Второй раздел метрология

2.1. Предмет и задачи метрологии.

Метрология – область технической физики, являющаяся научной основой измерительной техники.

Задачи метрологии:

• обеспечение единства и правильности измерений различных физических величин, используемых в науке и отраслях народного хозяйства;

• оценка степени достоверности результатов измерений;

• разработка новых точных методов и средств измерений;

• определение значений универсальных физических констант.

Рассмотрим сущность и пути решения этих задач.

Единство измерений – такое состояние измерений при котором из результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Правильный размер конкретной единицы определяется соответствующим государственным эталоном. Поверка рабочих средств измерений, т.е. подтверждение соответствия результата выполняемого измерения пределам допускаемых для них погрешностей осуществляется органами государственной службы или (с её разрешения) ведомственной метрологической службой. Поверка и аттестация образцовых средств измерений осуществляется только органами государственной метрологической службы. Все вновь изготовляемые средства измерений при выпуске проходят поверку. Вновь разработанные средства измерений подвергаются государственной комиссией испытанию типа. При положительных результатах испытаний новое средство измерения вносится в государственный реестр, и только после этого запускается в серийное производство.

Правильность измерений означает организацию и проведение измерительного эксперимента так, чтобы систематические погрешности, возникающие в процессе измерений были минимальными. (Правильно должно быть выбрано средство измерений для конкретных условий).

Достоверность результатов измерений характеризует степень доверия, которую они заслуживают, и определяется оценочным значением границы случайной погрешности для заданной вероятности. Оценка степени достоверности осуществляется методами математической статистики.

Точность. НТР требует повышения точности.

2.2. Общие сведения об измерениях.

Измерение физических величин можно рассматривать как элемент познания. Практическая деятельность людей связана с измерениями. Еще с древнейших времён известны измерения длины, объёма, массы, времени и т.д.

Измерения являются одним из важнейших путей познания человеком окружающего мира. Они дают количественную характеристику влений окружающей действительности, раскрывают действующие в природе закономерности. Д.И. Менделеев сказал: «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука не мыслима без меры!».

В современных условиях НТР роль измерений как важнейших элементов познания особенно возросла. Автоматизация производственных процессов, обеспечение средствами измерения космических исследований, расходы материальных потоков на обогатительных фабриках и т.д.

2.3. Классификация измерений.

Измерение – это нахождение физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Конечная цель каждого измерения – получение количественной информации об измеряемой величине.

Следует различать понятия наблюдение и измерение. Определение отдельных значений физической величины принято называть наблюдением, независимо от того, заключается оно в пассивном отсчитывании показаний прибора или требует активных действий экспериментатора.

Совокупность нескольких наблюдений одной и той же величины называют измерением. Соответственно различают понятия «результат наблюдения» и «результат измерения». Результатом наблюдения является значение измеряемой величины, полученное при единичном измерительном акте. Результат измерения находят после обработки совокупности нескольких результатов наблюдений (один раз взвесили пикнометр – наблюдение, несколько раз его взвесили и посчитали среднее значение – измерение).

По способу получения результаты измерений делят на четыре вида: прямые, косвенные, совокупные, совместные.

Прямым называется измерение, при которм значение исследуемой величины получается как непосредственное показание средства измерений. При этом измеряемая величина непосредственно сравнивается с мерой измерительных приборов, градуированных в требуемых единицах (измерение геометрических параметров, массы и т.д.).

Однако не всегда удается решить поставленную задачу, используя только прямые измерения, тогда применяют более сложные измерения – косвенные, совокупные и другие, основанные на прямых.

Косвенным называется измерение, при котором искомое значение величины а находится на основании известной зависимости F, связывающей эту величину с величинами а₁,а₂, …,а_м , подвергаемыми прямым измерениям, т.е. А = F(А₁, А₂, …, А_м).

Примеры:

• нахождение плотности однородного тела на основании измерения его массы и объема;

• определение расхода жидкости через трубу на основании измерения перепада давления на калибровочной диафрагме;

• нахождение содержания элементов в продуктах обогащения по интенсивности излучений в РСА.

Косвенные измерения широко распространены в тех случаях, когда искомую величину невозможно или очень сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат.

Совокупными называются проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Совместными называются проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождений зависимости между ними.