Программа обучения по дисциплине (Syllabus) (стр. 2 )

Тема3 Понятие правильности, точности, достоверности - как стабильности результатов измерений.

Точность-это качество измерений, отражающее близость из результатов к истинному значению измеряемой величины.

Достоверность измерений характеризует степень доверия к результатам измерений. Достоверность оценки погрешностей определяют на основе законов теории вероятностей и математической статистики.

Под правильностью измерений понимают качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в результатах измерений.

Сходимость-это качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях. Сходимость измерений отражает влияние случайных погрешностей.

Воспроизводимость- это такое качество измерений, которое отражает близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях.

Погрешность измерения - это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Тема 4 Шкалы измерений. Постулаты теории измерений. Физические величины и единицы их измерений. Шкалы физических величин.

Шкальные отсчетные устройства состоят из шкалы, представляющей собой совокупность отметок и чисел, изображающих ряд последовательных значений измеряемой величины, и указателя, связанного с подвижной системой прибора. Основными характеристиками шкалы рассматриваемого отсчетного устройства являются - длина деления шкалы - расстояние между осями или центрами двух соседних отметок шкалы , измеренное вдоль ее базовой линии, т. е. линии, проходящей через середины ее самых коротких отметок.

Цена деления шкалы – значение измеряемой величины, которое вызывает перемещение подвижного элемента отсчетного устройства на одно деление, т. е. модуль разности значений измеряемой величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

Диапазон показаний измерительного прибора со шкальным отсчетным устройством - это область значений шкалы, ограниченная начальным и конечным ее значениями.

Диапазон измерений- это область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений. Он ограничивается верхними и нижними пределами измерений.

Основные производные единицы СИ.

Международная система единиц введена в действие стандартом 8.417-81.

Метр равен 173 длин волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2р10и 5d5 атома криптона – 86.

Килограмм равен массе международного прототипа килограмма.

Секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Тема 5 Системы единиц физических величин. Эталоны физических величин и поверочные схемы. Стандартные образцы.

Числовое значение величины находят путем измерения, т. е. узнают, во сколько раз значение данной величины больше или меньше значения вели­чины, принятого равным единице. По способу получения числового значения из­меряемой величины вес измерения делят на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямым называют измерение, при котором искомое значение величины на­ходят непосредственно из опытных данных.

Уравнение прямого измерения имеет вид

у = с • х,

где у — значение измеряемой величины в принятых для нее единицах измере­ния; с — цена деления шкалы или единичного показания цифрового отсчетного устройства в единицах измеряемой величины; х — отсчет по индикаторному устройству в делениях шкалы.

Например, измерение диаметра вала штангенциркулем будет прямым, так как оно дает непосредственно значение диаметра вала.

Если же вал имеет диаметр, равный нескольким метрам, то измерить его штангенциркулем очень сложно. В этом случае измеряют длину окружности вала, а размер диаметра вычисляют по известной формуле длины окружности, т. е. диаметр вала измеряют косвенно.

Косвенным называют измерение, результат которого определяют на осно­вании прямых измерений величин, связанных с измеряемой величиной известной зависимостью.

Уравнение косвенного измерения имеет вид

у= f (х1,х2,…,хn),

где у— искомая величина, являющаяся функцией аргументов xi, х2> …, Хп, из­меренных прямым методом.

Например, удельное электрическое сопротивление проводника можно найти по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения.

Косвенные измерения широко применяют в измерительной технике: при из­мерении сферической поверхности оптической линзы, когда реально существует лишь часть этой поверхности, или в тех случаях, когда выполнить прямые из­мерения невозможно, например, при измерении плотности твердого тела, опре­деляемой обычно по результатам измерений объема и массы.

Совокупными называют проводимые одновременно измерения нескольких, одноименных величин, при которых значения искомых величин находят реше­нием системы уравнений, получаемых при прямых измерениях. Например, из­мерения, при которых массы отдельных гирь набора находят по известной мас­се одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочета­ний гирь.

Совместными называют производимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения функциональной зависимо­сти между ними. Например, измерения, при которых электрическое сопротивле­ние при температуре 20 °С и температурные коэффициенты измерительного ре­зистора находят по данным прямых измерений его сопротивления при различ­ных температурах.

Тема6 Погрешности измерений. Математические модели погрешностей

Измерения разделяют также на абсолютные и относительные.

Абсолютным называют измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант. Например, абсолютным является измерение, выполняемое с помощью штангенциркуля, так как при этом получают непосредственно значение измеряе­мой величины.

