26.03.20г. 861 МСС

ТЕМА ЗАНЯТИЯ: Основные понятия метрологии

Содержание:

Метрология. Общие сведения

Величины (ФВ). Основные понятия и термины

Метрология. Общие сведения

С 1 января 2001 года на территории России и стран СНГ взамен ГОСТ 16263-70 введены рекомендации РМГ-29-99, содержащие основные термины и определения в области метрологии, согласованные с международными стандартами ИСО 1000, регламентирующие использование кратных, дольных и других единиц измерения.

В соответствии с этими документами

В практической деятельности человек всюду имеет дело с измерениями. На каждом шагу встречаются и известны с незапамятных времен измерения таких величин, как длина, объем, вес, время и др. Выполнение измерений, обеспечение их единства, достоверности и контроля, было важной задачей во все времена. Еще в Древней Руси в Уставе князя Владимира Великого о церковных судах 996 года провозглашалось, чтобы меры, используемые в торговле и быту, «блюсти без пакости, ни умалити, ни увеличити».

Велико значение измерений в современном обществе. Они служат не только основой научно-технических знаний, но имеют первостепенное значение для учета материальных ресурсов и планирования, для внутренней и внешней торговли, для обеспечения качества продукции, взаимозаменяемости узлов и деталей и совершенствования технологии, для обеспечения безопасности труда и других видов человеческой деятельности.

Метрология имеет большое значение для прогресса естественных и технических наук, так как повышение точности измерений – одно из средств совершенствования путей познания природы человеком, открытия и практического применения точных знаний.

Для обеспечения научно технического прогресса метрология должна опережать в своем развитии другие отрасли науки и техники, ибо для каждой из них точные измерения являются одним из путей их совершенствования.

В зависимости от цели различают три раздела метрологии: теоретический, законодательный и прикладной.

В теоретической (фундаментальной) метрологии разрабатываются фундаментальные основы этой науки.

Предметом законодательной метрологии является установление обязательных технических и юридических требований по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений в интересах общества. Практическая (прикладная) метрология освещает вопросы практического применения разработок теоретической и положений законодательной метрологии.

Правовые аспекты метрологии регулируются в каждом государстве на законодательном уровне.

1. Объектом метрологии являются физические величины. Именно физические величины подлежат измерению. Но для этого надо знать, в каких единицах измеряются те или иные величины. А для этого эти единицы должны быть каким-то образом установлены, должны сохраняться и передаваться средствам измерений. Т.е. должна быть какая-то система единиц, должны быть эталоны этих единиц, и должны быть средства и методы передачи или воспроизведения единиц физических величин и их размеров.

2. Поскольку метрология – это наука об измерениях, то она должна знать все о самих измерениях и способах и методах их обработке. По этой причине в метрологии устанавливаются виды и методы измерений, погрешности измерений, решаются вопросы о методах обработки измерений и внесении поправок в результаты измерений, вопросы оценки систематических погрешностей, выявления и исключения грубых погрешностей и др. Иными словами эта часть метрологии практически совпадает с той частью геодезии, которая называется «теорией математической обработки геодезических измерений». В основе этой части метрологии лежит теория вероятности и математическая статистика.

3. Измерения выполняются с помощью каких-то измерительных средств, называемых средствами измерения. Средства измерения и их виды, метрологические характеристики, погрешности, классы точности средств измерений также являются предметом метрологии

4. Каждое средство измерения имеет свойство старения, что приводит к тому, что со временем это средство измерения меняет свои метрологические характеристики. Поэтому вопросы метрологической надежности средств измерений и их периодического контроля также являются предметом метрологии.

5. В практической деятельности человека постоянно возникает необходимость решения тех иных инженерно-технических задач различной степени сложности. Решение этих задач всегда связано с необходимостью выполнения различного рода измерений. В зависимости от рода задачи и требуемой точности ее решения измерения необходимо выполнять также с определенной точностью. А для этого должны быть выбраны соответствующие средства измерения. Принципы выбора средств измерений, а также сам выбор, является предметом метрологии.

6. Наконец, все вопросы метрологического обеспечения должны быть собраны воедино и закреплены в каких-то нормативных актах. Это то, что называется нормативно-правовыми основами метрологии. Все эти вопросы решаются на государственном уровне и закрепляются законодательно. Текущими вопросами метрологического контроля и надзора занимаются специальные метрологические службы и организации. Все эти вопросы тоже относятся к области метрологии.

Величины (ФВ). Основные понятия и термины

Все объекты окружающего мира характеризуются своими свойствами.

Свойство – категория качественная. Например, можно назвать такие свойства предметов, как цвет, вес, длина, высота, плотность, твердость, мягкость и т.д. Однако из того факта, что некоторый предмет цветной или длинный, мы ничего, кроме того, что у него есть свойство цвета или протяженности, не узнаем.

Для количественного описания различных свойств, процессов и физических тел вводится понятие величины.

