1.Zasada pomiarowa. Zjawisko fizyczne wykorzystywane do przeprowadzenia pomiau.Opracowując nowy przypadek pomiaru należy rozpocząć od wyboru jego zasady.W konstrukcji każdych przyżądu pomiarowego jest zrealizowana określona zasada pomiarowa. Przykłady-pomiar siły dynamometrem sprężynowym, pomiar temp., pomiar przyspieszenia akcelerometrem, pomiar długości czujnikiem zegarowym.

2.Metoda bezpośrednia. Wartość wielkości uzyskuje się bez potrzeby mierzenia innych wielkości funkcyjnie z nią powiązanych i bez wykonania specjalnych obliczeń.

Może natomiast zajść potrzeba obliczenia poprawek wynikających z wielkości wpływowych lub stałej przyżądu.np. pomiar średnicy wałka mikrometrem, chropowatości powierzchni profilometrem, prędkości samochodu prędkościomierzem stanowiącym wyposażenie pojazdu. Metoda pośrednia. polega na mierzeniu (bezpośrednim) pewnej liczby wielkości pomocniczych, a następnie – na podstawie wyników tych pomiarów – obliczeniu wielkości poszukiwanej X=F(X1,X2,...Xm). np. pomiar promienia łuku przez zmierzenie bezpośrednie jego strzałki i cięciwy, pomiar

kalorymetryczny przez pomiar masy ciała i przyrostu

temperatury.

3. Metoda bezpośredniego porównania. W metodzie tej stosuje się wzorzec tak dobrany by jego wartość była równa wartości mierzonej wielkości (różnica stanowi błąd pomiaru). Aby takie dopasowanie było możliwe należy dysponować albo wzorcem wielo miarowym albo odpowiednim kompletem wzorców jednomiarowych. np. pomiar objętości cieczy za pomocą menzurki, długości przymiarem kreskowym, masy za pomocą wagi równoramiennej. Szczególną odmianą tej metody jest metoda przez podstawienie polegające na zastąpieniu wartości mierzonej

wielkości znaną wartością wzorca tak dobraną, aby ich skutki były jednakowe.

4. Metoda różnicowa i zastosowanie w pomiarach długości. Polega na porównaniu wartości mierzonej wielkości ze znaną wartością wzorca tej wielkości; porównanie to odbywa się przez pomiar różnicy wartości wielkości mierzonej i wzorca. Mierzona różnica w pewnych przypadkach może być dość duża. Poszukiwaną wartość znajduje się dodając zmierzoną różnicę do wartości wzorca. Metoda różnicowa ma liczne zastosowania w metrologii długości: przyrząd służący do pomiaru różnicy mierzonego

wymiaru i wymiaru wzorca długości  (np. stosu płytek wzorcowych) nosi nazwę czujnika.

5. Metoda wychylenia. Polega na ocenie wartości mierzonej wielkości przez obserwację wskazania przyrządu pomiarowego. Sprowadza się to zazwyczaj do zastępowania mierzonej wielkości inną, z nią powiązaną, którą można nazwać jej analogiem:: analog „reprezentuje” mierzoną wielkość. Łańcuch pomiarowy – układ, do którego wchodzi pewna informacja (sygnał wejściowy), i z którego po odpowiednim przetworzeniu wycodzi inna informacja (sygn. wyjściowy). Oba sygnały mogą mieć różną postać fizyczną.

Wskazanie (sygn. wyjściowy) można w uproszczeniu wyrazić bezpośrednio w jednostkach wielkości mierzonej.

6. Błąd pomiaru. Jest to niezgodność wyniku pomiaru z wartością poprawną mierzonej wielkości. Błąd pomiaru można wyrazić w postaci błędu bezwzględnego Dx=x-x0 . Błąd pomiaru może być więc dodatni(wynik za duży)lub ujemny(wynik za mały). Błąd pomiaru można też wyrazić jako błąd względny Dx/x0=(x-x0)/x0 . Błąd względny jest liczbą bezwymiarową często wyraża się go w procentach.  Biorąc pod uwagę przyczynę błędów dzieli się je na: błędy metody, wskazania narzędzia

pomiarowego, obserwacji.

7.Błęd metody pomiarowej. są spowodowane zastosowaniem nieodpowiedniej metody pomiarowej. Można wyróżnić dwie odmiany tych błędów: -wynikające z przyjęcia pewnych upraszczających założeń idealizujących budowę narzędzia pomiarowego, -wynikające z upraszczających założeń dotyczących przebiegu pomiaru, a zwłaszcza z pominięcia niektórych wielkości wpływowych. Np. błąd ważenia wynikający z założenia że ramiona wagi są równej długości, błąd pomiaru średnicy cienkościennej tulei narzędziem o zbyt dużym nacisku pomiarowym przy

zaniedbaniu odkształcenia tulei.