Относительным называют измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принятой за исходную. Например, измерения с помощью оптиметра или рычажной скобы являются относительными: сначала устанавли­вают концевую меру или блок концевых мер и средства измерений настраивают так, чтобы показания по шкале были равны нулю, а затем помещают измеряе­мую деталь и производят отсчет, т. е. стрелка показывает отклонение размера детали от известного размера концевой меры или блока. Относительным явля­ется также измерение температуры с использованием термоэлектрического эф­фекта или измерение массы взвешиванием, т. е. с использованием силы тяжести, пропорциональной массе. Относительные измерения применяют там, где необходима высокая точность.

Большинство измерений в настоящее время выполняют на производстве и используют при осуществлении контроля за качеством выпускаемой продукции и параметрами технологического процесса. Под контролем понимают измерение, в процессе которого определяют, находится ли значение измеряемой величины в заранее установленных для нее пределах. Контроль в зависимости от его непосредственного влияния на технологический процесс подразделяют на ак­тивный и пассивный.

Активный контроль оказывает воздействие на технологический процесс не­посредственно в ходе изготовления контролируемых изделий. От его точности зависит качество выпускаемой продукции. Например, при шлифовании на авто­матическом станке, когда прибор «следит» за размером диаметра шлифуемой детали, он связан с рабочими органами станка и с помощью промежуточных устройств управляет этими органами. Одним из видов активного контроля яв­ляется подналадка, заключающаяся в том, что по показаниям контролирующего прибора устраняют рост систематической погрешности.

Пассивный контроль позволяет только констатировать факт, находятся или не находятся в заданных пределах физические параметры контролируемого объекта. Пассивный контроль осуществляют при разбраковке изделий на годные и негодные. Когда разбраковывают изделия, то часто не только отделяют годную продукцию от брака, но и брак сортируют на исправимый и неисправи­мый. Контроль осуществляют одним из двух способов: проверкой каждого из элементов или параметров, от которых зависит это свойство, (поэлементный контроль) или одновременной проверкой комплекса элементов, при которой непо­средственно контролируется требуемое свойство изделия (комплексный конт­роль).

Поэлементный контроль имеет ряд преимуществ: не требует создания спе­циальных средств измерений; позволяет осуществлять выборочный контроль; дает возможность оценить точность каждого из элементов изделия, а следова­тельно, наметить пути дальнейшего совершенствования технологического процесса. Однако при использовании поэлементного контроля возможны ошибки. Напри­мер, изделие может быть забраковано по одному из элементов, хотя его откло­нение компенсируется точным изготовлением других элементов, и изделие обла­дает требуемым свойством, т. е. годно, или если разработчику не удалось вы­явить все элементы, от которых зависит данное свойство изделия, и часть из них не контролируется, то может быть пропущен брак.

Тема 7 Систематическая и случайная составляющие погрешности измерений.

Систематической называют составляющую погрешности измерений, остающиеся постоянные или закономерно изменяющуюся при повторных измерениях одной и той же величины.

Дифференциальные и нулевые методы нашли очень широкое применение во всех видах измерений: от производственных (в цехах) до сличении эталонов, так как используемые меры (гири, нормальные элементы, катушки и магазины сопротивлений) точнее, чем соответствующие им по стоимости и степени рас­пространения приборы.

Метод совпадений — это метод сравнения с мерой, в котором разность между значениями искомой и воспроизводимой мерой величии измеряют, ис­пользуя совпадения отметок шкал или периодических сигналов. Например, при измерении длины с помощью штангенциркуля с нониусом наблюдают совпаде­ние отметок на шкалах штангенциркуля и нониуса. Метод совпадений называют также нониусным. Этот метод позволяет существенно увеличить точность срав­нения с мерой.

Метод замещения основан на сравнении с мерой, при котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой, сохраняя все условия неизменными. Например: взвешивание с поочередным помещением изме­ряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов; измерение электрического сопротивления резистора путем замены его магазином сопротивлений и подбо­ром значения его сопротивления до получения прежних показаний омметра, моста или другого прибора, обладающего достаточной чувствительностью при любой систематической погрешности, так как отсчет берется по мере, а не по прибору. Погрешность измерения определяется в основном погрешностью меры и чувствительностью индикаторного прибора, а поэтому весьма мала. Недостат­ком метода замещения является необходимость применения многозначных мер (магазина мер, батареи нормальных элементов, набора гирь и Т. п.).

