- •Лекция 1. Измерение как инструмент познания.
- •Формально-логический принцип измерений
- •Лекция 2.Основное уравнение измерений. Измерительные шкалы
- •Измерительные шкалы.
- •Сравнение измерительных шкал
- •Лекция 3. Единицы величин и размерности. Принципы построения системы единиц величин
- •Международная система единиц (si)
- •Гост 8.417-2002 гси. Единицы величин
- •Лекция 4. Воспроизведение единиц величин и передача их размеров
- •Измерения.
- •1. Случайные события и случайные величины
- •Полные характеристики случайных величин
- •Числовые характеристики случайных величин
- •Законы распределения случайных величин
Лекция 4. Воспроизведение единиц величин и передача их размеров
Единство измерений.
При проведении измерений необходимо обеспечить их единство, т.е. состояние измерений, при котором:
результаты измерений выражены в допущенных к применению в РФ единицах величин
показатели точности измерений не выходят за установленные границы.
Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все существующие средства измерений одной и той же величины, что достигается путем:
точного воспроизведения и хранения установленных единиц физических величин
передачи их размеров применяемым средствам измерений.
Воспроизведение единицы физической величины – совокупность операций по материализации единицы физической величины с помощью государственного первичного эталона.
Различают воспроизведение основной и производной единиц.
Воспроизведение основной единицы – воспроизведение единицы путем создания фиксированной по размеру физической величины в соответствии с определением единицы.
Примеры
1. Воспроизведение единицы длины - метра - в соответствии с его определением, принятым на XVII ГКМВ в 1983 г., заключается в создании при помощи первичного эталона в специальных условиях длины пути, проходимого светом в вакууме за промежуток времени, равный 1/299792458 с. При этом скорость света в вакууме принята за константу (299792458 м/с).
2. Единица массы - 1 кг (точно) - воспроизведена в виде платиноиридиевой гири, хранимой в МБМВ в качестве международного эталона килограмма. Розданные другим странам эталоны имеют номинальное значение 1 кг, их действительные значения получены по отношению к международному эталону. На основании последних международных сличений платиноиридиевая гиря, входящая в состав государственного эталона единицы массы, в России имела значение 1,000000087 кг (1979 г.).
Воспроизведение производной единицы – определение значения физической величины в указанных единицах на основании измерений других величин, функционально связанных с измеряемой величиной.
Пример
Воспроизведение единицы силы – ньютона – осуществляется на основании уравнения механики
F = mg,
где m – масса, g – ускорение свободного падения.
Передача размера единицы – приведение размера единицы физической величины, хранимой поверяемым средством измерений, к размеру единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном, осуществляемое при их поверке (калибровке).
Примечания
1. Нередко при поверке (калибровке) измеряют одну и ту же физическую величину поверяемым средством измерений и эталоном с целью установления разности в их показаниях и введения поправки (в показание поверяемого средства измерений).
2. Размер единицы передается «сверху вниз» (от эталонов, в том числе рабочих эталонов, менее точным СИ) в соответствии с числом ступеней передачи, установленным поверочной схемой.
Пример
На основании сопоставления показаний средства измерений с показаниями эталона вводят поправки в каждое оцифрованное деление поверяемого средства измерений.
Хранение единицы – совокупность операций, обеспечивающих неизменность во времени размера единицы, присущего данному средству измерений.
Эталон единицы физической величины – средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.
Примечания
1. Конструкция эталона, его свойства и способ воспроизведения единицы определяются природой данной физической величины и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений.
2. Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками (по М.Ф. Маликову) – неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.
Неизменность – свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы в течение длительного интервала времени. При этом все изменения, зависящие от внешних условий должны быть строго определенными функциями величин, доступных точному измерению. Реализация этих требований привела к идее создания «естественных» эталонов различных величин, основанных на физических постоянных.
Воспроизводимость – возможность воспроизведения единицы величины (на основе ее теоретического определения) с наименьшей погрешностью для существующего уровня развития измерительной техники. Это достигается путем постоянного исследования эталона в целях определения систематических погрешностей и их исключения путем введения соответствующих поправок.