Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Волгодонский инженерно-технический институт – филиал НИЯУ МИФИ

Конспект лекций

по дисциплине "Метрология, стандартизация и сертификация"

Волгодонск 2010

1. Физические величины, методы и средства их измерений

Метрология – наука об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.Известный русский учёный Б.Я.Якоби: "Искусство измерения является могущественным оружием, созданным человеческим разумом для проникновения в законы природы и подчинения ее сил нашему господству".

Разделы метрологии:

1. Теоретическая (фундаментальная) метрология - разработка фундаментальных основ.

2. Законодательная метрология - установление обязательных технических и юридических требований по применению единиц физических величин, эталонов, методов и СИ, направленных на обеспечение единства и необходимости точности измерений в интересах общества.

3. Практическая (прикладная) метрология - вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии.

Основные задачи метрологии:

1. Установление единиц физических величин, государственных эталонов единиц физических величин.

2. Создание образцовых средств измерения.

3. Определение физических констант и физико-химических свойств веществ и материалов, получение стандартных образцов этих свойств.

4. Разработка стандартных методов и средств испытания и контроля.

5. Разработка теории измерений и методов оценки погрешности.

6. Систематические поверки мер и измерительных приборов.

7. Надзор за приборостроением и эксплуатацией средств измерения и ревизия состояния измерений на предприятиях и организациях.

1. Физические величины и шкалы измерений

Измеренияявляются инструментами познания объектов и явлений окружающего мира.

Объекты измерений- физические и нефизические величины (в экономике, медицине, информатике, управлении качеством и пр.).

Физическая величина- одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Вся современная физика может быть построена на семи основных величинах, которые характеризуют фундаментальные свойства материального мира - длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура, количество вещества и сила света.

Измерение физической величины– нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.Размерностьявляетсякачественнойхарактеристикой измеряемой величины.Размерявляетсяколичественнойхарактеристикой измеряемой величины.

Процесс измерения включает в себя определение типа шкалы вместе с обоснованием выбора определенного типа шкалы.

Типы шкал измерений:

1. Шкала наименований (номинальная)- числа в шкале используются для различения объектов. В ней измерены, например, номера телефонов, автомашин, паспортов, студенческих билетов.

2. Шкала порядка- расположенные в порядке возрастания или убывания размеры величины. Расстановка размеров в порядке их возрастания или убывания с целью получения измерительной информации по шкале порядка называетсяранжированием. Для облегчения измерений некоторые точки на ней можно зафиксировать в качествеопорных (реперных). Недостатком реперных шкал является неопределённость интервалов между реперными точками, поэтому значения нельзя складывать, вычислять, перемножать, делить и т.п. Пример - знания по баллам, землетрясения по 12-балльной системе.

3. Шкала интерваловотличаются от шкал порядка тем, что по шкале интервалов можно уже судить не только о том, что размер больше другого, но и насколько больше. На шкале нельзя отметить ни естественное начало отсчета, ни естественную единицу измерения. Исследователь должен сам задать точку отсчета и сам выбрать единицу измерения. По шкале интервалов возможны такие математические действия, как сложение и вычитание. Пример: шкала Цельсия.

4. Шкала разностей- есть естественная единица измерения, но нет естественного начала отсчета. Допустимые преобразования - сдвиги. Пример - измерение времени.

5. Шкала отношений- любое измерение заключается в сравнении неизвестного размера с известным и выражении первого через второй в кратном или дольном отношении. В них есть естественное начало отсчета - нуль, т.е. отсутствие величины, но нет естественной единицы измерения. К ним применимы отношения эквивалентности, порядка и суммирования, вычитания и умножения. В шкале отношений существует нулевое значение показателя свойства. Пример - шкалы длин, масс, длины, силы, стоимости (цены).

6. Абсолютные шкалыобладают всеми признаками шкал отношений, но в них еще существует естественное однозначное определение единицы измерения. Пример - количество людей в аудитории.

В процессе развития соответствующей области знания тип шкалы может меняться. Так, сначала температура измерялась по порядковой шкале (холоднее - теплее). Затем - по интервальной шкале (шкалы Цельсия, Фаренгейта, Реомюра).  Наконец, после открытия абсолютного нуля температуру можно измерять по шкале отношений (шкала Кельвина). Однако, среди специалистов иногда имеются разногласия по поводу того, по каким шкалам следует считать измеренными те или иные реальные величины.