Стандартизований підхід до вивчення метрологічних характеристик засобів вимірювальної техніки в навчальних закладах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Стандартизований підхід до вивчення метрологічних характеристик засобів вимірювальної техніки в навчальних закладах

Нижник О.В.

Будь-яке поняття, що вводиться в природничих та технічних дисциплінах, одержує конкретний зміст тільки при умові, що з ним пов'язано певний прийом спостереження та вимірювання, без якого поняття не може знайти ніякого застосування в дослідженні фізичних явищ. Виміряти фізичну величину означає порівняти її з однорідною величиною, яку взято за одиницю цієї величини. У державних стандартах дано таке визначення: “вимірювання - знаходження значення фізичної величини дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів” [7].

Спеціальні технічні засоби, що використовують для вимірювань і мають нормативні метрологічні характеристики, називають засобами вимірювальної техніки. Види засобів вимірювальної техніки відповідно до стандарту [5] показано на рис. 1. У всій цій різноманітності повинні не тільки орієнтуватися, а і володіти основними поняттями майбутні учителі та учні педагогічних навчальних закладів природничого і технічного профілів.

Рис. 1.

Наведемо приклади вірного використання назв засобів вимірювальної техніки відповідно до державних стандартів, які зустрічаються у навчальній практиці. Міра величини - засіб вимірювальної техніки, що відтворює фізичну величину заданого розміру. Наприклад: гиря - міра маси, лінійка - міра довжини, мензурка - міра об'єму. Є однозначні, багатозначні міри та набори мір. Однозначна міра - міра що відтворює фізичну величину одного розміру. Прикладом однозначних мір є гиря, плоскопаралельна кінцева міра довжини, вимірювальна колба. Багатозначна міра відтворює ряд однорідних величин різного розміру. Прикладом багатозначних мір є лінійка з міліметровими поділками, мензурка, вимірювальний циліндр, секундомір, годинник. Набір мір - спеціально підібраний комплект мір, що використовується не тільки кожна окремо, а і в різних комбінаціях з метою відтворення ряду однорідних величин різного розміру. Прикладом є набір гир.

Компаратором є засіб вимірювальної техніки, який порівнює однорідні фізичні величини. Яскравим прикладом компаратора є рівноплечі терези. Для знаходження значення фізичної величини використовують компаратор і міри. Компаратор порівнює розмір величини, що вимірюється, із значенням міри. Вимірювальний прилад - засіб вимірювальної техніки, у якому створюється візуальний сигнал про значення вимірювальної величини. Прикладом вимірювальних приладів є мікрометр, термометр, циферблатні терези.

Метрологічними характеристиками засобів вимірюваної техніки (ЗВТ) називають характеристики, які нормуються для визначення результату вимірювань та його похибки. Визначимо основні характеристики ЗВТ, якими повинні володіти студенти (учні) для розуміння технічної літератури:

діапазон показів ЗВТ - інтервал значень вимірюваної величини, який обмежений найменшим і найбільшим її значенням;

діапазон вимірювань ЗВТ - інтервал значень вимірюваної величини, в межах якого пронормовані похибки засобу вимірювань;

ціна поділки шкали аналогового вимірювального приладу - різниця значень вимірюваної величини, що відповідає двом сусіднім позначкам шкали;

ціна найменшого розряду цифрового вимірюваного приладу (кодового засобу вимірювань) - різниця між двома найближчими його показами;

номінальне значення міри - приписане однозначній мірі значення величини, яка нею відтворюється;

чутливість вимірювального перетворювача - відношення зміни вихідної величини перетворювача до зміни вхідної величини, що її викликає;

впливова величина - фізична величина, що впливає на результат вимірювання, але не є вимірюваною величиною;

нормальні умови застосування ЗВТ - умови, за яких нормується основна похибка засобу;

основна похибка ЗВТ - похибка засобу за нормальних умов застосування;

робочі умови застосування ЗВТ - умови, за яких впливові величини знаходяться в границях робочої зони;

додаткова похибка ЗВТ - похибка, що додатково виникає при відхиленні впливових величин від нормальних значень в межах робочих;

границя допустимої похибки ЗВТ - найбільше значення, без врахування знаку, похибки, за яких засіб ще може бути визнаний придатним до застосування;

клас точності ЗВТ - узагальнена характеристика засобу, що визначається границями його допустимих основних і додаткових похибок.

Найскладнішими показниками ЗВТ для розуміння учнів є поняття пов'язані з похибками вимірювань. Абсолютна похибка засобу вимірювань - різниця між показами засобу вимірювань та істинним значенням вимірюваної величини, а похибка міри - різниця між номінальними та істинним значенням, що відтворюється мірою. Для кожного засобу вимірювальної техніки границя допустимої похибки вказується в паспортах засобів вимірювальної техніки та в державних стандартах, за якими вони виготовляються.

Характеристики похибок специфічно реалізуються для кожної групи ЗВТ. Для учнів доцільно навести приклади використання даних показників для електровимірювальних приладів. За державними стандартами для аналогових електровимірювальних приладів границя основної допустимої похибки на всіх позначках робочої частини шкали не повинна перевищувати значень, вказаних в табл. 1.

