1 Цели и задачи дисциплины
Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных при прохождении курсов: информационные технологии, детали машин, физические основы измерений, метрология.
Цели дисциплины заключаются в следующем:
-знакомство с основами теории единства измерений и теории погрешностей.
-приобретение навыков идентификации погрешностей, их измерений и расчета.
-овладение методами проверки приемлемости результатов испытаний и установления окончательного результата измерений.
2 Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате изучения дисциплины студенты должны:
-знать элементы теории единства измерений: системы физических величин и их единицы, Международную систему единиц (СИ).
-знать основные понятия теории погрешностей: классификацию погрешностей, способы их идентификации, расчета и устранения.
-уметь применять в практике обработки результатов измерений положения теории погрешностей.
3 Объем дисциплины и виды учебной работы
3.1 Система учета трудоемкости в академических часах
3.1.1 Очная форма обучения
Виды учебной работы с разбивкой объема работы по часам и семестрам для существующих форм обучения приведены в таблице 3.1
Таблица 3.1 – Виды учебной работы для очной формы обучения
Вид учебной работы | Часы | Учебные семестры |
4 | ||
Общая трудоемкость | 102 | 102 |
Аудиторные занятия | 51 | 51 |
Лекции | 34 | 34 |
Лабораторные занятия | 17 | 17 |
Самостоятельная работа | 51 | 51 |
Реферат | 6 | 6 |
Вид итогового контроля (зачет/экзамен) | Экзамен |
4 Содержание дисциплины
4.1 Разделы дисциплины и виды занятий
Перечень разделов дисциплины с указанием трудоемкости их освоения, в академических часах, по видам учебной работы с учетом существующих форм освоения приведен в Таблица 0.2
Таблица 0.2- Перечень разделов дисциплины
№ раздела | Раздел дисциплины | Лекции, час. | ЛР, час. |
1 | Предмет и задачи метрологии | 2 | - |
2 | Физические свойства и величины | 6 | - |
2.1 | Классификация величин и шкал | 2 | - |
2.2 | Характеристика измерений | 2 | - |
2.3 | Теоретические предпосылки измерений | 2 | - |
3 | Теория единства измерений | 6 | - |
3.1 | Системы физических величин и их единицы | 3 | - |
3.2 | Средства сравнения физических величин | 3 | - |
4 | Теория погрешностей (ТП) | 10 | - |
4.1 | Основные понятия ТП | 2 | - |
4.2 | Систематические погрешности | 2 | 4 |
4.3 | Случайные погрешности | 4 | 4 |
4.4 | Грубые погрешности | 2 | - |
5 | Обработка результатов измерений | 6 | - |
5.1 | Прямые многократные измерения | 3 | 12 |
5.2 | Однократные измерения | 2 | - |
5.3 | Косвенные измерения | 1 | - |
6 | Суммирование погрешностей | 4 | - |
6.1 | Основы теории суммирования | 1 | - |
6.2 | Суммирование систематических погрешностей | 1 | - |
6.3 | Суммирование случайных погрешностей | 1 | - |
6.4 | Суммирование случайных и систематических погрешностей | 1 | - |
4.2 Содержание разделов дисциплины
Раздел 1 Предмет и задачи метрологии
Философский, научный и технический аспекты измерений. История развития метрологии. Структура теоретической метрологии. Задачи изучения дисциплин.
Раздел 2 Физические свойства и величины
2.1 Классификация величин и шкал. Интенсивные, экстенсивные величины. Шкалы измерений, рангов, интервалов, отношений.
2.2 Характеристика измерений. Основное уравнение измерений. Основные операции. Элементы процесса измерений. Этапы измерений.
2.3 Теоретические предпосылки измерений. Постулаты теории измерений. Классификация измерений. Испытания и контроль.
Раздел 3 Теория единства измерений
3.1 Системы физических величин и их единицы. Принципы построения. Основные характеристики. Международная система единиц (СИ). Средства сравнения физических величин.
3.2 Эталоны физических величин. Поверочные схемы и средства. Стандартные образцы.
Раздел 4 Теория погрешностей (ТП)
4.1 Основные понятия ТП. Классификация погрешностей. Принципы оценивания погрешностей. Правила округления результатов измерения.
4.2 Систематические погрешности. Классификация. Способы обнаружения: способ последовательных разностей (критерий Аббе), дисперсный анализ (критерий Фишера), критерий Вилксона. Исключение систематических погрешностей.
4.3 Случайные погрешности. Вероятностная оценка случайной погрешности. Закон распределения погрешности: трапецеидальный, экспоненциальный, нормальный, семейство распределения Стьюдента. Точечная оценка законов распределения. Доверительная вероятность и доверительный интервал.
4.4 Грубые погрешности (ГП). Понятие грубой погрешности. Критерии исключения ГП: критерий “трех сигм”, критерий Романовского, Шарлье, Диксона.
Раздел 5 Обработка результатов измерений
5.1 Прямые многократные измерения. Определение. Последовательность обработки результатов измерений. Определение закона распределения результатов измерений и его статистическая оценка. Доверительные границы случайной и неисключенной систематической погрешностей. Запись результатов измерений.
5.2 Однократные измерения. Определения. Условия возможности проведения однократных измерений. Учет систематических и случайных погрешностей результатов. Точное и приближенное оценивание результатов однократных измерений.
5.3 Косвенные измерения. Определение. Метод обработки результатов измерений при линейной зависимости между аргументами.
Раздел 6 Суммирование погрешностей.
6.1 Основы теории суммирования погрешностей. Правила расчетного суммирования результирующей погрешности (ГОСТ 8.207-76).