8. Błędy systematyczne. Zmieniają się w warunkach pomiaru wg określonego, znanego prawa; w szczególnym przypadku błąd systematyczny jest stały. Błąd systematyczny ma pewną konkretną przyczynę, którą może być np. jakaś wielkość wpływowa. Błędy systematyczne są z reguły błędami metody pomiarowej lub narzędzia. Np. pomiar długości przedmiotu aluminiowego narzędziem stalowym, gdy temp. pomiaru jest różna od temp. odniesienia, błąd systematyczny prędkościomierza samochodowego.

9. Błędy obserwacji. są popełniane przez osobę wykonującą pomiar. Szczególnym przypadkiem błędu obserwacji jest błąd odczytania na urządzeniu wskazującym. Np. nieprawidłowe pokrycie krawędzi przedmiotu z linią w polu widzenia okularu mikroskopu warsztatowego, błąd paralaksy spowodowany skończoną grubością przymiaru kreskowego i obserwacją przymiaru z niewłaściwego punktu; jest to typowy błąd odczytania.

10. Błędy nadmierne. występują gdy pomiar został wykonany nieprawidłowo. Błąd nadmierny jest zazwyczaj spowodowany jedną określoną przyczyną , która pojawiła się

niespodziewanie. Wartość błędu może być bardzo znaczna i najczęściej bez trudności można zauważyć wynik pomiaru z takim błędem. Wynik ten należy odrzucić. Np. błąd spowodowany awarią przyrządu pomiarowego, błąd spowodowany nieumiejętnością obsługi.

11. Błędy graniczne – granice przedziału, których nie przekroczy (z prawdopodob. bliskim 1)

żaden błąd przypadkowy podczas wykonywania określonego pomiaru. Przedział wyznaczony przez te błędy nazywa się obszarem niepewności pomiarowej. Błędy graniczne i obszar niepewności pomiaru można

znaleźć różnymi sposobami. W praktyce, podczas wykonywania pomiarów w ściśle określonych przypadkach (w określonych warunkach, przyrządem o znanej charakterystyce, przez wykwalifikowaną osobę(doświadczony metrolog może sam w wielu przypadkach oszacować obszar n. pom. itp.), obszar niepewności można wyznaczyć jeszcze przed pomiarem na podstawie danych statystycznych umieszczonych w  tabelach itp. Błędy graniczne i obszar niepewności pomiarowej można też znaleźć metodami statystyki matemat., analizując rozrzut wyników pomiarów niezmiennej wielkości. Metoda ta

stosowana jest w dokładnych pomiarach laboratoryjnych lub przy badaniu nowych sposobów pomiaru.

12. Procedura wyzn. błędu granicznego pom. przez analizę serii pomiarów.

(a)W przypadku, gdy liczba pomiarów jest dość duża (kilkanaście), estymator sr dobrze przybliża nieznane odchylenie standardowe sr, przyjmujemy następującą procedurę opracowania wyników (sposób klasyczny (trzysigmowy)): 1. obl. wart. średniej x­­­­­ (z kreską) wg x(z kr)=sumaxi/n i przyjmujemy jako oszacowanie wartości poprawnej; 2. obliczamy oszacowanie odchylenia stand.

pojedynczego pomiaru s; 3. obl. oszacowanie wart. średn. sr; 4. wyniki pomiaru przyjmuje się jako x(z kresk.)±3sr

(b) jeśli liczba pomiarów w serii jest niewielka, nie ma podstawy by szacować odchylenie standardowe wielkością s. Nie można wtedy użyć metody klasycznej, a należy zastosować statystykę t-Studenta: Wyznaczenie obszaru niepewności pomiarowej przebiega analogicznie jak w metodzie klasycznej, z tym, że zamiast ± 3sr przyjmuje się ± tsr (t – graniczna artość statystyki dla założonego poziomu ufności P i danej liczby n - 1

statystykę t-Studenta

t = (x(z. kr.) – x0)/sr Rozkład (gęstość prawdopodobieństwa) tej statystyki nie zależy od nieznanego odchylenia standardowego s, ale od wartości n – 1 (liczba stopni swobody rozkładu). Wartość statystyki zeruje się, gdy wartość średnia serii pom. równa się dokładnie wartości poprawnej, natomiast im większy będzie błąd pom., tym ta wartość będzie większa. Poziom ufności (prawdopodobieństwo, że wartość bezwzgl. błędu znajdzie się w przedz. ½x(z.k.) – x0½£ D) znajduje się całkując funkcję gęstości i zależy on od liczby pomiarów w serii.

