Излагаются основные положения метрологии как науки об измерениях, методах достижения их единства и требуемой точности. Подробно рассматривается измерение физических величии, при этом основное внимание уделяется определению динамических погрешностей при измерении различного рода входных сигналов, а также способам оптимизации динамических характеристик средств измерения по погрешности и быстродействию. Пособие написано в соответствии с прог раммой учебной дисциплины "Основы мсгрологии динамических измерений". Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по инженерно-техническим специальностям, связанным с приборостроением, электротехникой, автоматикой и электроникой. Представляет интерес для широкого круга специалистов, занимающихся вопросами измерений физических величин в динамике. ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ 7 ЧАСТЬ 1. ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ 9 Глава 1. Общие сведения о метрологии 9 1.1. Метрология - наука об измерениях 9 1.2. Метрология, измерительная техника и теория информации 12 1.3. Классификация измерений 17 1.4. Классификация погрешностей измерения 22 1.5. Международные метрологические организации 24 1.6. Исторические аспекты развития метрологии в России.. 26 Глава 2. Метрологические характеристики средств измерения 30 2.1. Классификация средств измерительной техники 30 2.2. Параметры и характеристики средств измерения 33 2.3. Погрешности средств измерений 35 2.4. Нормирование метрологических характеристик средств измерений 38 2.5. Классы точности средств измерений 41 2.6. Регулировка, градуировка и калибровка средств измерений 43 Глава 3. Основные положения метрологии и системы единиц 44 3.1. Исходные понятия метрологии 44 3.2. Системы единиц измерения физических величин 49 3.3. Международная система единиц SI 52 3.3.1. Общие сведения 52 3.3.2. Основные единицы SI 53 3.3.3. Производные единицы SI 57 3.3.4. Внесистемные единицы 58 Глава 4. Эталоны и поверочные схемы 59 4.1. Классификация эталонов 59 4.2. Эталоны единиц измерения физических величин 63 4.3. Эталоны производных физических единиц 72 4.4. Поверочные схемы 75 Глава 5. Описание погрешностей измерений 80 5.1. Случайные погрешности измерений 80 5.1.1. Описание случайных погрешностей 80 5.1.2. Моменты случайных величин 84 5.1.3. Распределения случайных погрешностей 85 5.1.4. Точечные оценки ограниченного числа измерений 89 5.1.5. Оценки с помощью интервалов 92 5.2. Систематические погрешности измерений 97 5.3. Погрешности измерения числа событий, распределенных по закону Пуассона 99 Глава 6. Обработка результатов измерений 101 6.1. Обработка результатов прямых измерений 101 6.2. Проверка нормальности результатов измерений 103 6.3. Обнаружение грубых погрешностей (промахов) 106 6.4. Обработка результатов косвенных измерений 107 6.5. Критерий ничтожных погрешностей 112 6.6. Обработка результатов совместных измерений 112 Глава 7. Метрологическая служба России и законодательная метрология 116 7.1. Структура метрологической службы России 116 7.2. Государственная система обеспечения единства измерений 120 7.3. Государственная система стандартизации 123 7.4. Система обеспечения качества 126 7.5. Характеристики метрологических служб Российской Федерации 128 7.6. Ведомственные метрологические службы 129 ЧАСТЬ 2. ОСНОВЫ ДИНАМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ 131 Глава 8. Средства измерения в динамическом режиме 131 8.1. Общие сведения и определения 131 8.2. Комплекс нормируемых динамических характеристик средств измерения 133 8.3. Динамические погрешности средства измерения 142 8.4. Классификация входных сигналов 145 8.5.Об обеспечении единства измерений при динамических измерениях 147 Глава 9. Случайные процессы и измерение их характеристик 151 9.1. Описание случайных характеристик 151 9.2. Корреляционная функция 155 9.3. Спектральная плотность мощности 157 9.4. Экспериментальное определение корреляционной функции 159 9.5. Экспериментальное определение спектральной плотности мощности 161 9.6. Электронные шумы и их классификация 162 9.7. Примеры некоторых преобразований корреляционной Функции и спектральной плотности мощности 165 9.8. Выбросы случайных процессов 168 Глава 10. Модели средств измерений в динамическом режиме 171 10.1. Общие сведения по моделированию 171 10.2. Модели радиоизотопного измерителя толщины изделия 171 10.3. Модели для вычисления динамической погрешности 178 Глава 11. Оптимизация измерения импульсных сигналов 182 11.1. Измерение импульсов заряда малой длительности 182 11.2. Оптимальное формирование при регистрации одиночных импульсов 191 11.3. Измерение амплитуды прямоугольного импульса в присутствии шума 196 11.4. Статистические методы оценки параметров сигнала 198 Глава 12. Динамические измерения детерминированных и случайных сигналов при их аналоговой и дискретной обработках 203 12.1. Динамические измерения постоянной физической величины 203 12.2. Динамические измерения линейно изменяющегося сигнала 207 12.3. Динамические измерения случайного сигнала 209 12.4. Динамические погрешности СИ с дискретной обработкой информации 212 Глава 13. Оптимизация динамических характеристик средства измерения с помощью коррекции 216 13.1. Общие сведения 216 13.2. Корректировка динамической характеристики по заданной функции преобразования 217 13.3. Корректировка по критерию минимума погрешности измерения (задача синтеза Колмогорова - Винера) 223 13.4. Решение задачи оптимизации в частотной области 232 Приложения 234 Программа курса "Основы метрологии динамических измерений" 242 Варианты контрольных работ по курсу "Основы метрологии динамических измерений" 244 Коллоквиум по курсу "Основы метрологии динамических измерений" 251 Государственные стандарты и рекомендации для самостоятельного изучения с целью углубления знаний по настоящему курсу 253 Литература 25