Тема 9. Основы метрологии

9.1. Сущность и основные понятия метрологии

Метрология — это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Термин «метрология» происходит от греческих слов «метро» — мера и

«логос» — учение, то есть учение об измерениях. Современная метро­логия состоит из трех разделов: теоретического (фундаментального), прикладного (практического) и законодательного.

Метрология занималась описанием различного рода мер (массы, времени и т.п.) а также монет, применявшихся в различных странах, и соотношений между ними.

В 1875 г. была заключена Метрическая конвенция и учреждено Международное бюро мер и весов (для хранения основных единиц физических величин и достижения международного единства мер).

Современная метрология опирается на физические эксперимен­ты высокой точности. Она использует достижения физики, химии и других естественных наук, но вместе с тем устанавливает свои спе­цифические законы и правила, позволяющие находить количествен­ные выражения свойств объектов материального мира.

Метрология делится на фундаментальную и практическую и изучает:

- общую теорию измерений;

- определение физических величин объектов (физических сис­тем, процессов и др.;

• образование единиц физических величин и их систем;

• методы и средства измерений физических величин;

- методы определения точности измерений (теория погрешности измерений);

- основы обеспечения единства измерений, единообразия средств измерений (законодательная метрология);

- создание эталонов и образцовых средств измерений;

- методы передачи размеров единиц от эталонов образцовым и далее — рабочим средствам измерений.

В метрологии, как и в физике, физическая величина трактуется как свойство физического объекта (системы), общее в качественном отношении многим объектам, но в количественном отношении — ин­дивидуальное для каждого объекта, то есть как свойство, которое мо­жет быть для одного объекта в то или иное число раз больше или меньше, чем для другого (например, длина, масса, плотность, сила, скорость и т.п.). Каждый объект обладает определенной длиной, мас­сой и т.д., для него понятие величины становится конкретным. Для объективной оценки физической величины необходимо выбрать еди­ницу измерений или шкалу.

Единица — это конкретная физическая величина, числовое зна­чение которой по условию принято равным единице. Шкалой вели­чин называется принятая по соглашению последовательность значе­ний одноименных величин различного размера (например, темпера­турная шкала, шкала твердости). С развитием науки человечество пе­решло от случайного выбора единиц отдельных величин к построе­нию системы единиц.

Для достижения единства измерений должна проводиться пра­вильная градуировка и периодическая проверка всех применяемых средств измерений. Для этого необходимы эталоны единиц и пары об­разцовых средств измерений. Метрология изучает способы воспроиз­ведения единиц с помощью эталонов и пути повышения их точности, а также методы передачи размеров единиц (методы поверки).

Обеспечение единства измерений физических величин может быть достигнуто при соблюдении двух условий, которые можно на­звать основополагающими:

• выражение результатов измерений в единых узаконенных единицах;

• установление допустимых ошибок (погрешностей) результатов измерений и предметов, за которые они не должны выходить при за­данной вероятности.

Погрешность — отклонение результата измерений от действи­тельного (истинного) значения измеряемой величины. При этом сле­дует иметь в виду, что истинное значение физической величины счи­тается неизвестным и применяется в теоретических исследованиях, а действительное значение устанавливается экспериментальным путем. Погрешности измерений приводятся обычно в технической докумен­тации на средства измерений или в нормативных документах.

Законодательная метрология — это раздел метрологии, вклю­чающий комплексы взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил, а также другие вопросы, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений. К области за­конодательной метрологии относятся испытания и утверждение типа средств измерений и их поверка, калибровка, сертификация средств измерений, государственный метрологический контроль и надзор за средствами измерений.