Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Конспект лекций МСС ЭТ 2013.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
2.71 Mб
Скачать

Раздел 1. Метрология

1.1. Роль измерений в науке и технике.

Международный словарь основных и общих терми­нов метрологии (VIM, 2-е изд., 1993 г.) дает самое крат­кое определение метрологии: наука об измерениях. Измерения сопутствуют человеку буквально на каждом шагу. В повседневной жизни мы постоянно сталкиваем­ся с измерениями расстояний, масс, времени, темпера­туры, давления. В современной промышленности ежед­невно выполняются миллиарды измерений. Доля зат­рат на выполнение измерений составляет в среднем 10—15% от общих трудозатрат, а в электронике — до 60— 80%. О роли измерений в научных исследованиях достаточно определенно высказался Д.И. Менделеев: «На­ука начинается... с тех пор, как начинают измерять; точная наука немыслима без меры».

Необычайно широк спектр значений измеряемых величин. Например, расстояния (в метрах) измеряют в диапазоне от 10 -10 до 1017, температуру (в кельвинах) — от 0,5 до 106, силу электрического тока (в амперах) — от 10 -16 до 10 4, мощность (в ваттах) — от 10-15 до 109.

Достигнутая точность уникальных измерительных систем поражает воображение. Лучшие нацио­нальные эталоны позволяют измерять интервалы вре­мени с погрешностью, не превышающей 10 -16 с. Это означает, что погрешность всего в одну секунду смо­жет «набежать» не ранее чем через 300 миллионов лет! Такой уровень точности — не экзотика, он дик­туется практическими потребностями общества, в первую очередь задачами развития космической и оборонной техники. Для того чтобы обеспечить опре­деление координат подвижного объекта (корабля, са­молета, автомобиля, человека) в любом географичес­ком районе Земли с погрешностью не более 20—30 метров, на борту спутников навигационных косми­ческих систем (ГЛОНАСС в России, NAVSTARGPS в США) установлены квантовые стандарты частоты с погрешностью 10-13 сек. Причиной отклонения голов­ной части ракеты на 100 м и более может оказаться ошибка в измерениях температуры топлива всего на 1°С.

Метрология как область практической деятельно­сти по своей социальной значимости соизмерима с системами связи, транспорта, здравоохранения, тор­говли, обороны страны. Закон РФ «Об обеспечении единства измерений» направлен «на защиту прав и законных интересов граждан, установленного право­порядка и экономики Российской Федерации от отри­цательных последствий недостоверных результатов измерений». Применение приборов, не прошедших поверку, или ошибочных методов измерений ведет к нарушению технологического процесса, браку продук­ции, потерям ресурсов, появлению предпосылок для аварийных ситуаций. Так, авария на Чернобыльской атомной электростанции в 1986 г. явилась следствием, в числе прочего, плохой организации измерений.

Реализация современных высоких технологий не­возможна без применения всего арсенала метрологии. Такие технологии требуют получения и переработки огромного объема измерительной информации, без которой их внедрение не дает ожидаемого эффекта. Для осуществления измерений широко применяется мик­ропроцессорная техника и персональные компьютеры, а также интеллектуальные средства измерений. Воз­росшие требования к качеству измерения превратили его в сложную процедуру подготовки и проведения из­мерительного эксперимента, обработки и интерпрета­ции полученной информации.

В связи с большим разнообразием измерений, их классифицируют по областям измерений, т. е. совокуп­ностям видов измерений, свойственных какой-либо об­ласти науки или техники и выделяющихся своей спе­цификой. Принято различать следующие области и виды измерений: