Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Метрология, стандартизация и сертификация

Покупка
Артикул: 798506.01.99
Доступ онлайн
400 ₽
В корзину
В издании приведено описание пяти лабораторных работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация», кроме того, даны описания электронных установок с указанием схемы: приборы для измерения параметров цепей, прибор для измерения статистического коэффициента передачи тока в схеме общим эмиттером, также рассмотрены законодательные положения в области поверки, калибровки, стандартизации и сертификации. Данный лабораторный практикум предназначен для студентов технических специальностей.
Виноградова, Н. С. Метрология, стандартизация и сертификация : лабораторный практикум / Н. С. Виноградова, А. А. Курганский. - Екатеринбург : Изд-во Уральского ун-та, 2017. - 132 с. - ISBN 978-5-7996-2092-9. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1922213 (дата обращения: 28.02.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Министерство образования и науки Российской Федерации 

Уральский федеральный университет  

имени первого Президента России Б. Н. Ельцина 

Н. С. Виноградова, А. А. Курганский 

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ  

И СЕРТИФИКАЦИЯ 

Лабораторный практикум 

Рекомендовано методическим советом  
Уральского федерального университета 

для студентов вуза, обучающихся по направлениям подготовки 
11.03.01 — Радиотехника, 11.03.02 — Инфокоммуникационные  

технологии и системы связи, 10.05.02 — Информационная  

безопасность телекоммуникационных систем  

11.05.01 — Радиоэлектронные системы и комплексы, 

10.03.01 — Информационная безопасность, 

27.04.04 — Управление в технических системах 

Екатеринбург 

Издательство Уральского университета 

2017 

УДК 006(076.5)
ББК 30.10я73-5
          В49

Рецензенты: кафедра менеджмента и управления качеством Института 
экономики и управления УГЛТУ (завкафедрой д-р техн. наук, проф. 
В. П. Часовских); канд. техн. наук, доц. Н. В. Будылдина (заместитель 
завкафедрой ОПД ТС УрТИСИ СибГУТИ) 

Научный редактор — д-р техн. наук, проф. Л. Г. Дорошинский (завка-
федрой теоретических основ радиотехники Уральского федерального 
университета) 

На обложке используется изображение с сайта http://openedu.ru

В49

Виноградова, Н. С.
Метрология, стандартизация и сертификация : лабораторный 
практикум / Н. С. Виноградова, А. А. Курганский. — Екатеринбург : 
Изд-во Урал. ун-та, 2017. — 132 с.
ISBN 978-5-7996-2092-9

В издании приведено описание пяти лабораторных работ по дисциплине 

«Метрология, стандартизация и сертификация», кроме того, даны описания 
электронных установок с указанием схемы: приборы для измерения параметров 
цепей, прибор для измерения статистического коэффициента передачи 
тока в схеме общим эмиттером, также рассмотрены законодательные 
положения в области поверки, калибровки, стандартизации и сертификации. 
Данный лабораторный практикум предназначен для студентов технических 
специальностей.

УДК 006(076.5)
ББК 30.10я73-5

ISBN 978-5-7996-2092-9
© Уральский федеральный 
      университет, 2017

ПРЕДИСЛОВИЕ

Освоение дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация» 
было предусмотрено практически всеми государственными образовательными 
стандартами высшего профессионального образова-
ния третьего поколения для направлений и специальностей в области 
технических наук. Федеральными государственными образовательны-
ми стандартами поколения «3+», принятыми в 2014 году, конкретные 
названия дисциплин не устанавливаются, однако обозначенные в них 
компетенции и профессиональные задачи содержат положения, свя-
занные с метрологическим обеспечением производств и оценкой ка-
чества продукции.

Ранее, в рамках образовательных стандартов первого и второго по-

колений для студентов радиотехнических и телекоммуникационных 
специальностей, изучение метрологии проводилось совместно с изу-
чением принципов проведения радиоизмерений, и большая часть со-
ответствующих дисциплин («Метрология и радиоизмерения», «Метро-
логия и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах») 
отводилась изучению принципов работы измерительных приборов, 
а такие важные разделы, как стандартизация, сертификация, теория 
ошибок и обработка результатов измерения, рассматривались поверх-
ностно. Наконец, в стандартах третьего поколения дисциплина «Ме-
трология, стандартизация и сертификация» была выделена отдельно, 
а вопросы радиоизмерений перешли во вновь вводимые дисципли-
ны — «Радиоизмерения в РЭС», «Измерения в ТКС» и т. п. Однако 
существующая до настоящего времени лабораторная база вынужда-
ла в рамках дисциплины «Метрология, стандартизация и сертифика-
ция» по-прежнему проводить лабораторные работы, связанные толь-
ко с измерением электрических величин и сигнальных параметров.

