Материал: 2234
Рис. 1 Большинство реальных объектов обладает также многообразием
свойств, что получить количественную информацию о каждом из них невозможно, да это и не нужно.
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.
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 контроля;
11
-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
смеждународными 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
(рис.2):
-вещественные т.е. описывающие физические и физико-химические 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).
12
13
Рис. 2 Классификация физических величин
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 какойлибо 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], |
(1.1) |
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, современнейшая 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
14
физической величины, найденное с допустимой по техническим требованиям погрешностью, принимается за действительное значение.
Погрешность измерений – отклонение результата измерений от истинного (действительного) значения измеряемой величины.
Как указывалось выше, одна из главных задач метрологии – обеспечение единства измерений.
Единство измерений – это 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.3).
Рис.3. Структурные элементы метрологии
15