13. Błędy pomiarów wykonanych metodą pośrednią. W metodzie pom. pośredniej wyznacza się wartości mierzonej wielkości X za pomocą funkcji F wielu zmiennych, której argumentami są wyniki pomiarów bezpośrednich. Jeśli błędy  D1, .. Dm­ – błędy pomiarów wielkości X1, . .Xm zmierzonych bezpośred. są małe to problem można sprowadzić do postaci liniowej

Błędy cząstkowe (przyrosty) mogą być dodatnie lub ujemne, tak więc ich wpływ może się znosić. Błąd systematyczny pomiaru pośredniego wyznacza się sumując cząstkowe błędy syst.:

Wartość przeciwna błędu systemat. = poprawce wyniku pomiaru metodą pośred., którą należy wyznaczyć przed analizą błędów przypadkowych. Błąd przypadkowy pomiaru pośredniego wyznacza się stosując zasadę sumowania wariancji (kwadratów odchylenia standardowego) wielkości losowych (wyników pomiarów bezpośrednich). Przyjmując, że błąd graniczny jest pewną wielokrotnością odchylenia standardowego, otrzymujemy:

Błąd graniczny obliczony wg tego wzoru ma ten sm poziom ufności co składowe błędy graniczne.

14. Klasyfikacja narzędzi pomiarowych. narz. pom. – sprzęt pomiarowy przeznaczony bezpośrednio do wykonania pomiarów. Ponadto stosuje się pomocniczy sprzęt pomiarowy. Wzorce miar – odtwarzają jedną (jednomiarowe) lub więcej (wielom.) wartości danej wielkości w sposób praktycznie niezmienny (np. etalony -  odtwarzające jednostki miar). Za pomocą niektórych wzorców można wykonywać pomiary metodą bezpośredniego porównania, bez użyci innych narzędzi pomiar. (chyba, że są to niesamodzielne wzorce pomiarowe), ewentualnie z pomocniczym sprzętem pomiarowym. Przetworniki

pomiarowe służą do przetwarzania, z określoną dokładnością i wg określonego prawa, wartości pewnej wielkości na inną wartość tej samej wielkości (wzmocnienie sygnału pomiar.), względnie na pewną wartość innej wielkości (zmiana analogu mierzonej wielkości). Przetwornik pomiarowy może stanowić odrębną całość konstrukcyjną lub być częścią przyrządu pomiarowego. Przyrządy pomiarowe służą do przetwarzania wartości wielkości mierzonej na informację (wskazanie), która może być odczytana przez obserwatora. Przyrządy te są złożonymi narzędziami pomiarowymi, zawierającymi zazwyczaj w swej

konstrukcji wzorce oraz przetworniki pomiarowe. W przyrządzie tym można wyodrębnić łańcuch pomiarowy rozpoczynający się czujnikiem – przetwornikiem odbierającym bezpośrednio informację o wartości mierzonej wielkości (przetwornik początkowy), a kończącym się urządzeniem wskazującym.¯

15. Urządzenie wskazujące przyrządu pomiarowego. Elementami urządzenia analogowego są: podzielnia ze wskazami tworzącymi podziałkę oraz wskazówka. Wskazy mogą być wykonane na podzielni i być ocyfrowane. Może być też tak, że podziałka jest ruchomym obrazem optycznym,

rzuconym na matówkę pełniącą rolę podzielni. Wzorcowanie – ustalenie położenia głównych wskazów na podzielni. Najliczniejszą grupę przyrządów pomiar. stanowią mierniki służące do wyznaczania wartości wielkości mierzonej przez jedno nierejestrowane wskazanie, mirnik wskazuje wartość wielkości odpowiadającą określonemu punktowi czasu lub przestrzeni. Wielkość zmienna w czasie lub przestrzeni może być mierzona za pomocą przyrządu rejestrującego, wyniki są zapisywane w postaci analogowej lub cyfrowej. Niektóre wielkości muszą być mierzone za pomocą przyrz.

całkujących. Szczególną odmianą przyrz. całkujących są liczniki. W niektórych zastosowaniach szczególnie przemysłowych stosuje się systemy pomiarowe –jest to zbiór wielu czujników przetworników mierników i przyrz. rejestrujących połączonych torami pomiarowymi.

16. Właściwości metrologiczne przyrz. pom. patrz 15

17. Zakres wskazań i zakres pomiarowy przedział między wskazaniami oznaczającymi dolną i górną granicę podziałki. W wielu przyrz. pom. dolna granica podziałki wynosi 0 i wtedy zakres wskazań jest wyznaczony tylko przez górną

granicę podziałki. Czasem wskaz zerowy znajduje się w środku podziałki – wówczas zakres wskazań jest liczbą poprzedzoną symbolem ±.

