Предмет и задачи метрологии

Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Основными задачами метрологии согласно РМГ 29-99 являются:

• установление единиц физических величин;

• установление государственных эталонов и образцовых средств измерений;

• разработка теории, методов и средств измерения и контроля;

• обеспечение единства измерений;

• разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля;

• разработка методов передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.

• Главными задачами метрологии являются: усовершенствование эталонов, разработка новых методов точных измерений.

Метрология делится на три самостоятельных и взаимно дополняющих раздела, основным из которых является «Теоретическая метрология» (фундаментальная). В нем излагаются общие вопросы теории измерений. Раздел «Прикладная метрология» посвящен изучению вопросов практического применения в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований. В заключительном разделе «Законодательная метрология» рассматриваются комплексы взаимосвязанных общих правил, требований и норм, а также другие вопросы, нуждающиеся в регламентации и контроля со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерения (СИ).

Единство измерения – характеристика качества измерения, когда результаты измерения выражены в указанных единицах, а погрешности измерений известны с заданной вероятностью.

Физические величины, единица физической величины, система единиц физических величин

Физическая величина! – особенности физического объекта или явления, характеризующие его свойства, состояние или происходящий в нем процесс, имеющее качественное содержание, называемой физической природой и количественную меру называемой размером.

ФВ, на множестве размеров которой возможно выполнение операций подобных сложению (или вычитанию), является коэффициент линейного расширения!!!(сила ветра, сила электрического тока, твердость из материала)

Различают три вида значений физической величины: истинное, действительное и измеренное.

Под истинным значением понимают такое значение физической величины, которое могло бы выразить в качественном и количественном отношении свойства объекта. Истинное значение не может быть измерено, т. к. не бывает идеальных объектов, средств и условий измерений.

Если используются все имеющие возможности современной науки и техники, предельно ограниченно влияние всякого рода помех, то результат измерения выразится в виде действительного значения физической величины. Такое значение наиболее близко приближается к истинному значению и может быть использовано вместо него.

Любое измеренное значение физической величины (обычным средством измерения) сравнивается с действительным, установленным более точным измерением.

Международная система единиц си

В Международной системе единиц в качестве основных выбраны семь единиц. В механике такими являются единицы длины, массы и времени, в электричестве добавляется единица силы электрического тока, в теплоте — единица термодинамической температуры, в оптике — единица силы света, в молекулярной физике, термодинамике и химии — единица количества вещества. Эти семь единиц соответственно: метр, килограмм, секунда, ампер, Кельвин, кандела (сила света) и моль — и выбраны в качестве основных единиц СИ.

Секунда – интервал времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного (квантового) состояния атома цезия-133 в покое при 2 К при отсутствии возмущения внешними полями.

Метр равен расстоянию, которое проходит свет в вакууме за промежуток времени, равный 1/299792458 секунды.

Международная система единиц включает две дополнительные единицы – для измерения плоского и телесного углов.

Единица плоского угла – радиан (рад) – угол между двумя радиусами окружности, дуга между которыми по длине равна радиусу.

Стерадиан (ср), принимаемый за единицу телесного угла, – телесный угол, вершина которого расположена в центре сферы и который вырезает на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, по длине равной радиусу сферы.

Производные единицы образуются с помощью простейших уравнений между величинами, в которых числовые коэффициенты равны единицы.

Виды измерений

Измерение – совокупность операций по применению технического средства для сравнения измеряемой величины с ее единицей.

В тех случаях, когда невозможно выполнить измерение практикуется оценивание таких величин по условным шкалам.

Выражение Q = q[Q] , где q - числовое значение физической величины в принятых единицах; [Q] - единица физической величины является основным уравнением измерений по шкале отношений!!! Значение физической величины Q, найденное при измерении, называют действительным.

Объектом измерения является физическая система, процесс, явление!!.

Результат измерения включает в себя числовое значение и размерность!!!.

Принцип измерений - физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерений. Например, измерение массы тела при помощи взвешивания с использованием силы тяжести, пропорциональной массе, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта.

• 1. По способу получения результатов измерения делятся:

Прямые - это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно по показаниям средств измерений. Примерами являются: измерение длины линейкой или рулеткой, измерение диаметра штангенциркулем или микрометром, измерение угла угломером, измерение температуры термометром и т.п.

Косвенные - это измерения, при которых значение величины определяют на основании известной зависимости между искомой величиной и величинами, значения которых находят прямыми измерениями. Примеры: определение сопротивления по напряжению и току, измеренным вольтметром и амперметром, напряжение измеряют осциллографом, измерение электрической энергии с помощью вольтметра, амперметра и хронометра !!!

Совокупные - это такие измерения, при которых значения измеряемых величин определяют по результатам повторных измерений одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях мер или этих величин. Значение искомой величины определяют решением системы уравнений, составляемых по результатам нескольких прямых измерений. Примером является определение массы отдельных гирь набора, т.е. проведение калибровки по известной массе одной из них и по результатам прямых измерений и сравнения масс различных сочетаний гирь.

Совместные - это измерения, производимые одновременно двух или нескольких разноименных величин для нахождения функциональной зависимости между ними. Примерами совместных измерений являются для определения линейного расширения материала измеряется длина и температура или зависимости электрического сопротивления проводника от давления и температуры, измерение тока при различных значениях напряжения для проверки закона Ома.