Таблиця 1

Границя основної похибки аналогових електровимірювальних приладів виражається:

а) для приладів з односторонньою шкалою в процентах від найбільшого значення шкали;

б) для приладів з двохсторонньою шкалою - в процентах від суми кінцевих значень (без врахування знаку) шкали;

в) для приладів, в яких відсутня позначка “0”, - в процентах від різниці найбільшого і найменшого значення шкали;

г) для приладів з логарифмічним, гіперболічним або степеневим характером шкали - в процентах від довжини шкали.

Для мір границя основної допустимої похибки встановлюється в процентах від номінального значення міри.

Діапазон вимірювань аналогових електровимірювальних приладів визначається всією шкалою, якщо вона рівномірна. Діапазон вимірювання для нерівномірних шкал відмічається спеціально: підкреслюється; наносяться позначки, наприклад, у вигляді крапок.

На шкальних пластинах електровимірювальних приладів наносять спеціальні позначки, які визначають умови та правила їх застосування та метрологічні характеристики. Позначки вказані в табл. 2. Для забезпечення похибки вимірювань в межах граничних прилади слід розташовувати на око в положеннях, вказаних в пунктах 3-5 табл. 2. Кліматичні норми робочих умов приладів вказані в табл. 3. Позначка кліматичних умов для приладів групи А не наноситься на їх шкальні пластини.

Таблиця 2. Позначки на шкалах електровимірювальних приладів

Таблиця 3

Практика використання такої інформації показала учням необхідність вживання стандартизованих термінів, її доступність та достатність для розуміння суті метрологічних характеристик ЗВТ.

Використана література

вимірювальний навчальний заклад

1. Андрусенко Н.В. Вивчення засобів вимірювальної техніки на уроках фізики в основній школі / Н.В. Андрусенко, В.Г. Нижник, О.А. Цоколенко // Науковий часопис НПУ імені М.П. Драгоманова: збірник наукових праць. Серія 5. Педагогічні науки: реалії та перспективи. - Випуск 12. - К.: Вид-во НПУ імені М.П. Драгоманова, 2008. - С. 13-18.

2. ГОСТ 1845-59. Приборы электроизмерительные: Общие технические требования. - М.: Изд-во стандартов, 1972. - 68 с.

3. ГОСТ 8711-60. Амперметры и вольтметры: Технические требования. - М.: Изд-во стандартов, 1972. - 10 с.

4. ГОСТ 16263-70. Метрология: Термины и определения.- М.: Изд-во стандартов, 1972. - 54 с.

5. ГОСТ 13600-68. Средства измерений: Классы точности. Общие требования [Государственная система обеспечения единства измерений]. - М.: Изд-во стандартов, 1970. - 10 с.

6. ГОСТ 8.009-72. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений [Государственная система обеспечения единства измерений]. - М.: Изд-во стандартов, 1972. - 16 с.

7. ДСТУ 2681-94. Метрологія: Терміни та визначення [Державна система забезпечення єдності вимірювань]. - К.: Держстандарт України, 1994. - 76 с.

8. Нижник В. Використання таблиць для узагальнення знань учнів про фізичні величини та їх вимірювання / В. Нижник, О. Нижник // Фізика та астрономія в школі. - 2010. - № 9. - С. 12-16.

9. Нижник В.Г. Експериментальні роботи з використанням побутового та саморобного обладнання : посібник для вчителів і студентів / В.Г. Нижник, О.В. Нижник, К.В. Коваленко. - К.: Вид-во НПУ імені М.П. Драгоманова, 2012. - 152 с.: іл.

10. Нижник О.В. Використання вимірювальних ланцюгів для систематизації знань студентів про будову та принцип дії засобів вимірювань / О.В. Нижник // Науковий часопис Національного педагогічного університету імені М.П. Драгоманова. Серія № 5. Педагогічні науки: реалії та перспективи. - К.: Вид-во НПУ імені М. П. Драгоманова. - 2012. - Вип. 32. - С. 160-167.

11. Нижник О.В. Лабораторні роботи з основ метрології: навчально-методичний посібник для студентів спеціальності “6.010103 Технологічна освіта” / О.В. Нижник. - К.: Вид-во НПУ імені М.П. Драгоманова, 2012. - 68 с.

12. Нижник О.В. Методика вивчення стандартних термінів і визначень при підготовці бакалаврів технологічної освіти / О.В. Нижник // Сучасні проблеми гуманітаристики: світоглядні пошуки, комунікативні та педагогічні стратегії: збірник матеріалів ІІ Всеукраїнської науково-практичної конференції (м. Рівне, 6 грудня 2012 р.). - Рівне: РІ КУП НАН України, 2012. - С. 232-234.

13. Нижник О.В. Формування метрологічних знань і вмінь у майбутніх учителів технологій / О.В. Нижник // Педагогіка та психологія: актуальні питання наукових досліджень : матеріали Міжнародної науково-практичної конференції (м. Київ, 16 лютого 2013 року). - К.: ГО “Київська наукова організація педагогіки та психології”, 2013. - С. 33-34.

Размещено на Allbest.ru