1.Co to jest metrologia i czym się zajmuje?Metrologia – nauka o pomiarach. Przedmiotem metrologii są: - jednostki miar oraz ich etalony (ustalanie, odtwarzanie, konsensacja i przekazywanie) – pomiar (metody, ocena, wykonywanie, ocena dokładności itd.) – narzędzia pomiarowe (właściwości badane z punktu widzenia przeznaczenia narzędzi) – obserwatory (ich kwalifikacje odnoszące się do wykonywania pomiarów, np. odczytywania wskazań na¬rzędzi pomiarowych) metrologia obejmuje wszystkie zagadnienia zarówno teoretyczne jak i praktyczne odnoszące się do pomiarów niezależnie od ich dokładności.
2.Podział metrologii ze względu na rodzaj wielkości mierzonej.
Metrologia wielkości podstawowych: długości, masy, czasu, prądu elektrycznego, temperatury , liczności, światła Metrologia wielkości uzupełniających: kąta bryłowego , kąta płaskiego Metrologia wielkości pochodnych à M. w. mechanicznych à M w cieplnych àM w elektrycznych i magnetycznych à M w optycznych à M w akustycznych à M w fizycznych.
3.Podział metrologii ze względu na dziedzinę nauki i techniki.
Metrologia teoretyczna:- Metrologia ogólna (podstawy metrologii)- Metrologia stosowana (podział na określone dziedziny nauki i techniki) metrologia :fizyczna , medyczna, metrologiczna , techniczna itd.- Metrologia prawna
Metrologia techniczna:- elektryczna- geodezyjna- budownictwa lądowego- ochrony środowiska- mechaniczna w budowie maszyn: metrologia wielkości geometrycznych, przemysłowa, wielkości mechanicznych
4.Co to jest wielkość i wartość wielkości.
Wielkość – jest to własność zjawiska lub ciała, którą można wyznaczyć jakościowo i ilościowo. Wielkość mierzona – to własność ciała (materii) lub zjawiska fizycznego, która posiada jednoznaczną definicję oraz jednostkę miary. Wielkość mierzoną można określić nie tylko jakościowo, ale przede wszystkim ilościowo.
5.Co to jest układ wielkości?
Zbiór wielkości, w znaczeniu ogólnym, między którymi istnieją określone relacje.
6.Co to jest układ jednostek? Charakterystyka układu SI.
Zbiór jednostek podstawowych i jednostek pochodnych, określonych zgodnie z przyjętymi regułami w danym układzie wielkości.
Układ SI – Międzynarodowy Układ Jednostek Miar zatwierdzony w 1960 (później modyfikowany) przez Generalną Konferencję Miar. Jest stworzony w oparciu o metryczny system miar. Jednostki w układzie SI dzielą się na podstawowe i pochodne.
7.Podać matematyczną zasadę tworzenia wielkości pochodnych.
8.Podać matematyczną zasadę tworzenia jednostek pochodnych.
Kombinacje jednostek podstawowych, w postaci iloczynów potęgowych, tworzonych na równaniach definiujących
9.Co to jest pomiar bezpośredni i pomiar pośredni?
Pomiar bezpośredni - zachodzi gdy na urządzeniu pomiarowym ustalamy wartość wielkości mierzonej
Pomiar pośredni - wielość mierzoną otrzymuje się na podstawie bezpośrednich pomiarów innych wielości mierzonych X, a następnie obliczeniu szukanej wartości wielkości Y przy wykorzystaniu znanych zależności miedzy tymi wielkościami
10.Klasyfikacja błędów pomiarowych ze względu na przyczynę ich powstawania.
- błędy przyrządów pomiarowych- błędy metody pomiarowej- błędy przeliczeń i przetwarzania danych- błędy obserwatora- błędy wynikające z wpływu otoczenia na tor pomiarowy
11.Klasyfikacja błędów pomiarowych ze względu na sposób ich obliczania i uwzględniania w wyniku pomiaru.
- systematyczne- przypadkowe- nadmierne
12.Klasyfikacja narzędzi pomiarowych.
Narzędzia pomiarowe są to środki techniczne przeznaczone do wykonywania pomiarów, obejmujące wzorce miar, przyrządy pomiarowe, przetworniki pomiarowe. Narzędzia pomiarowe dzielą się na:
Wzorce miary są to narzędzia pomiarowe odtwarzające z określoną dokładnością jedną wartość (wzorzec jednomiarowy) albo kilka ściśle określonych wartości wielkości (wzorzec wielomiarowy) albo ściśle ściśle określone wartości ciągłe w pewnym zakresie (wzorzec miary z podziałką). W zależności od przeznaczenia wzorce miar dzieli się na etalony; wzorce I i II rzędu oraz wzorce użytkowe. Wzorzec o największej dokładności nazywa się etalonem; przeznaczony wyłącznie do przekazywania jednostki miary innym wzorcom. Wzorce użytkowe biorą bezpośredni udział w pomiarach.
