7.1. Государственная система обеспечения единства измерений

Метрология – наука об измерениях, методах и сред­ствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. К основным задачам метрологии относятся: установление единиц физических величин и государственных эталонов единиц физических величин; создание образцовых средств измерений; определение физических констант и физико-химических свойств ве­ществ и материалов, а также получение стандартных образцов этих свойств; разработка стандартных методов и средств испытания и контроля; разработка теории измерений и методов оценки погрешностей; надзор за приборостроением и эксплуатацией средств измерений; систематические поверки мер и измерительных приборов; ревизии состояния измерений на предприятиях и органи­зациях.

Осуществление указанных задач, стоящих перед Госу­дарственной метрологической службой, дости­гается государственной системой обеспечения единств измерений (ГСИ).

ГСИ является нормативно-правовой основой метро­логического обеспечения точности измерений, результаты которых используются государственными органами, пред­приятиями и организациями.

Основными нормативно-техническими документами государственной системы обеспечения единства изме­рений являются ГОСТы.

7.2. Понятия об измерениях и единицах физических величин

Измерение – нахождение значения физической ве­личины опытным путем с помощью специальных техни­ческих средств, например измерение размеров вала микро­метром. За единицу физической величины принимают единицу измерения, определяемую установленным число­вым значением, которое принято за исходную (основную или производную) единицу (например, метр – единица длины и т. п.).

Основное уравнение измерения имеет вид:

Q = qU

где Q и q – измеряемая физическая величина и ее число­вое значение в принятых

единицах;

U – единица физи­ческой величины.

Измерения производят для установления действитель­ных размеров изделий и соответствия их требованиям чертежа, а также для проверки точности технологи­ческой системы и подналадки ее для предупреждения брака.

Вместо определения значения физической величины часто проверяют, находится ли действительное значение этой величины (например, размер детали) в установленных пределах. Процесс получения и обработки информации об объекте (параметре детали, механизма, процесса и т. д.) с целью определения его годности или необходимости введения управляющих воздействий на факторы, влия­ющие на объект, называют контролем. При контроле дета­лей проверяют только соответствие действительных значений геометрических, механических, электрических и дру­гих параметров нормирования допускаемым значениям этих параметров, например, с помощью калибров.

Для введения единообразия в единицах измерения во всем мире на XI Генеральной конференции по мерам и весам в 1960 г. была принята Международная система единиц (СИ). В соответствии с СИ разработан СТ СЭВ 1052 – 78, который с 1 января 1980 г. введен в действие в качестве государственного стандарта СССР. СТ СЭВ 1052 – 78 устанавливает обязательное применение единиц СИ во всей разрабатываемой или пересматрива­емой нормативно-технической документации.

В СИ установлены семь основных единиц, используя которые, можно измерять все механические, электрические, магнитные, акустические и световые параметры, а также характеристики ионизирующих излучений и параметры в области химии. Основными единицами СИ являются:

• метр (м) – для измерения длины;

• килограмм (кг) – для измерения массы;

• секунда (с) – для измерения времени;

• ампер (А) – для измерения силы электрического тока;

• кельвин (К) – для измерения температуры;

• моль (моль) – для измерения количества вещества;

• кандела (кд) – для измерения силы света.

В СИ принято новое определение единицы длины – метра. До введения СИ в качестве международного и на­циональных эталонов метра использовали штриховые меры, изготовленные из платино-иридиевого сплава и имеющие в поперечном сечении Х-образную форму. Метр определяли как расстояние при температуре 0°С между осями двух средних штрихов меры. В СИ метр определяется длиной световых волн: «метр – это длина, равная

1 650 763, 73 длин в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2р₁₀ и 5d₅ атома криптона 86».

Новое определение единицы длины дало возможность значительно повысить точность воспроизведения единицы длины и использовать для ее воспроизведения естествен­ный (природный) процесс, отличающийся высокой стабильностью.

Кроме семи основных единиц, СИ устанавливает производные единицы, образованные с помощью простейших уравнений связи между физическими величинами. Так, единицу скорости образуют с помощью уравнения, опре­деляющего скорость прямолинейно и равномерно движу­щейся точки:

v = S/t,

где v – скорость;

S – длина прой­денного пути;

t – время движения точки.

Подстановка вместо S и t их единиц СИ дает [v] = [S]/[t] – 1 м/с. Поэтому за единицу скорости СИ принят метр в секунду (м/с), равный скорости прямолинейно и равномерно дви­жущейся точки, при которой она за время 1 с проходит путь длиной в 1 м.