Материал: 1881

Международное признание и развитие метрической системы мер, расширение международного сотрудничества привели к тому, что в 1960 г. ХI Генеральная конференция по мерам и весам утвердила «Международную систему единиц», основанную на метрической системе мер – систему СИ (систему интернациональную).

Вней принято шесть основных единиц физических величин – длины, массы, времени, силы электрического тока, термодинамической температуры и силы света. В 1974 г. на XIV Генеральной конференции была принята седьмая основная единица СИ – единица количества вещества. В России окончательно система СИ принята в 1980 г. Совершенствование измерительных средств и науки об измерениях продолжается и в современный период.

Внастоящее время практически нет ни одной сферы деятельности человека, где бы интенсивно не использовались результаты измерений и контроля. Каждую секунду в мире производятся миллиарды измерительных операций, результаты которых необходимы для обеспечения качества и технического уровня выпускаемой продукции, безопасной работы транспорта, обоснования медицинских и экологических диагнозов.

1.2. Общие вопросы метрологии, основные термины

и определения

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности

(РМГ 29 – 99).

В нашей жизни в связи с развитием науки, техники, разработкой новых технологий, эталонов и средств измерений, измерения охватывают более современные физические величины, расширяются диапазоны измерений. Постоянно растут требования к точности измерений. В таких условиях, чтобы разобраться с вопросами и проблемами измерений, метрологического обеспечения и обеспечения единства измерений, нужен единый научный и законодательный фундамент, обеспечивающий в практической деятельности высокое качество измерений, независимо от того, где и с какой целью они проводятся. Таким фундаментом является метрология.

Метрологическое обеспечение – установление и применение на-

учных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности проводимых измерений.

11

Сформировались и развиваются три взаимосвязанных раздела метрологии: теоретическая, законодательная и прикладная метрология.

Теоретическая метрология – являясь базой измерительной техники, занимается изучением проблем измерений в целом и образующих измерение элементов: средств измерений, физических величин и их единиц, методов и методик измерений, результатов и погрешностей измерений и др. Теория метрологии рассматривается в разделах сайта: Принципы МО, единство измерений, единицы измерений. На сайте сделана большая подборка литературы по метрологии.

Законодательная метрология – разрабатывает и внедряет нор-

мы и правила выполнения измерений, устанавливает требования, направленные на достижение единства измерений, порядок разработки и испытаний средств измерений, устанавливает термины и определения в области метрологии, единицы физических величин и правила их применения. Данный раздел метрологии подразделяется на законодательную метрологию, нормативные документы по метрологии и метрологическому обеспечению.

Прикладная (практическая) метрология – освещает вопросы практического применения разработок теоретической и положений законодательной метрологии. И именно с ее помощью осуществляется метрологическое обеспечение производства.

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Слово «метрология» происходит от греческих слов metron (мера) и logos (понятие, наука).

Различают три направления развития метрологии:

– теоретическая метрология рассматривает общие проблемы теории измерений и погрешностей;

–прикладная метрология занимается теорией и практикой обеспечения гарантированной точности конкретных измерений и измерительных систем;

–законодательная метрология устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений и охватывает вопросы метрологической деятельности, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства с целью защиты интересов самого государства, предприятий или отдельных граждан.

12

Основные задачи метрологии:

–обеспечение единства измерений;

–установление единиц физических величин и их государственных эталонов;

–определение физических констант и физико-химических свойств веществ и материалов;

–разработка стандартных методов и средств испытания и кон-

троля;

–разработка теории измерений и методов оценки погрешностей;

–метрологический контроль и надзор за состоянием и применением средств измерения.

Основные метрологические понятия даны в рекомендациях РМГ 29 – 99, введенных с 1 января 2001 г. на территории России взамен ГОСТ 16263 – 70, содержащие основные термины и определения метрологии, согласованные с международными стандартами.

Традиционным объектом метрологии являются физические величины.

Физическая величина – свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Так, свойство «прочность» в качественном отношении характеризует такие материалы как, например, сталь, дерево, стекло, ткань, а количественное значение прочности – разное для каждого материала.

Примерами физических величин являются длина, масса, электропроводность и теплоемкость тел, давление газа и т.д.

По видам явлений физические величины делятся на следующие группы:

–вещественные, т.е. описывающие физические и физикохимические свойства веществ, материалов и изделий из них (масса, плотность, емкость, индуктивность). Их называют пассивными, так как для их измерения требуется вспомогательный источник энергии, с помощью которого формируется сигнал;

–энергетические, т.е. величины, описывающие энергетические характеристики процессов преобразования, передачи и использования энергии (ток, напряжение, мощность). Эти величины называют активными. Они могут быть преобразованы в измерительные сигналы без использования вспомогательных источников энергии;

–характеризующие протекание процессов во времени (например, спектральные характеристики).

13

Единица физической величины – физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное единице. Например, масса 1 кг, сила 1Н, давление 1Па, длина 1м, угол 1 .

Значение физической величины – оценка физической величины в виде некоторого числа принятых единиц. Например, масса тела 1,8 кг, диаметр отверстия 3,7 мм.

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Измерение какой – либо величины заключается в сравнении ее с однородной величиной, принятой за единицу этой величины. Например, измерить длину детали – значит сравнить ее с другой длиной, принятой за единицу, то есть с метром. Значение физической величины Q, полученное при измерении, можно выразить формулой

Q=А [Q],

где Q – значение физической величины; А – числовое значение физической величины в принятых единицах; [Q] – единица физической величины.

В метрологии различают истинное и действительное значения физических величин.

Истинное значение – значение физической величины, которое идеальным образом отражает в качественном и количественном отношении соответствующее свойство объекта. Истинное значение должно быть свободно от ошибок измерения, но так как физические величины находят опытным путем и их значения содержат ошибки измерений, то истинное значение физических величин остается неизвестным. К сожалению, истинное значение ФВ мы и сегодня, обладая самыми совершенными приборами, определить не можем, так как любой прибор, инструмент, самая современная измерительная техника обязательно имеют собственные погрешности. Например, говоря, что высота стола равна 0,8 м, мы считаем, что это истинное значение, тогда как измерение различными приборами покажет, что она равна

0,83; 0,836; …0,836534 м и т.д.

Действительное значение – значение физической величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для определенной цели может быть использовано вместо него. При технических измерениях значение физической величины, найденное с допустимой по техническим требованиям погрешностью, принимается за действительное значение.

14

Погрешность измерений – отклонение результата измерений от истинного (действительного) значения измеряемой величины.

Как указывалось выше, одна из главных задач метрологии – обеспечение единства измерений.

Единство измерений – такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности известны. Это позволяет сопоставить результаты измерений, выполненных различными приборами в разных местах и в разное время. Единообразие средств измерений и единство измерений позволяют обеспечить взаимозаменяемость деталей, изготовленных по одному чертежу в разных условиях.

1.3. Структурные элементы метрологии

Представим в виде схемы элементы, которые охватывает метрология (рис.1.1).

Рис.1.1. Структурные элементы метрологии

Физическая величина определяется как величина, свойственная материальным объектам (процессам, явлениям), изучаемым в естественных (физика, химия) и технических науках.

15