-Wyróżnia się następujące wzorce miary:
a) napięcia elektrycznego,
b) rezystancji,
c) prądu elektrycznego,
e) indukcyjności własnej i wzajemnej,
f) pojemności,
g) częstotliwości i czasu
-Przyrządy pomiarowe – są to narzędzia przeznaczone do przetwarzania wielkości mierzonej na wskazania lub inną równoważną informację. Pomiary przyrządem mogą być wykonywane samodzielnie lub w połączeniu z jednym lub z wieloma urządzeniami dodatkowymi. Proces przetwarzania wielkości mierzonej na wynik pomiaru odbywa się w układzie złożonym nieraz z wielu przetworników pomiarowych. W zależności od wielkości mierzonej pochodzi nazwa przyrządu pomiarowego (np. częstotliwościomierz), od zasady działania działania (kompensator, komparator), od jednostki miary (amperomierz, woltomierz).
Ze względu na pełnioną funkcję przyrządy pomiarowe dzielą się na:
- mierniki, są to przyrządy pomiarowe wyskalowane w jednostkach miary wielkości mierzonej,- rejestratory, są to przyrządy pomiarowe umożliwiające zapis wielkości mierzonej w funkcji czasu lub w funkcji innej wielkości, - liczniki. są to przyrządy pomiarowe wskazujące stopniowo narastającą w czasie wartość wielkości mierzonej,- detektory zera, są to przyrządy umożliwiające stwierdzenie zaniku wielkości (np. strumienia magnetycznego).-Przetworniki pomiarowe - służą do przetwarzania wartości wielkości mierzonej na proporcjonalną wartość innej wielkości wyjściowej (np. termoelement) lub inną wartość tej samej wielkości (np. dzielnik napięcia, przekładnik prądowy).
Ze względu na rodzaj wejściowej informacji pomiarowej rozróżnia się analogowe lub cyfrowe przyrządy i przetworniki pomiarowe
Ze względu na rodzaj sygnału pomiarowego na wejściu i wyjściu przetwornika rozróżnia się przetworniki:
- analogowo-analogowe (A/A)- analogowo-cyfrowe (A/C)- cyfrowo-analogowe (C/A)- cyfrowo-cyfrowe (C/C)
Narzędzia pomiarowe można podzielić również na:
- użytkowe - przeznaczone do pomiarów użytkowych (lecz nie do sprawdzania innych narzędzi), np. licznik energii elektrycznej;- kontrolne - przeznaczone do sprawdzania innych narzędzi podlegających kontroli organów państwowej służby metrologii prawnej (w Polsce — GUM). Kontrola taka obejmuje: badanie typu, legalizację narzędzi pomiarowych oraz nadzór metrologiczny.
13.Schematy przedstawiające przyrządy pomiarowe.
14.Charakterystyki przyrządów pomiarowych.
15.Co to jest czułość przyrządu pomiarowego?
Czułością narzędzia pomiarowego nazywamy stosunek przyrostu wartości wielkości wyjściowej do zmiany wartości wielkości wejściowej (jest nią zawsze wielkość mierzona) wywołującej ten przyrost. W praktyce, dla narzędzi pomiarowych z podziałką czułość ich ocenia się dzieląc długość działki elementarnej przez jej wartość.
Lub
Czułość przyrządu pomiarowego — najmniejsza zmiana wartości, mierzonej wielkości fizycznej, którą może zarejestrować dany przyrząd pomiarowy
16.Co to jest pobudliwość i próg pobudliwości przyrządu pomiarowego?
Pobudliwość narzędzia pomiarowego – właściwość charakteryzująca zdolność narzędzia pomiarowego do reagowania na małe zmiany wielkości mierzonej.Próg pobudliwości to najmniejsza zmiana wartości wielkości mierzonej, która wywołuje dostrzegalną zmianę wskazania narzędzia pomiarowego.
17.Co to jest odwracalność i błąd odwracalności przyrządu pomiarowego?
Odwracalność zdolność narzędzia pomiarowego do dawania tego samego wskazania, gdy tę samą wartość wielkości mierzonej osiąga się raz przez zwiększanie wartości wielkości mierzonej od wartości mniejszej, drugi raz przez jej zmniejszanie od wartości większej. Miarą zwrotności jest histereza pomiarowa.błąd odwracalności charakteryzujący się różnicą wskazań narzędzia pomiarowego, gdy tę samą wartość wielkości mierzonej osiąga się raz przy zwiększaniu wartości wielkości mierzonej, drugi raz - przy jej zmniejszaniu
18.Przedstawić schemat wzorcowania przyrządu pomiarowego.
