Об’єкти вимірювань і їх міри

План

3.1. Метрологія: основні поняття та визначення.

3.2. Народногосподарське значення метрології і її функції.

3.3. Коротка історія розвитку метрології і її задач.

3.4. Поняття про фізичну величину і її характеристики.

3.5. Види та методи вимірювань.

3.1. Метрологія: основні поняття та визначення

Галузь науки, яка вивчає вимірювання, називають метрологією. Слово «метрологія» утворене із двох грецьких слів: «metron» – міра і «logos» – наука. Дослівний переклад – наука про міри.

Довгий час метрологія була описовою наукою про різні міри та співвідношення між ними. Лише завдяки прогресу фізичних та точних наук метрологія набула суттєвого розвитку у забезпеченні єдності і точності вимірювань фізичних величин, кількість яких дедалі збільшувалася, та щодо якості цих вимірювань. Великий вклад у становлення сучасної метрології як науки внесли вітчизняні вчені: Б.С. Якобі, В.Я. Струве, А.Я. Купфер, B.C. Глухов, Д.І. Менделєєв, Н.Г. Єгоров, Л.В. Залуцький, Л.І. Кременчуцький, Б.І. Руденко, І.П. Глибін та ін.

Особливо слід підкреслити значну роль Д.І. Менделєєва у розвитку метрології. Його роботи з вимірювання маси і температури, а також щодо впровадження метричної системи залишаються актуальними і сьогодні.

Метрологія - наука про вимірювання, яка включає як теоретичні, так і практичні аспекти вимірювань у всіх галузях науки і техніки.

Предмет метрології — методи визначення і контролю показників якості, правила, положення та норми, способи досягнення єдності і точності вимірювань, методи повірки мір та вимірювальних приладів, фізичні величини і одиниці вимірювань.

Об’єкт метрології - засоби вимірювань: міри, вимірювальні прилади, вимірювальні перетворювачі, допоміжні засоби вимірювань, вимірювальні установки та вимірювальні системи, еталони.

Завдання метрології. Основними завданнями метрології є: розвиток загальної теорії вимірювань, встановлення одиниць фізичних величин і узаконення певних одиниць вимірювань, розробка методик вимірювань та засобів вимірювальної техніки, забезпечення єдності та необхідної точності вимірювань, встановлення еталонів одиниць вимірювань; проведення регулярної повірки мір та вимірювальних приладів, що знаходяться в експлуатації; випробування нових засобів вимірювання тощо.

Основні терміни метрології (згідно Закону про метрологію та метрологічну діяльність, стаття 1, Закону про забезпечення єдності вимірювань, Декрету Кабінету Міністрів про забезпечення єдності вимірювань).

У даних законодавчих актах застосовуються наступні поняття:

Єдність вимірювань – стан вимірювань, за якого їх результати виражено в прийнятих одиницях і похибки вимірювань відомі з заданою імовірністю. Єдність вимірювань необхідна для порівняння результатів вимірювань, що проведені в різних місцях, в різний час, з використанням різних методів і засобів вимірювання. Результати при цьому повинні бути однаковими, незалежно від використання методів і засобів вимірювання. Так, маса в 1 кг чи інша одиниця фізичної величини повинна бути адекватною в різних місцях, при вимірюванні різними засобами, методами та експериментаторами.

Точність вимірювань означає максимальну наближеність їх результатів до істинного значення вимірюваної величини.

Правильність вимірювання – характеристика якості вимірювання, що відображає близькість до нуля систематичної похибки вимірювання.

Об'єкт вимірювання – матеріальний об'єкт, одна або декілька властивостей якого підлягають вимірюванню.

Об'єктами вимірювання можуть бути фізичні величини або ж параметри технологічних процесів, апаратів; наприклад, температура, тиск, рівень, витрата, густина, концентрація, якість продукції тощо.