Комбинация методов замещения и дифференциального, хотя несколько снижает точность, но позволяет использовать меньшие наборы мер.

Обеспечение единства измерений возможно в случае тождествен­ности единиц, в которых градуированы все средства измерений одной и той же физической величины. Единство измерений достигается путем точного воспроиз­ведения и хранения установленных единиц физических величин и передачи их размеров применяемым средствам измерений. Воспроизведение, хранение и пере­дачу размеров единиц осуществляют с помощью эталонов и образцовых средств измерений.

10.2 Содержание практических занятий

Задачи практических работ является приобщение студентов к экспериментальным методам исследования для установления действительных геометрических параметров поверхностей деталей и определения ее годности в соответствии с требованиями чертежей.

Практические занятия направлены на развитие творческих способностей и активной мыслительной деятельности студентов, для выработки потребности самостоятельного пополнения знаний, самоорганизации и самодисциплины. Это способствует закреплению и расширению знаний студентов, полученных на лекционных занятиях.

Практические работы

1 Тема 2. Практическая работа№1 Процессы измерения, предметы и явления окружающего мира как объекты познания. Физические величины, свойства, размерность. Теория подобия свойств и размерностей Цель работы: студент должен приобрести навыки в вопросах изучения о классификации и методах процессов измерения.

2 Тема 4. Практическая работа №3 Шкалы измерений. Постулаты теории измерений. Физические величины и единицы их измерений. Шкалы физических величин. Цель работы: студент должен приобрести навыки в вопросах изучения шкал измерения

3 Тема5 Практическая работа №4 Системы единиц физических величин. Эталоны физических величин и поверочные схемы. Стандартные образцы. Цель работы: студент должен приобрести навыки в вопросах изучения системы физических величин, эталонов.

Содержание и график выполнения практических работ
№ п/п	Наименование тем	Содержание	Вид контроля	Сроки выполнения по неделям	Аббревиатура
1	Процессы измерения, предметы и явления окружающего мира как объекты познания. Физические величины, свойства, размерность. Теория подобия свойств и размерностей	Отклонения размеров, формы и расположения поверхностей, определение погрешности износа ступенчатого вала	Отчёт	7	П1
2	Шкалы измерений. Постулаты теории измерений. Физические величины и единицы их измерений. Шкалы физических величин.	Изучение и практическое применение шкал. Контроль параметров деталей с помощью линейных шкал измерений.	Отчёт	10	П2
3	Системы единиц физических величин. Эталоны физических величин и поверочные схемы. Стандартные образцы.	Изучение и практическое применение системы единиц физических величин. Настройка средств измерений с помощью эталонов	Отчёт	14	П3

10.4 Содержание самостоятельной работы студентов

Для возможности получения глубоких знаний по дисциплине используются две формы СРС:

1) Самостоятельная подготовка по материалам лекций. Форма контроля в виде опроса по предыдущим лекциям, а также проведение рубежного контроля в середине и в конце семестра в виде тестирования по пройденному материалу.

2) Самостоятельная подготовка разделов не изучаемых на лекционных занятиях. Формы контроля – написание и защита отчётов по запланированным темам.

Описание тематики заданий предлагаемых студентам для самостоятельного изучения приводится в таблице для заочной формы обучения.

№ п\п	Вид СРС	Форма отчета	Вид контроля	Объем в часах
1	Проработка лекций	Закрепление лекционного материала	Участие на занятиях	7,8
2	Подготовка к практическим работам	Выполнение расчётов, обработка результатов	Участие на занятиях	7,8
3	Защита практических работ	Ответить на контрольные вопросы	Ответы на вопросы	7,8
4	Выполнение СРС 1	Конспект	Ответы на вопросы	7,8
5	Выполнение СРС 2	Конспект	Ответы на вопросы	7,8
6	Выполнение СРС 3	Конспект	Ответы на вопросы	7,8
7	Выполнение СРС 4	Конспект	Ответы на вопросы	7,8
8	Выполнение СРС 5	Конспект	Ответы на вопросы	7,8
9	Выполнение СРС 6	Конспект	Ответы на вопросы	7,8
10	Выполнение СРС 7	Конспект	Ответы на вопросы	7,8
Всего	78

Целью самостоятельной работы студентов является углубленное изучение основной и дополнительной литературы, при подготовке к различным видам текущего контроля; углубленное изучение отдельных тем курса, подготовка к практическим работам и экзамену. Изучение теоретических тем курса проводится путем изучения и последующего опроса учебного материала по теме.