Muratov_V_G_Metrologia_tekhnol_izmer_i_pribor

були оголошені відповідно державним еталоном довжини СРСР і

державним еталоном маси СРСР.

Декретом Раднаркому РСФСР від 14.09.1918 р. була скасована стара російська система мір і ваг і узаконені метричні міри. Із січня 1927 р. на території СРСР заборонялося застосування всяких мір і ваг, крім метричних.

Декрет кабінету міністрів України № 40-93 від 26.04.1993 р. «Про забезпеченняєдностівимірювань» — першийдокументнезалежної України в області метрології. Він установив одиниці й системи одиниць ФВ, а також завдання метрологічної служби нашої країни.

1.4. Принципи побудови систем одиниць фізичних величин

Основною особливістю сучасних одиниць ФВ є те, що між ними встановлюють залежності. При цьому довільно вибирають кілька

основниходиницьФВ, авсіінші— похідніодиниціФВодержуютьза допомогою визначальних рівнянь — залежностей (законів і визначень), що зв’язують різні ФВ. Сукупність основних і похідних ФВ, що охоплює всі або деякі області фізики, називається системою одиниць ФВ.

Для прикладу встановимо похідну одиницю площі [S] при обраних основних ФВ — довжині L, масі М, часі Т, тобто при обраних одиницях ФВ: [L], [M], [T]. Нехай мірою площі буде коло радіуса d. Тоді визначальне рівняння: S = KS d, де KS — коефіцієнт пропорційності. Для одержання одиниці площі приймемо діаметр кола рівним одиниці довжини: d = [L]. Якщо при цьому покласти KS = 1, то [S] = [L2], тобто за одиницю площі обрана площа кругу одиничного діаметра.

У загальному випадку побудови системи одиниць, коли є кілько основних ФВ: A, B, C, D, …, одиниці яких [A], [B], [C], [D], …, то визначальне рівняння для встановлення похідної одиниці ФВ Х приводять до виду

де КХ — довільно обираний коефіцієнт пропорційності;

РА, РВ, РС, РD,…- дійсні числа., називані показниками розмірності, які показують як змінюється похідна одиниця ФВ зі зміною основних.

Потім заміняють основні ФВ їх одиницями:

одержуючи формули розмірності виду:

де права частина називається розмірністю одиниці ФВ, ліва частина — позначення цієї розмірності (dimension).

Якщо всі показники розмірності дорівнюють нулю, то похідна ФВ Х називається безрозмірною одиницею ФВ.

Якщо при встановленні похідної одиниці ФВ у її вираженні через основні одиниці ФВ приймають КХ = 1, то вона називається

когерентною похідною одиницею ФВ. Системи одиниць ФВ, усі похідніодиниціякоїкогерентні, називаєтьсякогерентноюсистемою

одиниць ФВ.

Усі основні й похідні одиниці будь-якої системи одиниць ФВ називаються системними одиницями ФВ (стосовно даної системи). Поряд із системними існують і так звані позасистемні одиниці, що не входять у систему одиниць ФВ.

Розмірності похідних одиниць ФВ X, Y, Z зв’язані в такий спосіб:

y якщо Z = K1 X Y, то dimz = dimx dimy, y якщо Z = K2 X ⁄ Y, то dimz = dimx ⁄ dimy, y якщо Z = K3 XN, то dimz = ( dimx)N.

Випливає при цьому пам’ятати, що розбіжність розмірностей лівої й правої частин будь-якої формули або будь-якого рівняння свідчать про помилковість цієї формули або рівняння.

1.5. Сучасні системи одиниць фізичних величин

Незважаючи на позитивне значення, яке мала міжнародна метрична система мір, вона не розв’язала питання про повну уніфікацію одиниць вимірювань. Розвиток цієї системи привів до створення ряду систем одиниць: СГС, МКГСС, МКС, МКСГ, МКСА, МСС.

Система СГС — це система одиниць сантиметр — грам — секунда. Через малі розміри основних одиниць довжини й маси ця система має обмежене застосування, в основному, у фізиці.

Одиницю вимірювання «Пуаз» цієї системи застосовують при вимірюваннях в’язкості різних матеріалів. Система СГС була розроблена в 1861 — 1870 рр. Комітетом з електричних еталонів Британської асоціації.

Для електричних і магнітних величин існують наступні види систем, побудованих на основі системи СГС:

СГСЕ-система: сантиметр — грам — секунда електростатична, будується на трьох основних одиницях. Діелектрична проникність вакууму вважається рівною безрозмірній одиниці. Застосовуючи рівняння електрики й магнетизму, можна вивести в якості похідних одиниць системи СГСЕ одиниці всіх електричних і магнітних величин.

СГСМ-система: сантиметр — грам — секунда електромагнітна будується на трьох основних одиницях системи СГС. Магнітна проникність вакууму вважається рівною безрозмірній одиниці. У системі СГСМ можна одержати похідні одиниці електростатичних величин.

СГС-система електростатичних і магнітних одиниць СГС поєднує дві системи — СГСЕ й СГСМ. Вона називається системою Гауса або симетричною, тому що електричні одиниці в ній збігаються з електричними одиницями СГСЕ, а магнітні — з магнітними одиницями СГСМ.