Предисловие

В настоящем лабораторном практикуме рассмотрен принципи-

ально новый цикл лабораторных работ по дисциплине «Метрология, 
стандартизация и сертификация» без привязки к существующей ла-
бораторной базе, кроме того, реализованы измерительные установ-
ки и приборы на основе программного обеспечения LabView компа-
нии National Instruments. Этот подход обусловлен двумя моментами. 
Во-первых, современный образовательный процесс предполагает ши-
рокое внедрение технологий дистанционного обучения, и реализация 
виртуальных лабораторных работ позволит в перспективе вывести курс 
«Метрология, стандартизация и сертификация» в интернет. Во-вторых, 
использование условных измерительных приборов позволяет сделать 
упор не на организацию самого процесса измерения (что является за-
дачей дисциплин «Измерения в РЭС» и «Измерения в ТКС»), а на об-
работку результатов измерений, что и заложено в теории курса.

Лабораторные работы № 1–3 предназначены для знакомства с та-

кими метрологическими понятиями, как типы погрешностей и клас-
сы точности средств измерений, для изучения принципов однократ-
ных и многократных измерений, для калибровки и поверки средств 
измерений, а также для освоения правил записи результатов изме-
рений. При этом направленность на измерения в радиоэлектронных 
и телекоммуникационных системах сохраняется. Также в лаборатор-
ном практикуме присутствуют лабораторные работы по темам «Ква-
лиметрия» (лабораторная работа № 4) и «Сертификация» (лаборатор-
ная работа № 5).

Авторы выражают благодарность старшему преподавателю кафе-

дры теоретических основ радиотехники А. В. Сосновскому за ценные 
советы и оригинальные идеи, предложенные в ходе работы над лабо-
раторным практикумом.

ВВЕДЕНИЕ

Базовые определения и понятия метрологии

Основным понятием метрологии является измерение. Изме-

рением мы будем называть форму получения количественной ин-
формации об объекте опытным путем. Чтобы отделить этот тип 
информации от информации об объекте, получаемой на основе ма-
тематических вычислений, обозначим его как измерительный. По-
скольку предметом метрологии является процедура извлечения 
измерительной информации об объектах реальности, следует уста-
новить границы применимости метрологических подходов к этим  
объектам.

Любые объекты характеризуются свойствами. Свойство — это атри-

бут объекта, выражающий такую сторону объекта (явления, процес-
са), которая обуславливает его различие или общность с другими объ-
ектами (явлениями, процессами) и обнаруживается в его отношениях 
к ним [1]. Тип взаимодействия объекта и субъекта является определя-
ющим фактором свойства. Свойства объекта зависят от вида взаимо-
действия объекта и субъекта. Так, если исследовать внешний вид объ-
екта, то можно получить представление о его размерах и форме, при 
взвешивании объекта мы получим представление о его массе, анализ 
структуры даст информацию о микроскопических параметрах, таких, 
как химический состав, энтропия и так далее. Свойство является качественной 
категорией; для того, чтобы оценить степень проявления 
свойства, необходимо ввести понятие величины.

Величина — это мера свойства объекта, которая может быть дифференцирована 
среди прочих свойств и оценена тем или иным спосо-

Введение

бом, в том числе и количественно. Это понятие не может существовать 
само по себе, оно применимо только к объекту со свойствами, выраженными 
данной величиной. Анализ всевозможных величин позволяет 
их разбить на несколько групп (рис. В1).

Величины

Величины материального вида 
(реальные)

Величины идеальных моделей 
реальности (идеальные)

Физические
Нефизические

 

Рис. В1. Классификация величин 

Величины идеальных моделей реальности относятся к математическим 
объектам и представляют собой абстрактные обобщения реальных 
объектов. Их исследованием занимаются математические науки. 
Величины материального вида можно разделить на физические 
и нефизические.

Физическая величина (ФВ) — одно из свойств физического объекта 

(физической системы, явления или процесса), в качественном отноше-
нии общее для многих физических объектов, но в количественном — индивидуальное 
для каждого из них [2]. ФВ присущи материальным объектам, 
изучаемым в естественнонаучных и технических дисциплинах.

К нефизическим величинам относятся величины, которые не могут 

быть измерены количественно; они встречаются в социологии, экономике 
и гуманитарных науках. Характерным признаком нефизической 
величины является отсутствие единиц измерения (рейтинг, уровень 
религиозности, оценки студентов и т. д.).

Любую ФВ можно оценить как качественно, так и количественно. 

Формульным выражением качественного различия между ФВ служит 
их размерность.

Размерность — выражение в форме степенного одночлена, составленного 
из произведений символов основных физических величин 

Базовые определения и понятия метрологии

в различных степенях и отражающее связь данной физической величины 
с физическими величинами, принятыми в данной системе величин 
за основные с коэффициентом пропорциональности, равным 
единице [2]. Размерность заданной физической величины Q принято 
обозначать выражением Dim Q. Наглядно проиллюстрировать определение 
размерности можно следующей формулой:

 
DimQ
L
M
T
I
J
=
Ч
Ч
Ч
Ч
Ч
a
b
g
d
e
z
Q
,  
(1) 

где Q, L, M, T, I, Θ, J — размерности основных ФВ, принятых в данной 
системе; α, β, γ, δ, ε, ζ — показатели размерности.