18. Błąd poprawności – suma systematycznych błędów wskazania przyrz. Wyznacza się go doświadczalnie porównując wartość średnią wskazań badanego przyrz. ze wskazaniami innego dostatecznie dokładnego. W przypadku występowania błędu systematycznego jako głównej składowej wartość przeciwna do błędu poprawności jest wtedy poprawką wyniku pomiaru. Błąd wierności – parametr

charakteryzujący średni rozrzut wskazań przyrządu pochodzący od błędów przypadkowych wskazania. Jest to więc wielkość losowa której konkretną realizacją jest przypadkowy błąd wskazania występujący w danym pomiarze.

19. Legalizacja – polega ona  na sprawdzeniu, czy dany egzemplarz narzędzia spełnia wymagania odpowiednich przepisów legalizacyjnych dotyczących właściwości metrologicznych. W przypadku pozytywnego wyniku sprawdzenia na narzędziu zostaje umieszczona cecha legalizacyjna lub wydawane świadectwo legalizacji.

Legalizacji pierwotnej podlega nowe narzędzie (obejmuje ono całkowite sprawdzenie narzędzia). Jest ona ważna przez określony czas, poczym następuje legalizacja okresowa. Po naprawie narzędzie również podlega legalizacji. Legalizacja obowiązkowa dotyczy wielu narzędzi w Polsce. Uwierzytelnienie – chodzi tu o sprawdzenie ,czy narzędzie spełnia wymagane przepisy (normy itp.). Jest ono konieczne w przypadku narzędzi pomiarowych mających znaczenie dla bezpieczeństwa, ochrony zdrowia i środowiska. Legalizacja prowadzona jest przez organy administracji miar, natomiast uwierzytelnianie przez laboratoria, które otrzymały

odpowiednią akredytację. Wykaz narzędzi podlegających obowiązkowej legalizacji wydaje GUM.

C

12. Pomiary mikroskopami (porównanie). mikroskop uniwersalny różni się od warsztatowego następującymi cechami: · inny typ wzorców długości – kreskowe, zamiast śrub mikrometrycznych, co z kolei wymaga zastosowania optycznych układów odczytowych; · inaczej rozwiązane względne ruchy tubusa i mierzonego przedmiotu, który wykonuje tylko przesunięcia wzdłużne; · znacznie większy

zakres pomiarowy (200x100mm), nawet niż mikroskopu warsztatowego dużego: wynika to z innej koncepcji wzorców długości(kreskowych), które nie stwarzają takich ograniczeń, jak śruby mikrometryczne; · mniejsza wartość działki elementarnej: 0,001mm wobec 0,01mm dla mikroskopu warsztatowego małego (mikroskop warsztatowy duży wyposażony w optoelektroniczne przetworniki obrotu śrub również może mieć działkę 0,001mm)

13. Pomiary przyrz. pneumatycznymi. Zasada pneumatycznego pomiaru polega na wykorzystaniu zjawisk

zachodzących podczas przepływu powietrza przez szczelinę między końcówką pomiarową przyrządu a powierzchnią mierzonego przedmiotu. Wymiar tej szczeliny zależy od wymiaru przedmiotu, np. średnicy cylindra, w którym umieszcza się końcówkę pomiarową. Można więc obrać pewien parametr przepływu powietrza jako analog mierzonego wymiaru i wykonać pomiar metodą wychyleniową obserwując wartość tego parametru. Analogiem tym jest najczęściej strumień objętości (natężenie przepływu) powietrza albo ciśnienie w określonym

punkcie(punktach) układu zasilania powietrzem końcówki pomiarowej.

14. Pomiar za pomocą okrągłościomierzy. Ich zadaniem jest pomiar odchyłki okrągłości w określonych przekrojach przedmiotu(unieruchomiony suwak , włączony ruch obrotowy stolika lub wrzeciona); większość tych przyrz. zapewnia także możliwośc pomiaru odchyłki prostoliniowości tworzącej walca(unieruchomiony stolik lub wrzeciono  włączonyruch pionowy suwaka). Korzystając ze specjalistycznego oprogramowania komputerowego można także wyznaczyć odchyłkę walcowości.

Pasowanie- charakter współpracy wałka i otworu, określony różnicą ich wymiarów przed połączeniem (wielkość geometryczna). Tolerancja pasowania TP=TO+TW Wskaźnik pasowania (determinanat)- Pmin=AO-BW=EI-es  Pmax...