Charakterystyką statyczną jest więc funkcja Y=f(X) dla (e,z)=idem. Charakterystyka statyczna opisuje zachowanie się przyrządu w warunkach ustalonych (X,e,z a w konsekwencji Y są niezmienne w czasie).
Charakterystykę statyczną wyznacza się podczas wzorcowania statycznego przyrządu. Przez wzorcowanie należy rozumieć przyporządkowanie wielkości wyjściowej Y miary wielkości mierzonej X. Efektem wzorcowania jest wyznaczenie funkcji Y=f(X).
19.Nierówności składowe Struktury Geometrycznej Powierzchni?
-Chropowatość powierzchni- cecha powierzchni ciała stałego, oznacza rozpoznawalne optyczne lub wyczuwalne mechanicznie nierówności powierzchni, niewynikające z jej kształtu, lecz przynajmniej o jeden rząd wielkości drobniejsze. Chropowatość w przeciwieństwie do innej podobnej cechy – falistości powierzchni, jest pojęciem odnoszącym się do nierówności o relatywnie małych odległościach wierzchołków. Wielkość chropowatości powierzchni zależy od rodzaju materiału i przede wszystkim od rodzaju jego obróbki.
-falistość powierzchni- nierówności będące składową powierzchni rzeczywistej o charakterze przypadkowym lub zbliżonym do postaci okresowej, których odstępy znacznie przewyższają odstępy chropowatości powierzchni W budowie maszyn jest błędem wykonawczym najczęściej spowodowanym wibracjami w maszynach wytwórczych w czasie obróbki elementu. Falistość jest okresową nierównością, którą można opisać falą, przy czym strzałka fali jest mniejsza co najmniej 40 razy od długość fali. Elementy charakteryzujące się większą falistością uznawane są za braki produkcyjne.
-odchyłki kształtu- największa odległość pomiędzy zarysem rzeczywistym a zarysem średnim lub przylegającym
20.Zdefiniować parametr Ra
Średnie arytmetyczne odchylenie profilu od linii średniej
21.Klasyfikacja metod pomiaru odchyłek okrągłości.
-Metody bez odniesieniowe pomiarowe: Mocowanie w kłach, Mocowanie na stole pomiarowym, obrotowy czujnik pomiarowy, obrotowy stół-nieruchomy czujnik
-Metody odniesieniowe : Dwustykowa,Trójstykowa
-Współrzędnościowa technika pomiarowa
22.Co to jest histogram i jak się go tworzy?
Na podstawie próby losowej, np.: serii pomiarów można zbudować histogram tj. przybliżenie funkcji gęstości. Graficzne przedstawienie rozkładu gęstości, właściwości mierzalnej składające się ze zbioru sąsiadujących ze sobą prostokątów, z których każdy ma podstawę równej długości klasy i pole powierzchni przybliżoną do częstości klasy.
k=1+3,332 log n– na liczbę klas/przedziałów
i=(xmax- xmin)/k – szerokość przedziału
Buduje się go w ten sposób, że na osi odciętych zaznacza się przedziały wartości zmiennej losowej i nad każdym przedziałem buduje się prostokąt o polu przybliżonym do gęstości.
ai = mi/di*n gdzie ai – wysokość hist., mi – liczba wyników pomiaru w przedziale, di = xi-xi-1 – długość/szerokośc przedziału.
Histogram- graficzny sposób przedstawienia wyników.
Sposób tworzenia – na osi odciętych zaznacza się przedziały wartości zmiennej losowej i nad każdym przedziałem buduje się prostokąt o polu proporcjonalnym do gęstości prawdopodobieństwa w tym przedziale
23.Opisać metodę pomiaru średnicy wałka za pomocą czujnika.
Czujnik pomiarowy mocuje się w tulei chwytowej 2 podstawy pionowej. Na stoliku podstawy, pod trzpień pomiarowy czujnika podstawia się najpierw wzorzec( w postaci stosu płytek wzorcowych5), o wymiarze nominalnym mierzonego wałka 6 lub o wymiarze określonym przez pomiar przyrządem o mniejszej dokładności, np. mikrometrem. Przesuwając ramię 3 z czujnikiem w górę i w dół ustawia się wskazanie zerowe czujnika. Po unieruchomieniu czujnika w takim położeniu, na miejsce stosu płytek podsuwa się badany element. Średnicę wałka oblicza się ze wzoru:
24.Opisać metodę pomiaru kąta stożka wewnętrznego za pomocą kulek.
