Часть 1 основы метрологии глава 1 основные понятия и определения

Бесконечное множество физических объектов (изделий, процессов, явлений), окружающих нас, обладает бесконечным множеством различных качеств и свойств. Из этого огромного количества человек выделяет некоторое ограниченное число свойств, общих в качественном отношении для ряда однородных объектов и достаточных для их описания. В каждом таком качестве, в свою очередь, может быть выделено множество градаций. Если мы в состоянии установить размер градации, т.е. единицу данного свойства и физически реализовать ее в виде меры, то, сопоставив размер интересующего нас свойства объекта с такой мерой, мы получим его количественную оценку. Свойства, для которых могут быть установлены и воспроизведены градации определенного размера, называются физическими величинами.

В метрологии физическая величина определяется как свойство, общее в качественном отношении для множества объектов, физических систем, их состояний и происходящих в них процессов, но индивидуальное в количественном отношении для каждого из них.

Качественная сторона понятия физическая величина (ФВ) определяет «род» величины (длина, как характеристика протяженности вообще; электрическое сопротивление, как общее свойство проводников электричества и т.п.), а количественная — ее «размер». Размер физической величины существует объективно, независимо от того, знаем мы его или не знаем.

Целью измерения и его конечным результатом является нахождение значения физической величины.

Значение физической величины — оценка размера физической величины в принятых для измерения данной величины единицах. Числовое значение результата измерения зависит от выбора единицы физической величины. Так, количество теплоты, равное 1килокалории, соответствует 1,163 ватт−час или 4,187 килоджоулей.

Метрология изучает и имеет дело только с измерениями физических величин, т.е. величин, для которых может существовать физически реализуемая и воспроизводимая единица величины.

Целью любого измерения является нахождение истинного значения физической величины, т.е. такого значения, которое идеальным образом отражает в количественном отношении измеряемую физическую величину.

Поскольку истинное значение физической величины определить невозможно, в практике измерений оперируют понятием действительного значения. Действительное значение — значение физической величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному, что для данной цели может быть использовано вместо него. Под измеренным значением понимается значение величины, отсчитанное по отсчетному устройству средства измерения.

Измеряемая физическая величина — физическая величина, подлежащая измерению в соответствии с поставленной измерительной задачей.

Единица физической величины — размер физической величины, условно принятый за единицу для сравнения с ним размеров однородных величин. Например, 1 В – единица электрического напряжения, 1 с – единица времени, 1 Гц – единица частоты колебаний и т.п.

Во многих случаях пользуются кратными и дольными единицами, т.е. единицами, большими или меньшими размера единицы данной физической величины. Наименования кратных и дольных единиц образуются при помощи приставок к названиям основных единиц (табл.1.1). Например, 1 мм, 330 пФ, 5 мкГн, 4 нс и т.п.

Измерение физической величины это процесс выполнения совокупности операций по применению специальных технических средств (средств измерений), который заключается в реализации сравнения размера измеряемой величины с размером единицы этой физической величины с целью получения значения физической величины.

Средство измерений это техническое средство, хранящее одну или несколько единиц физических величин и имеющее нормированные метрологические характеристики.

Используемые для измерений технические средства градуируют в значениях единиц физических величин, после чего эти средства измерений хранят эти значения единиц, что и позволяет сравнивать с ними физические величины разных размеров.

Таблица 1.1 – Кратные и дольные единицы

Множитель	Приставка	Обозначение приставки			Множитель	Приставка	Обозначение приставки
		Русское	Украинское	Международное			Русское	Украинское	Международное
1018 1015 1012 109 106 103 102 101	экса пета тера гига мега кило гекто дека	Э П Т Г М к г да	Є П Т Г М к г да	E P T G M k h da	10 −1 10 −2 10 −3 10 −6 10 −9 10 −12 10 −15 10 −18	деци санти милли микро нано пико фемто атто	д с м мк н п ф а	д с м мк н п ф а	d c m μ n p f a

Под градуировкой средства измерений понимают нанесение таких значений на отсчетное устройство средства измерений, которые соответствуют показаниям образцового средства измерений (эталона) (см. рис.1.1).

В процессе градуировки поддерживают нормальные значения различных факторов, которые оказывают влияние на средства измерений. В отличие от нормальных условий, при которых осуществляют градуировку средства измерений, собственно измерение выполняют в условиях, отличающихся от нормальных Условия применения средства измерений для выполнения измерений называют рабочими условиями.

Результат измерений это оценка размера физической величины в виде некоторого числа единиц этой физической величины (U = 3,345 В; T = 10,1 нс; M = 3,1 кг и т.п.), т.е. в общем виде записывается уравнением:

Q = n[q],

где Q – измеряемая физическая величина, [q] – единица физической величины, n – число единиц.

Рисунок 1.1 – Основные элементы процесса измерений

Как бы тщательно не выполнялись измерения, результат измерений всегда отягощен погрешностью измерений.

Погрешность измерений это отклонение результата измерений от истинного значения физической величины.

Погрешность измерений является основной характеристикой качества измерений и совместно с результатом измерений определяет интервал, в котором находится истинное значение физической величины: U = (3,345  0,002) В; T = (10,1  0,5) нс; M = (3,15  0,05) кг.

Чем меньше погрешность измерений, тем выше достоверность измерительной информации. Большая погрешность ведет к принятию неправильных решений в отношении объекта измерений.

Таким образом: