Методи, прибори й засоби для вимірювання в'язкості (стр. 2 из 6)
Міра - носій розміру одиниці фізичної величини, тобто засіб виміру, призначене для відтворення фізичної величини даного розміру. Типовими прикладами мер є гирі, рулетки, лінійки. В інших видах вимірів міри можуть мати вигляд призми, речовини з відомими властивостями й т.д. При розгляді окремих видів виміру ми будемо спеціально зупинятися на проблемі створення мер.
Вимір - пізнавальний процес, що полягає в порівнянні даної величини з відомою величиною, прийнятої за одиницю. Виміру підрозділяють на прямі, непрямі, сукупні й спільні.
Прямі виміри - процес, при якому шукане значення величини знаходять безпосередньо з досвідчених даних. Найпростіші випадки прямих вимірів - виміру довжини лінійкою, температури - термометром, напруги - вольтметром і т.п.
Непрямі виміри - вид виміру, результат яких визначають із прямих вимірів, пов'язаних з вимірюваною величиною відомою залежністю. Наприклад, площа можна виміряти як добуток результатів двох лінійних вимірів координат, об'єм - як результат трьох лінійних вимірів. Так само опір електричного кола або потужність електричного кола можна виміряти за значеннями різниці потенціалів і сили струму.
Сукупні виміри - це виміру, у яких результат знаходять за даними повторних вимірів однієї або декількох однойменних величин при різних сполученнях мір або цих величин. Наприклад, сукупними є виміри, при яких масу окремих гир набору знаходять по відомій масі однієї з них і за результатами прямих порівнянь мас різних сполучень гир.
Спільними вимірами називають вироблені прямі або непрямі виміри двох або декількох величин. Метою таких вимірів є встановлення функціональної залежності між величинами. Наприклад, спільними будуть виміру температури, тиску й об'єму, займаного газом, виміру довжини тіла залежно від температури й т.д.
Засіб виміру - технічний засіб, використовуваний при вимірах і метрологічні характеристики, що мають нормовані. У число засобів вимірів входять міри, вимірювальні прилади, вимірювальні установки, вимірювальні системи й перетворювачі, стандартні зразки складу й властивостей різних речовин і матеріалів. По тимчасових характеристиках виміру підрозділяються на:
- статичні, при яких вимірювана величина залишається незмінної в часі;
- динамічні, у процесі яких вимірювана величина змінюється. По способі вираження результатів виміри підрозділяються на:
абсолютні, які засновані на прямих або непрямих вимірах декількох величин і на використанні констант і в результаті яких виходить абсолютне значення величини у відповідних одиницях;
відносні виміри, які не дозволяють безпосередньо виразити результат в узаконених одиницях, але дозволяють знайти відношення результату виміру до якої-небудь однойменної величини з невідомим у ряді випадків значенням. Наприклад, це може бути відносна вологість, відносний тиск, подовження й т.д.
Основними характеристиками вимірів є: принцип виміру, метод виміру, погрішність, точність, вірогідність і правильність вимірів.
Принцип вимірів - фізичне явище або їхня сукупність, покладені в основу вимірів. Наприклад, маса може бути обмірювана опираючись на гравітацію, а може бути обмірювана на основі інерційних властивостей. Температура може бути обмірювана по тепловому випромінюванню тіла або по її впливі на об'єм якої-небудь рідини в термометрі й т.д.
Метод вимірів - сукупність принципів і засобів вимірів. В у згаданому вище прикладі з виміром температури виміру по тепловому випромінюванню відносять до неконтактного методу термометрії, виміру термометром є контактний метод термометрії.
Погрішність вимірів - різниця між отриманим при вимірі значенням величини і її щирим значенням. Погрішність вимірів пов'язана з недосконалістю методів і засобів вимірів, з недостатнім досвідом спостерігача, зі сторонніми впливами на результат виміру. Докладно причини погрішностей і способи їхнього усунення або мінімізації розглянуті в спеціальній главі, оскільки оцінка й облік погрішностей вимірів є одним з найважливіших розділів метрології.
Точність вимірів - характеристика виміру, що відбиває близькість їхніх результатів до щирого значення вимірюваної величини. Кількісно точність виражається величиною, зворотної модулю відносної погрішності, тобто
(1.1)де Q - щире значення вимірюваної величини, Д - погрішність виміру, рівна
(1.2)де Х - результат виміру. Якщо, наприклад, відносна погрішність виміру дорівнює 10-2%, то точність буде дорівнює 104.
Правильність вимірів - якість вимірів, що відбиває близькість до нуля систематичних погрішностей, тобто погрішностей, які залишаються постійними або закономірно змінюються в процесі виміру. Правильність вимірів залежить від того, наскільки вірно (правильно) були обрані методи й засоби вимірів.