Все величины можно разделить на два вида: реальные и идеальные (рис.1.1).

Идеальные величины относятся главным образом к математике и являются обобщением (моделью) конкретных реальных понятий. Нас они не интересуют.

Реальные величины делятся, в свою очередь, на физические и нефизические.

К нефизическим следует отнести величины, присущие общественным (нефизическим) наукам – философии, социологии, экономике и т.д. Эти величины нас тоже не интересуют.

Физическая величина в общем случае может быть определена как величина, свойственная материальным объектам (процессам, явлениям), изучаемым в естественных (физика, химия) и технических науках. Именно эти величины и являются предметом, с которым работает метрология.

Индивидуальность в количественном отношении понимают в том смысле, что свойство может быть для одного объекта в определенное число раз больше или меньше, чем для другого.

Физические величины делятся на измеряемые и оцениваемые.

Измеряемые физические величины могут быть выражены количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения. Возможность введения и использования единиц измерения является важным отличительным признаком измеряемых физических величин.

Физические величины, для которых по тем или иным причинам не может быть выполнено измерение или не может быть введена единица измерения, могут быть только оценены. Такие физические величины называются оцениваемыми. Оценку таких физических величин производят при помощи условных шкал. Например, интенсивность землетрясений оценивается по шкале Рихтера, твёрдость минералов – по шкале Мооса и т.д.

Часто вместо полного термина «физическая величина» используют краткую форму «величина». Применение краткой формы термина вместо полного допустимо только в том случае, когда из контекста ясно, что речь идет именно о физической величине, а не о математической.

Не следует применять термин «величина» для выражения только количественной стороны рассматриваемого свойства. Например, нельзя говорить или писать «величина массы», «величина площади», «величина силы тока» и т.д., так как эти характеристики (масса, площадь, сила тока) сами являются величинами. В этих случаях следует применять термины «размер величины» или «значение величины».

В зависимости от общности по тем или иным признакам или по происхождению физические величины могут быть сгруппированы в разные группы.

По видам явлений физические величины делятся на следующие группы:

- вещественные ФВ, то есть описывающие физические и физико-химические свойства веществ, материалов и изделий из них. К этой группе относятся масса, плотность, электрическое сопротивление, емкость, индуктивность и др. Иногда указанные физические величины называют пассивными. Для их измерения необходимо использовать вспомогательный источник энергии, с помощью которого формируется сигнал измерительной информации. При этом пассивные физические величины преобразуются в активные, которые и измеряются;

- энергетические ФВ, то есть величины, описывающие энергетические характеристики процессов преобразования, передачи и использования энергии. К ним относятся ток, напряжение, мощность, энергия. Эти величины называют активными. Они могут быть преобразованы в сигналы измерительной информации без использования вспомогательных источников энергии;

- ФВ, характеризующие протекание процессов во времени. К этой группе относятся различного рода спектральные характеристики, корреляционные функции и др.

По принадлежности к различным группам физических процессов физические величины делятся на:

- пространственно-временные,

- механические,

- тепловые,

- электрические и магнитные,

- акустические, световые,

- физико-химические,

- ионизирующих излучений,

- атомной и ядерной физики.

По степени условной независимости от других величин данной группы физические величины делятся на:

- основные (условно независимые),

- производные (условно зависимые),

- дополнительные.

По наличию размерности физические величины делятся на:

- размерные, то есть имеющие размерность,

- безразмерные.

Физические величины подразделяют на роды.

Род физической величины - качественная определенность физической величины. Например. длина и диаметр детали - однородные величины. Длина и масса детали - неоднородные величины.

Физические величины также подразделяют на аддитивные (суммируемые) и неаддитивные (несуммируемые).

Аддитивная физическая величина - физическая величина, разные значения которой могут быть суммированы, умножены на числовой коэффициент, разделены друг на друга. К аддитивным величинам относятся длина, масса, сила, давление, время, скорость и др.

Неаддитивная физическая величина - физическая величина, для которой суммирование, умножение на числовой коэффициент или деление друг на друга ее значений не имеет физического смысла. Например, термодинамическая температура.

ЗАДАНИЕ:

1.Ответить письменно на вопросы и выслать фотоотчет о выполненной работе

Уважаемые студенты! При написании конспектов, ответов на вопросы и другой письменной работы, прошу на каждой странице на полях крупно писать свою фамилию, чтобы не делить одну оценку с одногруппником на двоих.

Вопросы по теме лекции

1. Дайте определение метрологии как науки.

2. Каким нормативным документом в настоящее время регламентируется использование основных терминов и определений в области метрологии?

3. Перечислите основные задачи метрологии.

4. Назовите основные разделы метрологии и их предмет.

5. Что является объектом метрологии?

6. Что является основой теоретической метрологии?

7. Что является предметом метрологии?

8. Дайте определение понятию «величина». К какой категории относится величина?

2