Do pomiaru należy użyć dwóch rożnych kulek o sernicach odpowiednio dobranych do wymiarów stożka. Pomiar polega na bezpośrednim zmierzeniu średnic obu kulek oraz wymiarów M1 M2. Do średnic używamy mikrometru a do M głębokościomierza
25.Opisać metodę pomiaru kąta klina za pomocą liniału.
Polega na tym ze po ustawieniu mierzonego przedmiotu na płycie liniału pod jeden z wałków liniału podstawia się stos płytek wzorcowych o takiej wysokości h aby górna płaszczyzna przedmiotu mierzonego była równoległa do płaszczyzny płyty pomiarowej na której ustawiony jest liniał sin
26.Co to jest poprawność i błąd poprawności?
Poprawność- Jest to właściwość charakteryzująca zdolność narzędzia pomiarowego do wskazywania poprawnych wartości wielkości mierzonej bez uwzględnienia błędu wierności wskazań.
Błąd poprawności – jest to suma algebraiczna błędów systematycznych obarczających wskazań narzędzia pom. W określonych warunkach użytkowania ; gdzie -średnia arytmetyczna; Xp –wartość poprawna wielkości mierzonej tj. grubość płytki wzorcowej
27.Co to jest wierność i błąd wierności?
Wierność – narzedzia pom. Jest to właściwość charakteryzująca zdolność narzędzia pom. Podawania zgodnych między sobą wskazań dla tej samej wartości wielkości mierzonej, nie biorąc pod uwagę błędów systematycznych o wartościach zmiennych.
28.Co to jest dokładność, błąd dokładności i klasa dokładności?
Dokładność– stopień zgodności wartości rzeczywistej ze średnią arytmetyczną wyników uzyskanych dla oznaczanej wielkości.
Błąd dokładności- procentowa możliwość podania złego wyniku
Klasa dokładności – jest to charakterystyka narzędzi pom. O tych samych wymaganiach dotyczących dokładności. Klasę dokładności określa zależność ;
;gdzie ej – błąd poprawności narz.pom.; w- błąd wierności narz.pom.; Wmax- granica górna zakresu pomiarowego narzędzia, najwyższe wskazania jakie daje przyrząd.
Tworzenie jednostek pochodnych
Przy wyborze jednostek podstawowych zachowano właściwą miarę. Bazę układu stanowi siedem jednostek podstawowych; pięć
z nich to jednostki wielkości najbardziej elementarnych we Wszechświecie (długość – m, masa – kg, czas – s, prąd elektryczny– A, temperatura termodynamiczna – K), dwie zaś ułatwiają posługiwanie się układem SI (liczność materii – mol, światłość – cd).
3. Proporcja – matematyczność
Z podstawowej zasady metrologii (1) wynika, że każda jednostka pochodna układu SI jest iloczynem potęg jednostek podstawowych (2). Związek jednostek podstawowych z jednostkami pochodnymi ma centralne znaczenie dla matematyczności układu.
Wykładniki potęgowe , , ,... to liczby całkowite dodatnie, ujemne oraz zero.
4. Liczba
Postać jednostki pochodnej zależy od wartości wykładników potęgowych , , ,..., a te są liczbami całkowitymi. Każdą jednostkę pochodną wyróżnia siedmioelementowy ciąg liczbowy. W tablicy podano ciągi liczbowe dla kilku wybranych jednostek – w istocie zawiera około trzystu ciągów, odpowiednio do używanych jednostek pochodnych SI [12]. Estetyka układu SI wpisuje się w estetykę pitagorejską. Wszechświat (kosmos) jest zbudowany matematycznie i harmonijnie, i dzięki temu jest piękny – twierdzili pitagorejczycy. Układ SI czerpie swój początek z zasady kosmosu, ze stałych uniwersalnych, jego „skali” (rys. 5, węzeł 1). Korzenie układu są związane z parametrami Wszechświata, za jakie się uważa stałe uniwersalne. Stałe te nie zależą od rodzaju ciała i mają w określonym układzie jednostek niezmienne wartości. Przyjęte jednostki podstawowe są „miarą” układu SI, jest ich siedem i zostały wybrane w sposób racjonalny (rys. 5, węzeł 2). Matematyczna doskonałość, uniwersalność i zakres układu objawia się w podstawowej zasadzie metrologii (rys. 5, węzeł 3). Dzięki tej zasadzie tworzeniu jednostek pochodnych towarzyszy ścisłość i ogromna prostota: każda jednostka pochodna jest iloczynem potęg jednostek podstawowych
michal27021993