Брянский государственный технический университет
Ю. П. СИМОНЕНКОВ, О. А. ГОРЛЕНКО, Е. Г. ЯШУТИНА
ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
Учебное пособие допущено УМО по университетскому политехническому
образованию для студентов высших учебных заведений, обучающихся по
направлению подготовки дипломированного специалиста 653800
«Стандартизация, сертификация и метрология» и направлению подготовки
бакалавров и магистров 552200 «Метрология, стандартизация и сертификация».
БРЯНСК
ИЗДАТЕЛЬСТВО БГТУ
2005
Стр.1
ББК 30.10
УДК 531.7.08
Симоненков, Ю. П. Общая теория измерений: учеб. пособие/ Ю. П Симоненков,
О. А Горленко, Е. Г. Яшутина. – Брянск: БГТУ, 2005. – 155 с.
ISBN 5-89838-168-6
Излагаются основные положения теории и практики общей теории измерений.
Рассматриваются научно-методические и правовые основы общей теории измерений в
соответствии с Законом Российской Федерации «Об обеспечении единства средств
измерений».
Учебное пособие предназначено для студентов специальности 653800
«Стандартизация, сертификация и метрология» дневной формы обучения и для подготовки
бакалавров и магистров 552200 «Метрология, стандартизация и сертификация», а также
может быть полезно аспирантам и специалистам по метрологии.
Табл. 5. Ил. 28. Библиогр.–16 назв.
Рецензенты: кафедра «Метрология и взаимозаменяемость» МГТУ им. Н. Э. Баумана, к.т. н.,
доц. П. Я. Павликов
Редактор издательства
Компьютерный набор
Т. И. Королёва
Е. Г. Яшутина
Темплан2005г., п.33
Подписано в печать 28.11.05.
Офсетная печать Усл. печ. л.
8,95
Уч. – изд. л.8,95
Формат 6084 1/16. Бумага офсетная
Тираж 200 экз.
Заказ
Издательство Брянского государственного технического университета
241035, г. Брянск, бульвар им. 50-летия Октября 7, БГТУ, тел.54-90-49
Лаборатория оперативной полиграфии БГТУ, ул. Институтская, 16
ISBN 5-89838-168-6
©Брянский государственный
технический университет, 2005
2
Стр.2
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное пособие написано в соответствии с программой
дисциплины «Общая теория измерений» и включает исторические,
научные, правовые и методические основы измерений в Российской
Федерации.
Подробно рассматриваются формально-логические основы
измерений как процесса познания, физические шкалы, приводятся
определения методов измерений, согласно РМГ 29-99
«Государственная система обеспечения единства измерений.
Метрология. Основные термины и определения», источники
возникновения погрешностей измерений, описывается обработка
результатов измерений.
Учебное пособие содержит 15 глав теоретической части и
примеры для практической работы. Пособие допущено УМО по
университетскому политехническому образованию для студентов
высших учебных заведений, обучающихся по направлению
подготовки дипломированного специалиста 653800 «Стандартизация,
сертификация и метрология» и направлению подготовки бакалавров
и магистров 552200 «Метрология, стандартизация и сертификация»
Учебное пособие подготовлено коллективом авторов: к.т.н.
Симоненковым Юрием Павловичем, д.т.н., профессором БГТУ
Горленко Олегом Александровичем и ассистентом БГТУ Яшутиной
Екатериной Григорьевной.
Авторы просят направлять свои отзывы, пожелания, замечания и
предложения по адресу: 241035, г. Брянск, бульвар им. 50-летия
Октября, д.7.
3
Стр.3
ВВЕДЕНИЕ
В условиях развития современной экономики (расширение
масштабов торговли и увеличение конкуренции), а также с развитием
измерительной техники (увеличением точности и достоверности
измерений) метрология приобретает все большее значение.
Измерительная техника год от года усложняется, все большее
значение имеет использование в ней электроники, обработка
результатов измерений все чаще производится при помощи ЭВМ. Это
требует от лиц, проводящих измерения, знаний основ метрологии,
измерительной техники и особенно практических навыков в
использовании средств измерений.
За последние годы произошли изменения в подходах к
некоторым решаемым задачам, связанных с метрологией и
измерительной техникой. Достаточно сильно изменилась
терминология.
Измерения занимают значительное место при проектировании,
производстве и эксплуатации техники. Кроме того, наблюдается
стремление измерять даже то, что связано с духовным миром
человека: знания, любовь, красоту…
Любое измерение можно рассматривать как сопоставление
однородных величин (физических или нефизических), одна из
которых является измеряемой, а другая – заранее известной мерой
для нахождения значения искомой величины.