СГСε0 — система одиниць, основні з яких: сантиметр — грам — секунда — діелектрична проникність вакууму. Одиниці цієї системи визначають, як і в системі СГСЭ, але розміри деяких однорідних одиниць відрізняються один від одного.

СГСμ0 — системаодиниць, основнізяких: сантиметр— грам — секунда — магнітна проникність вакууму. Одиниці системи визначають так само, як і системи СГСМ, а розміри одиниць цих систем відрізняються тим, що в розмірності одиниць системи СГСμ0 входить магнітна проникність вакууму.

Система МКС. Основні одиниці: метр — кілограм — секунда. Найважливішими похідними системи є одиниці сили — ньютон, потужності — ват. Динамічна в’язкість — кілограм на метр-секунду, кінематична в’язкість — квадратний метр за секунду.

Система МКГСС. Широко застосовується для вимірювань у механіці, теплотехніці. Основніодиниці: метр, кілограм-сила, секунда. Її називають технічною системою одиниць.

Система МКСГ призначена для вимірювання теплових величин. Основні одиниці кількості теплоти — джоуль, теплоємності тіла — джоуль на градус, питомої теплоємності — джоуль на кілограмградус, теплового потоку — ват, коефіцієнта теплопровідності — ват на метр градус.

Система МКСА — система електричних і магнітних одиниць. Вонапереважнопоширенаврадіотехніційелектротехніці. Основні одиниці: метр –кілограм — секунда — ампер. У системі застосовуються постійні діелектричної проникності вакууму й магнітна, що дорівнює магнітній проникності вакууму. Одиницею кількості електрики є кулон. Електричного потенціалу — вольт. Напруга електричного поля вимірюється у вольтах на метр. Електрична ємність — у фарадах, електричний опір — в омах. Одиницями системи є: магнітного потоку — вебер, магнітної індукції — вебер на квадратний метр, індуктивності й взаємної індуктивності — генрі.

Система МСС — система одиниць світлових величин. Вона відповідає системі МКС. Основні одиниці: метр — секунда — свіча. Похідними одиницями є люмен, люкс, нит. Розмірність люмена збігається з розмірністю свічі, тому що тілесний кут приймається за безрозмірну величину.

Міжнародна система одиниць (SI). В 1960 р. Х1 Генеральна кон-

ференція з мір та ваг затвердила Міжнародну систему одиниць ФВ. У наступні роки Генеральна конференція прийняла ряд доповнень і змін. Сучасні відомості про одиниці цієї системи наведено в

таблиці 1.1.

Дві, по суті, похідні одиниці ФВ СІ: одиниця плоского кута — радіан і одиниця тілесного кута — стерадіан є безрозмірними й називаються додатковими одиницями ФВ СІ.

Похідні одиниці ФВ СІ утворюються з основних і додаткових за правилами утворення когерентних одиниць ФВ. У табл. 1.2 представлені похідні одиниці системи СІ, що мають спеціальне найменування. У розрахунках допускається використання одиниць, що представляють собою десяткові кратні й дольні одини-

ці, утворені за допомогою десяткових приставок, наведених у табл. 1.3. Перекладні таблиці одиниць вимірювань наведені в Додатку.

Таблиця 1.1.

Найважливіші одиниці Міжнародної системи одиниць СІ

1.6. Міжнародні й національні організації з метрології

Завдання дотримання спільності вимірювань як умови порівнянності результатів контролю якості, випробувань і сертифікації сировини, технологічних процесів і продукції, акредитації метрологічних лабораторій і т.д. вирішується на міжнародному, регіональному й національному рівнях. Спільність вимірювань забезпечується діяльністюнаступнихнайбільшихміжнароднихорганізаційзметрології й стандартизації.

Міжнароднебюроміріваг(МБМВ) перебуває у Франції в місті Севр. МБМВ зберігає й постійно вдосконалює міжнародні еталони, періодично порівнює їх з копіями, проводить повірочні роботи.

Розробляє й застосовує нові та новітні засоби точних вимірювань, створює нові й замінює застарілі концепції основних одиниць вимірювань, координує метрологічні дослідження в країнах-членах.

Програми наукової й практичної діяльності МБМВ затверджує

Генеральна конференція з мір і ваги — вищий міжнародний орган з питань одиниць, їх визначень і методів відтворення. Генеральна конференція збирається раз в 4 роки.

У проміжках між конференціями роботою МБМВ керує

Міжнародний комітет мір і ваги, що обирається на конференції і складається з 18 найбільших фізиків і метрологів світу.

Міжнародна організація законодавчої метрології (МОЗМ)

створена в 1956 р. Мета МОЗМ — установлення взаємної довіри до результатів вимірювань характеристик сировини, напівфабрикатів і продукції; визначення загальних принципів законодавчої метрології; установлення вимог до засобів вимірювань (класи точності, однаковість типів, зразків, систем, нормування метрологічних характеристик і порядку повірки, калібрування, випробувань, атестації, сертифікації, та ін.), дослідження методів повірки з урахуванням систем керування якістю згідно із новітніми стандартами ІСО 9000.

