1. МЕТРОЛОГИЯ ЦЕЛЬ ЗАДАЧИ Метроло́гия — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью. Средством метрологии является совокупность измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих требуемую точность. Метрология состоит из 3 разделов: Теоретическая Рассматривает общие теоретические проблемы (разработка теории и проблем измерений, физических величин, их единиц, методов измерений). Прикладная Изучает вопросы практического применения разработок теоретической метрологии. В её ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения. Законодательная Устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины, методов и средств измерений. Цели и задачи метрологии Создание общей теории измерений; образование единиц физических величин и систем единиц; разработка и стандартизация методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений (так называемая «законодательная метрология»); создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений. Приоритетной подзадачей данного направления является выработка системы эталонов на основе физических констант. Также метрология изучает развитие системы мер, денежных единиц и счёта в исторической перспективе. Аксиомы метрологии Любое измерение есть сравнение. Любое измерение без априорной информации невозможно. Результат любого измерения без округления значения является случайной величиной. Исторически важные этапы в развитии метрологии: XVIII век — установление эталона метра (эталон хранится во Франции, в Музее мер и весов; в настоящее время является в большей степени историческим экспонатом, нежели научным инструментом); 1832 год — создание Карлом Гауссом абсолютных систем единиц; 1875 год — подписание международной Метрической конвенции; 1960 год — разработка и установление Международной системы единиц (СИ); XX век — метрологические исследования отдельных стран координируются Международными метрологическими организациями. Вехи отечественной истории метрологии: присоединение к Метрической конвенции; 1893 год — создание Д. И. Менделеевым Главной палаты мер и весов (современное название: «Научно-исследовательский институт метрологии им. Менделеева»); Всемирный день метрологии отмечается ежегодно 20 мая. Праздник учрежден Международным Комитетом мер и весов (МКМВ) в октябре 1999 года, на 88 заседании МКМВ. 2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕТРОЛОГИЯ ЗАДАЧИ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕТРОЛОГИЯ занимается обобщением и уточнением понятий, сложившихся в отдельных областях измерений с учетом специфики метрологии. Главной задачей является создание единой системы основных понятий метрологии, которая должна служить базой для ее развития. Значение системы понятий определяется значимостью самой теории измерений и тем, что указанная система стимулирует взаимопроникновение методов и результатов, наработанных в отдельных областях измерений. Основной задачей подраздела является построение единой системы ФВ, т.е. выбор основных величин системы и уравнений связи для определения производных величин. Система ФВ служит основой для построения системы единиц ФВ, рациональный выбор которой важен для успешного развития теории и практики метрологического обеспечения. В теоретической метрологии развивается аксиоматическое построение теоретических основ метрологии, выделяются такие постулаты, на основе которых можно построить содержательную и полную теорию и вывести важные практические следствия. Основная цель теоретической метрологии — совершенствование единиц ФВ в рамках существующей системы величин, заключающееся в уточнении и переопределении единиц. Работы в этом направлении проводятся постоянно на основе использования новых физических явлений и процессов. В данном подразделе рассматриваются вопросы создания рациональной системы эталонов единиц ФВ, обеспечивающих требуемый уровень единства измерений. Перспективное направление совершенствования эталонов – переход к эталонам, основанным на стабильных естественных физических процессах. Для эталонов основных единиц принципиально важным является достижение максимально возможного уровня для всех метрологических характеристик.
3. ЗАКОНОДАТЕЛЬНАЯ МЕТРОЛОГИЯ ЗАДАЧИ
Законодательная метрология включает совокупность взаимообусловленных правил и норм, направленных на обеспечение единства измерений, которые возводятся в ранг правовых положений (уполномоченными на то органами государстенной власти), имеют обязательную силу и находятся под контролем государства.
Предметом законодательной метрологии является установление обязательных технических и юридических требований по применению единиц ФВ, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений.
Законодательная метрология ставит главной задачей разработку комплекса взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил, требований и норм, а также других вопросов, нуждающихся в регламентации и контроле со стороны государства, направленных на обеспечение единства измерений, прогрессивных методов, способов и средств измерений и их точностей.
Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) устанавливает :
- единые для методов нормирования метрологические характеристики средств измерений; - порядок поверки и калибровки поверочной аппаратуры, методы сличения и поверки эталонных, образцовых и рабочих измерительных приборов, обеспечивает применение в странах единиц измерений, унифицированных в международном масштабе;
- вырабатывает оптимальные формы организации метрологических служб и обеспечивает единство государственных предписаний по их ведению;
- оказывает научно-техническое содействие развивающимся странам в создании и организации работ метрологических служб и их оснащение необходимыми техническими средствами; устанавливает единые принципы подготовки кадров в области метрологии различных уровней квалификации.
4. Прикладная метрология задачи
Прикладная метрология – раздел метрологии, предметом которого являются вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии.
Современное состояние прикладной метрологии и перспективы ее развития связаны с отказом с всеобъемлющей нормативной регламентации, развитием самостоятельности, предприимчивости и инициативы, использованием высокоэффективных экономических методов управления в условиях перехода к рыночным отношениям.
Цель изучения – подготовка будущего инженера-метролога к практической организации и проведению основных видов метрологических работ, включая анализ состояния измерений, контроля испытаний и разработку на его основе предложений по совершенствованию метрологического обеспечения.
Основные задачи – получение теоретических знаний и практических навыков по организации и проведению основных видов метрологических работ:
- метрологического контроля и надзора
- испытаний и утверждения типа СИ
- поверка и калибровка СИ
- лицензирование деятельности физических и юридических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату СИ
- разработки методик выполнения измерений
- анализа состояния измерений, контроля, испытаний на предприятии.
5. Физическая виличина. Размер и значение
Физическая величина – это количественная характеристика объекта или явления, либо это результат измерения. ФВ – одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.
Для них существуют единицы измерения. Физические величины в зависимоти от правил их измерения подразделяются на 3 группы:
- величины, характеризующие свойства объектов (длина, масса);
- величины, характеризующие состояние системы (давление, температура);
- величины, характеризующие процессы (скорость, мощность).
Размер ФВ – количественная определенность ФВ, присущая конкретному материальному объекту, ситеме, явлению или процессу. Понятие размерностиФВ было введено Фурье в 1822 г.
Значение ФВ – выражение размера ФВ в виде некоторого числа принятых для нее единиц.
6. Физическая величина. Действительное значение фв. Истинное значение фв.
Физическая величина – это количественная характеристика объекта или явления, либо это результат измерения. ФВ – одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.
Истинное значение размера величины есть значение размера величины, которое идеальным образом отражает количественную сторону соответствующего свойства объекта. Экспериментально определить его можно только в случае измерения количеств дискретных элементов каких либо совокупностей, когда погшрешность измерения практически может отсутствовать. Получить путем измерения истинное значение размера непрерывного изменения величины невозможно, т.к. в этом случае погрешности измерения неизбежны. Поэтому на практике часто вместо истинного пользуются действительным значением.
Действительное значение ФВ – значение ФВ, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.
Для действительного значения ФВ всегда можно указать границы более или менее узкой зоны, в пределах которой с заданной вероятностью находится истинное значение ФВ.
Например, результат измерения в технических измерениях – действительный размер – определяется, как размер, определенный измерением с заранее обусловденной (целями измерения) точностью.