Вимірювані величини – фізичні величини чи параметри, які відображають властивості об'єкта як в кількісному, так і в якісному відношеннях.

Термін «параметр» походить від грецького слова, що в перекладі значить «вимірюю, співвідношу» і як фізична величина відображає властивості об'єкта. Параметри можуть бути як поодинокими, так і в комплексними показниками властивостей об'єкта.

Засіб вимірювань - технічний засіб, що використовується при вимірах і має нормовані метрологічні характеристики. За технічним призначенням засоби вимірювань поділяються на міри, вимірювальні прилади, вимірювальні перетворювачі, допоміжні засоби вимірювань, вимірювальні установки та вимірювальні системи.

Міра - засіб вимірювань, призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру (кварцовий генератор є мірою частоти електричних коливань). Міра, що відтворює ряд однойменних величин різного розміру, називається багатозначною (конденсатор постійної ємності виконує роль однозначного заходу, а конденсатор змінної ємності - багатозначного). Часто використовується набір заходів - спеціально підібраний комплект заходів, що застосовуються не тільки окремо, але і в різних поєднаннях для відтворення ряду однойменних величин різного розміру.

Вимірювальний прилад - засіб вимірювань, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем. Вимірювальні прилади бувають аналогові і цифрові, показуючі і реєструючі.

Вимірювальний перетворювач - засіб вимірювань, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації, зручної для передачі, подальшого перетворення, обробки і зберігання, але яка не піддається безпосередньому сприйняттю спостерігачем. Первинним називається перетворювач, котрий є першим в електричному ланцюзі і до якого безпосередньо підводиться вимірювана величина. Передавальний вимірювальний перетворювач призначений для дистанційної передачі сигналу вимірювальної інформації; масштабний вимірювальний перетворювач - для зміни вимірюваної величини в задане число раз.

Допоміжний засіб вимірювань - засіб вимірювання величин, що впливають на метрологічні властивості іншого засобу вимірювань при його застосуванні. Покази допоміжних засобів вимірювання використовуються для обчислення поправок до результатів вимірювання приладами прямого призначення. Наприклад, використання термометра для вимірювання температури навколишнього середовища при вимірюванні тиску вагопоршневим манометром або ж використання допоміжних засобів вимірювання для стабілізації величин, що впливають на точність вимірювання основних величин (використання психрометрів для вимірювання та стабілізації вологості при точних інтерференційних вимірюваннях довжин).

Вимірювальна установка - сукупність функціонально об'єднаних засобів вимірювань (мір, вимірювальних перетворювачів) і допоміжних пристроїв, призначена для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, зручній (для автоматичної обробки, передачі і використання в АСУ) для безпосереднього сприйняття спостерігачем і розташована в одному місці.

Вимірювальна система - сукупність засобів вимірювань і допоміжних пристроїв, з'єднаних між собою каналами зв'язку, призначена для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, зручній для автоматичної обробки, передачі і використання в АСУ.

Таким чином, одним із головних завдань метрології є забезпечення єдності і необхідної точності вимірювань на підприємствах галузі і держави. У більшості держав світу заходи щодо забезпечення єдності і необхідної точності вимірювань установлюються (закріплюються) законодавчо: шляхом ухвалення одиниць вимірювань, регулярних повірок технічних, зразкових та еталонних засобів, випробування нових засобів вимірювання, підготовки кадрів тощо.

Одним із розділів метрології є законодавча метрологія, яка вивчає комплекс взаємопов'язаних і взаємообумовлених загальних правил, вимог і норм експлуатації, повірку, обслуговування, виготовлення та зберігання засобів вимірювання, а також інші завдання, які контролюються і регламентуються державою з метою забезпечення єдності вимірювань і одноманітності засобів вимірювань.

Основні визначення і поняття у метрології закріплені законодавчою метрологією, що обумовлює єдиний підхід до визначення змісту основних наукових положень і визначень (ДСТУ 2681—94).