Міжнародна організація із стандартизації ISO (укр. — ІСО)

створена в 1946 р. Назва утворена від грецького «isos» — рівний. Мета організації — сприяння розвитку стандартизації й суміжних видів діяльності у світі для забезпечення міжнародного обміну товарами й послугами, а також розвитку співробітництва в інтелектуальній, науково-технічній і економічній галузях. У сфері метрології організація займається вимірами, методами випробувань, стандартами у інформаційній техніці та ін. Стандарти ІСО, що найбільше використовуються у світі, не є обов’язковими для країн-учасниць.

Найтісніше співробітництво ІСО підтримує з Європейським комітетом зі стандартизації (СЕН). Найбільший партнер ІСО — Міжнародна електротехнічна комісія (МЕК), створена в 1904 р.

Ціль її — сприяння координації й уніфікації національних стандартів в області електроніки, електротехніки, радіозв’язку й приладобудування. МЕК співпрацює з ІСО, спільно розробляючи Директиви ІСО / МЕК і Керівництва ІСО / МЕК з питань стандартизації, метрології й сертифікації.

Регіональні організації з метрології здійснюють свою діяльність із обов’язковим дотриманням рекомендацій міжнародних організацій, щоб уникнути дубляжу в роботі.

Метрологічна організація країн центральної й східної Європи

(КООМЕТ) утворена в 1991 р., розташована в Братиславі й поєднує країни-члени колишньої Ради Економічної взаємодопомоги (СЕВ). ЗавданняКООМЕТ— співробітництвовобластіметрології(метрологіяеталонівФВ, законодавчаметрологія, калібрувальнадіяльність) на рівнінаціональнихметрологічнихслужбізметоюсприяннятехнічному прогресу, товарообміну й поліпшенню охорони праці.

Метрологічнаорганізація країн ЗахідноїЄвропи (ЕВРОМЕТ)

створена в 1987 р., об’єднує країни-члени Європейського Союзу (ЄС) з метою вдосконалення еталонів, прискорення впровадження розробок з метрології і т.д.

Західно-Європейське об’єднання із законодавчої метрології

(ВЕЛМЕТ) засноване в 1989 р. з метою координації діяльності національних служб законодавчої метрології країн ЄС.

Західно-Європейське об’єднання з калібрування (EAL) ство-

рене в 1989 р. країнами-членами ЄС для сприяння взаємному визнанню національних сертифікатів з калібрування ЗВТ, що не підлягають державному метрологічному контролю й нагляду. Ці ЗВТ, як відомо, не підлягають обов’язковій повірці й не підпадають у сферу діяльності законодавчої метрології.

Країни СНД підписали Міжурядову угоду про взаємопогоджувану політику в області стандартизації, метрології й сертифікації. Згідно із цим документом зберігається спільність вимірювань на основі використання наявних еталонів ФВ (більшість яких перебуває в Росії), стандартних довідкових даних, стандартних зразків складу й властивостей речовин та матеріалів. Угода містить положення про взаємне визнання результатів випробувань, повірки й калібрування ЗВТ.

Національні метрологічні органи України, згідно із Законом України «Про метрологію й метрологічної діяльності» (1998 р.), включають у свою структуру Державну метрологічну службу й метрологічні служби центральних органів виконавчої влади, підприємств і організацій. Раніше недержавні метрологічні служби називалися Відомчими (стандарт ДСТУ 2682 — 94).

Державна метрологічна служба організовує, реалізує й координує діяльність із забезпечення єдності вимірювань у державі, а також здійснює метрологічний контроль і нагляд за дотриманням вимог нормативно-правових актів і нормативних документів України.

Державна метрологічна служба, очолювана Державним коміте-

том України із стандартизації, метрології й сертифікації (Держстандартом України), до свого складу включає:

—відповідні підрозділи центрального апарату Держстандарту України;

—державні наукові метрологічні центри Держстандарту України;

—територіальні органи Держстандарту в Автономній республіці Крим, областях і містах;

—державні служби єдиного часу й еталонних частот;

—державну службу стандартних зразків складу й властивостей речовин і матеріалів;

—державну службу стандартних довідкових даних про фізичні константи, властивості речовин і матеріалів.

У компетенцію Держстандарту України входить проведення єдиної технічної політики із забезпечення єдності вимірювань, у тому числі:

—проведення фундаментальних досліджень в області метрології;

—організація створення й функціонування еталонної бази України;

—визначення порядку створення, затвердження, реєстрації, зберігання й використання еталонів, а також їх звірка з міжнародними еталонами й еталонами інших країн;

—координація діяльності метрологічної служби України;

—визначення загальних вимог до ЗВТ, методів і результатів вимірювань, до порядку проведення калібрування й метрологічної атестації ЗВТ, до розробки й атестації методик виконання вимірювань;

—визначення порядку проведення й організація всіх видів метрологічного контролю й нагляду;

—затвердження типових положень про метрологічні служби центральних органів виконавчої влади, підприємств і організацій; затвердження типів нових ЗВТ;