Под системой ФВ понимается совокупность физических величин, 

образованная в соответствии с принятыми принципами, когда одни 
величины принимают за независимые, называемые основными, а другие, 
определяемые как функции независимых величин, называют производными 
ФВ [2]. Например, в Международной системе единиц (СИ) 
за основные ФВ взяты длина, масса, время, сила тока, термодинамическая 
температура, сила света и количество вещества. Соответственно, 
такие ФВ, как энергия, давление, разность потенциалов, магнитная 
индукция в системе СИ являются производными, и их размерность 
выражается по формуле (1) через основные. Например, уравнение для 
описания скорости равномерного движения выглядит следующим образом:

 

v
S t
=
, 

где S — длина пройденного пути; t — время движения.

Тогда размерность скорости может быть найдена через размерности 
длины и времени:

 
Dim v
LT
=
-1.

В общем случае показатели размерности ФВ могут быть положи-

тельными, отрицательными, целыми либо дробными. Отдельный ин-
терес представляет случай, когда в выражении (1) все значения пока-
зателей размерности, соответствующие основным ФВ, равны нулю. 
В этом случае ФВ называется безразмерной.

Существуют три основных типа безразмерных ФВ:
• относительные ФВ, выраженные в долях некоего условно при-

нятого значения (например, относительная плотность — плот-
ность вещества по отношению к плотности воды);

Введение

• всевозможные коэффициенты, показывающие, во сколько раз 

одна величина больше другой в среде (например, коэффици-
ент трения, относительные магнитная и диэлектрическая про-
ницаемости);

• величины, характеризующие количество каких-либо объектов 

(например, количество электронов в атоме).

Величины, являющиеся безразмерными в одной системе единиц, 

могут оказаться размерными в другой. Например, электрическая и маг-
нитная постоянные ε0 и µ0 в системе СГС являются безразмерными, 
тогда как в системе СИ Dim ε0 = А 2·с 4·кг–1·м–3, Dim µ0 = кг·м·с–2·А–2. Ве-
личины, определенные как отношение двух однотипных величин, бу-
дут безразмерными в любой системе единиц.

В качестве единиц измерения безразмерных физических величин 

используется числа. Например, коэффициент трения покоя графита 
по графиту в воздухе составляет 0,1. Иногда для обозначения безраз-
мерных физических единиц используют специальные наименования, 
например, радиан. Радиан — угол, соответствующий дуге, длина кото-
рой равна ее радиусу [3]. В радианах выражается радианная мера угла, 
т. е. величина отношения данного угла к радиану. Некоторые единицы 
относительных безразмерных величин часто выражаются в специаль-
ных единицах измерения, например, процент, промилле, миллионная 
доля. Для относительных безразмерных величин, выраженных в лога-
рифмическом масштабе, используются децибелы и неперы.

Размерность отражает связь заданной ФВ с основными ФВ. При 

определении размерности ФВ руководствуются следующими прави-
лами:

1) размерности левой и правой частей уравнения, определяюще-

го производную ФВ, должны быть равны;

2) алгебра размерностей мультипликативна, т. е. содержит дей-

ствия умножения и деления;

3) размерность произведения нескольких величин равна произве-

дению их размерностей; так, если определяющее уравнение для вели-
чины Q имеет вид 

 
Q
A B C
=
Ч
Ч
, 

то размерность величины Q будет 

 
DimQ
Dim A DimB DimC
=
Ч
Ч
; 

Базовые определения и понятия метрологии

4) размерность частного при делении одной величины на другую 

равна отношению их размерностей; так, если определяющее уравне-
ние для величины Q имеет вид 

 
Q
A
B
=
/
, 

то размерность величины Q будет 

 
DimQ
Dim A
DimB
=
/
; 

5) размерность любой величины, возведенной в степень, равна ее 

размерности в той же степени; так, если определяющее уравнение для 
величины Q имеет вид 

 
Q
An
=
, 

то размерность величины Q будет 

 
DimQ
Dim A
Dim A

n
n
=
=
Х
1
.  

Использование этих правил лежит в основе теории размерности — 

метода, использующегося в ряде отраслей естественных наук для на-
хождения взаимосвязи между отдельными составляющими системы. 
Суть теории размерностей заключается в поиске связи одного из па-
раметров системы с другими на основе анализа размерностей. Таким 
образом, уравнение взаимосвязи между параметрами восстанавлива-
ется с точностью до безразмерного коэффициента. Теория размер-
ностей широко применяется в физике, химии и нескольких областях 
экономики, где на основе несложных операций с ее помощью можно 
получить важные самостоятельные результаты.

Размерность является качественной характеристикой ФВ, опреде-

ляющей ее свойства с точки зрения содержательной части. Чтобы сде-
лать выводы о количественных свойствах ФВ, т. е. разграничить разные 
объекты, обладающие одинаковым свойством размерности, необхо-
димо ввести понятие размера ФВ.

Размер ФВ — количественная определенность физической величи-

ны, присущая конкретному материальному объекту, системе, явле-
нию или процессу [2]. Размер является объективной количественной 
характеристикой свойства объекта, не зависящей от выбора системы 
единиц. Так, размер массы, равный 1000 мг, идентичен размерам мас-
сы, равным 1 г и 0,001 кг. По сути, это три варианта представления од-

Доступ онлайн
400 ₽
В корзину