Вірогідність вимірів - характеристика якості вимірів, що розділяє всі результати на достовірні й недостовірні в залежності тому, відомі або невідомі імовірнісні характеристики їхніх відхилень від щирих значень відповідних величин. Результати вимірів, вірогідність яких невідома, можуть служити джерелом дезінформації.
При виконанні різних робіт з метрологічного забезпечення вимірів використовуються специфічні категорії, які теж мають потребу у визначенні. Ці категорії наступні:
Атестація - перевірка метрологічних характеристик (погрішності вимірів, точності, вірогідності, правильності) реального засобу виміру.
Сертифікація - перевірка відповідності засобу виміру стандартам даної країни, даної галузі з видачею документа-сертифіката відповідності. При сертифікації крім метрологічних характеристик перевірці підлягають всі пункти, що втримуються в науково-технічній документації на даний засіб виміри. Це можуть бути вимоги по електробезпечності, по екологічній безпеці, по впливі змін кліматичних параметрів. Обов'язковим є наявність методів і засобів перевірки даного засобу виміру.
Перевірка - періодичний контроль погрішностей показань засобів виміру по засобах виміру більше високого класу точності (зразковим приладам або зразковій мері). Як правило, перевірка закінчується видачею свідчення про перевірку або таврування вимірювального приладу.
Градировка - нанесення оцінок на шкалу приладу або одержання залежності показань цифрового індикатора від значення вимірюваної фізичної величини. Часто в технічних вимірах під градировкою розуміють періодичний контроль працездатності приладу по мірах, що не мають метрологічного статусу або по убудованим у прилад спеціальним пристроям. Іноді таку процедуру називають калібруванням і цим словом пишеться на робочій панелі приладу.
Цей термін насправді в метрології зайнятий, і калібруванням відповідно до стандартів називають трохи іншу процедуру.
Калібрування міри або набору мерло - перевірка сукупності однозначних мір або багатозначної міри на різних оцінках шкали. Інакше кажучи, калібрування - це перевірка міри за допомогою сукупних вимірів. Іноді термін «калібрування» уживають як синонім перевірки, однак калібруванням можна називати тільки таку перевірку, при якій рівняються кілька мір або ділення шкали між собою в різних сполученнях.
2. Виміри механічних величин
У технологічних лінійних вимірах найбільше часто затребуваними є наступні:
а) Товщини листових матеріалів;
б) Товщини плівок (фарба, волога, метал);
в) Глибина травлення й гравіювання;
г) Шорсткості поверхні;
д) Тиску;
е) В'язкості ;
ж) Твердості;
з) Рівня рідин.
Традиційні виміри переміщень являють собою добре відомі лінійки, ноніуси й мікрометричні гвинти. Лінійки виготовляються або у вигляді жорсткої конструкції, або у вигляді гнучкої стрічки (рулетки). Виміри проводяться безпосереднім порівнянням розміру предмета з діленнями шкали лінійки. Ноніус являє собою додаткову шкалу, нанесену на рухливу каретку, що переміщається вільно уздовж лінійки. Шкали ноніуса нанесені таким чином, що дев'ять ділень лінійки розділені на десять рівних частин.
Якщо проводити виміру, то є можливість визначити розміри з точністю до 1/10 частки ділення основної лінійки. Для цього досить визначити, яке ділення ноніуса збігаєтеся цілим діленням основної шкали. Якщо, наприклад, з діленням основної шкали збігається перше ділення ноніуса, то це означає, що вимірювана довжина на 1/10 частину ділення основної шкали більш того значення, у якого розташовується нульове ділення ноніуса. Якщо збігається друге ділення, то розмір на 2/10 більше, і т.д.
Найчастіше використовується так званий прямий ноніус, у якого ціни ділення на 1/10 частину менше ціни ділення основної шкали. Іноді застосовують зворотний ноніус, у якого ціна ділення на 1/10 більше ціни ділення основної шкали, тобто 11 ділень діляться на 10 частин. Користуватися ним треба також, як і прямим ноніусом, тобто цілу частина вимірюваної величини зчитувати з меншого значення основної шкали, між якими зупинився нуль ноніуса, а десяті частки визначати по збігу ділення шкали ноніуса з діленням основної шкали.
У деяких вимірювальних інструментах, найчастіше в кутомірних, застосовується круговий ноніус. Принципово він нічим не відрізняється від лінійного ноніуса, тільки ділення на ньому нанесені на невелику дугову лінійку (алиаду), що вільно переміщається уздовж основної шкали (лімба).