И, наконец, если попытаться объединить знания из каких-то
областей человеческой деятельности, то мы неминуемо придем к
измерению, сопоставлению и анализу – трем китам метрологии.
4
Стр.4
Оглавление
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ПРОЦЕССА ПОЗНАНИЯ
ИЗМЕРЕНИЙ
1.ФОРМАЛЬНО–ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗМЕРЕНИЯ КАК
Контрольные вопросы
2.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И РАВОВЫЕ ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ
Контрольные вопросы
3.СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
3.1.История развития систем единиц физических величин
3.2.Международная система единиц физических величин
3.2.1.Определение и содержание основных единиц СИ
3.2.2.Единицах плоского и телесного углов
3.2.3.Десятичные, кратные и дольные единицы
Контрольные вопросы
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
4. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ
Контрольные вопросы
5.МЕТОД АНАЛИЗА РАЗМЕРНОСТЕЙ
Контрольные вопросы
6. ШКАЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ
6.1. Основные понятия шкал измерений
6.2. Виды измерительных шкал
6.3.Физические шкалы и неоднозначность образов действительности
Контрольные вопросы
7. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
7.1. Средства измерения
7.2. Рабочие средства измерения и эталоны
Контрольные вопросы
8. СИСТЕМА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЕДИНИЦ ФИЗИЧЕСКИХ
ВЕЛИЧИН И ПЕРЕДАЧА ИХ РАЗМЕРА СРЕДСТВАМ ИЗМЕРЕНИЙ
8.1. Поверка и калибровка средств измерений
8.2. Межповерочные (межкалибровочные) интервалы.
8.3. Поверочные схемы
Контрольные вопросы
154
4
5
8
9
17
18
18
22
23
24
25
26
27
29
30
35
36
36
38
44
46
47
47
51
53
54
54
57
59
62
Стр.154
9. КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
Контрольные вопросы
10.ПОНЯТИЕ О МЕТОДАХ ИЗМЕРЕНИЙ
Контрольные вопросы
11. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Контрольные вопросы
12. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗМЕРЯЕМЫХ
ВЕЛИЧИН И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
12.1.Модель объекта измерений
12.2.Статическая модель
12.3.Динамическая модель
Контрольные вопросы
13. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ПОГРЕШНОСТЯХ ИЗМЕРЕНИЯ
13.1. Классификация погрешностей измерений
13.1.1. Классификация погрешностей измерений по форме
представления
13.1.2. Классификация погрешностей измерений по характеру
изменения результатов при повторных измерениях
13.1.3. Классификация погрешностей измерений по причине
возникновения
13.1.4. Классификация погрешностей средств измерений по
условиям проведения измерений
13.1.5. Классификация погрешностей средств измерений по
характеру изменения физической величины
13.2. Характеристики погрешности измерений
13.2.1. Группы характеристик погрешностей
13.2.2. Формы представления характеристик погрешностей
измерений
13.3. Анализ погрешности измерений
13.4. Выбор количества измерений
13.5.Требования к оценкам измеряемой величины
13.6. Законы распределения результатов и погрешностей измерений
13.7. Выбор закона распределения величин по результатам измерений
13.7.1Критерий согласия хи-квадрат (Пирсона)
13.7.2. Критерий согласия А. Н. Колмогорова
13.8. Обнаружение грубых погрешностей измерений
13.9. Рекомендуемые правила по округлению результатов измерений
13.10.Точечные и интервальные оценки
155
63
66
67
69
70
75
76
76
84
85
88
89
92
92
99
103
105
106
108
108
109
112
115
116
119
124
124
128
129
131
132
Стр.155
13.11.Доверительное значение погрешности измерений
Контрольные вопросы
14. СУММИРОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИЗМЕРЕНИЙ
14.1. Суммирование погрешностей измерений, распределеных по
нормальному закону
14.2.Суммирование погрешностей измерений, распределенных по
равномерному закону
Контрольные вопросы
15.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
15.1.Обработка результатов прямых равноточных измерений
15.2. Обработка результатов неравноточных рядов измерений
15.3. Обработка результатов косвенных измерений
15.4.Обработка результатов совокупных и совместных измерений
Контрольные вопросы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованной и рекомендуемой литературы
138
139
140
141
141
143
146
147
150
151
152
134
134
136
156
Стр.156