6.2 Суммирование систематических погрешностей. Правила суммирования.
6.3 Суммирование случайных погрешностей. Геометрическое и арифметическое суммирование.
6.4 Суммирование систематических и случайных погрешностей. Правила суммирования. Критерий ничтожно малой величины
.
5 Лабораторный практикум по дисциплине.
№ п/п | Номер раздела дисциплины | Наименование лабораторной работы |
1 | 4.2 | Анализ и определение систематических погрешностей при определении технико-экономических показателей ручной дуговой сварки. |
2 | 4.3 | Анализ и определение случайных погрешностей при определении технико-экономических показателей ручной дуговой сварки |
3 | 5.1 | Обработка результатов прямых многократных технических измерений |
6 Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
6.1 Рекомендуемая литература
6.1.1 Основная литература:
1. Сергеев, Алексей Георгиевич. Метрология: [учебник] / . - М.: Логос, 2004. - 288 с.: ил.; 22 см. - (Новая Университетская Библиотека). - Библиогр.: с. 285-287 (57 назв.). - ISBN 5-94010-336-7.
6.1.2 Дополнительная литература:
2. Тюленев, Лев Николаевич. Методы и средства измерений, испытаний и контроля: конспект лекций. Ч. 1 / , , ; науч. ред. ; Урал. гос. техн. ун-т - УПИ. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005. - 82 с.: ил.; 21 см. - Библиогр.: с. 80 (8 назв.).
3. Миронов, Эдуард Георгиевич. Метрология и технические измерения: учеб. Пособие
/ , ; науч. ред. ; Урал. гос. техн. ун-т - УПИ. - Екатеринбург: [УГТУ-УПИ], 2005. - 299 с.: ил.; 21 см. - Библиогр.: с. 263-270 (140 назв.). - ISBN 5-321-00628-8
4. .Метрология, стандартизация и сертификация: учебник для студентов вузов, обучающихся по машиностроит. направлениям подгот. и специальностям / , , . - Москва: Академия, 2006. - 384 с.: ил.; 22 см. - (Высшее профессиональное образование). - Библиогр.: с. 368-375, библиогр. в тексте. - Авт. указаны на обороте тит. л. - ISBN 5-7695-2317-4.
5. Измерительные шкалы, / Методические указания к выполнению домашнего задания/- - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007
6. Свойства и физические величины / Методические указания к выполнению домашнего задания/- - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007
7.Общая теория измерений /Методические указания к лабораторным работам, для студентов дневной формы обучения специальности 200250/- Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005
7 Материально-техническое обеспечение дисциплины
7.1 Общие требования
Лекционный материал должен изучаться в специализированной аудитории, желательно оснащенной проектором с видеотерминала персонального компьютера на настенный экран.
Практические работы должны выполняться в специализированных классах, оснащенных современными персональными компьютерами и программным обеспечением, в соответствии с тематикой изучаемого материала; число рабочих мест в классах должно быть таким, чтобы обеспечивалась индивидуальная работа студента на отдельном персональном компьютере.
8 Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
8.1 Рекомендации для преподавателя
· глубокое освоение теоретических аспектов тематики курса, проработка литературных источников; составление списка литературы, обязательной для изучения, и дополнительной литературы;
· разработка методики изложения курса: структуры и последовательности изложения материала;
· разработка методики проведения и совершенствование тематики лабораторных работ;
· разработка методики самостоятельной работы студентов;
· постоянная корректировка структуры содержания курса.
8.2 Рекомендации для студента
· обязательное посещение лекций ведущего преподавателя;
· систематическая самостоятельная работа по изучаемой дисциплине;
· подготовка и активная работа на лабораторных занятиях; подготовка к лабораторным занятиям включает проработку материалов лекций, рекомендованной учебной литературы.
8.3 Перечень тем домашних работ
1 Свойства и физические величины.
2 Измерительные шкалы
3 Обработка массива экспериментальных данных в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51679-2000 в соответствии с индивидуальным заданием.
8.4Вопросы к экзамену по дисциплине «Общая теория измерений»
1 Шкалы и их классификации
2 Метод измерений: сущность понятия
3 Величины и свойства: классификация, основные признаки, (привести примеры)
4 Характеристика измерений и их классификация. Основное уравнение. Основные этапы измерений
5 Элементы процесса измерения (ветвь отражения): определения, взаимодействие элементов, роль
6 Погрешность измерения: сущность понятия
7 Элементы процесса измерения (ветвь реальности): определения, взаимодействие элементов, роль
8 Основное уравнение измерений: неоднозначность процесса измерения и отражения, запись результатов измерений
9 Единицы физических величин и их классификация
10 Система единиц физических величин: правила конструирования, принципы построения, действия над размерностями. Достоинства системы СИ
11 Эталоны единиц физических величин
12 Систематическая погрешность
13 Случайная погрешность
14 Основные этапы измерений
15 Априорная информация
16 Грубые погрешности
17 Прямые многократные измерения
18 Однократные измерения
19 Косвенные измерения
20 Влияющие величины при нормальных условиях измерений
8.5 Перечень ключевых слов дисциплины
Таблица 8.1 – Ключевые слова разделов дисциплины
Номер раздела | Ключевые слова |
1 | структура |
2 | свойства, физические величины, процесс измерений |
3 | единица ФВ. система единиц, эталоны единиц ФВ |
4 | погрешность, систематическая, случайная, промах |
5 | однократные, многократные, косвенные измерения |
6 | точность, правильность, преци- зионность измерений |
