1 Понятия «Физическая величина» и «Показатель качества». Качественные и количественные характеристики измеряемых величин. Основные положения теории размерностей. Основные и производные физические величины.

Метрология – наука об измерениях, методах обеспечения их единства и способов достижения требуемой точности. (РМГ 29-99) Метрология состоит из 3 частей:

1. Теоретическая метрология. Занимается разработкой фундаментальных основ метрологии.

2. Законодательная метрология. Охватывает законы в области метрологии:

- закон об обеспечении единства измерений

- закон о техническом регулировании

- закон о метрологии

3. Прикладная метрология. Охватывает вопросы применения положений теоретической метрологии в соответствии с законодательством.

1. Измеряемые величины и их характеристики.

Свойства окружающего мира являются предметом познания. В процессе познания человек старается упорядочить свойства объекта. Для этого он даёт свойствам названия или характеристики. Характеристики общих свойств природных объектов называются физическими величинами. Физическая величина - обще принятая или установленная законодательным путём характеристика физического объекта общее в качественном отношении для многих объектов, а в количественном отношении индивидуальная для каждого из них. Наряду с физическими величинами к измеряемым величинам относится целый комплекс не физических величин, которые описывают свойство человеческого общества, а не природы. Их называют показателями качества.

Качественные и количественные характеристики измеряемых величин.

-1- Размер физической величины.

Это количественная определённость физической величины присуще конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу. Эта характеристика нужна для того что бы можно было установить различное количественное содержание, в каждом объекте свойство отображаемого ФВ.

Размер – объективная реальность, которая не зависит от познавательных способностей человека. Размер величины нельзя путать со значением физической величины.

-2- Значения ФВ.

Выражение размера ФВ в виде некоторого числа принятых для неё единиц. С этим определением связано основное уравнение метрологии:

, где Q – измеряемая величина, q – числовое значение, [Q] – единица ФВ.

-3- Числовое значение величины.

Число входящее в значение физической величины.

-4- Единица ФВ.

ФВ фиксированного размера которой условно присвоено числовое значение равное единицы и принимаемое для количественного выражения однородных с ней физических величин. Поскольку значение величины понятие не объективное существует несколько разновидностей значений измеряемых величин:

а). Истинное значение ФВ.

Значение физической величины которая идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую ФВ. Истинное значение величины абсолютно точно определить не возможно за редким исключением.

б). Действительное значение ФВ.

Значение ФВ полученное экспериментальным путём и на столько близким к истинному значению что в поставленной измерительной задачи может быть использовано вместо него. Действительное значение используют в место не известного истинного при определении абсолютной погрешности. “Близость” действительного значения к истинному зависит от измерительной задачи.

Пример: при проведении поверки средств измерений действительное значение должно быть в 3-5 раз точнее измеряемого значения.

в). Измеренное значение ФВ.

Значение ФВ измеренное конкретным средством измерений с известными метрологическими характеристиками.

-5- Размерность ФВ.

Выражение в форме степенного одночлена составленного из произведения символов основных ФВ в различных степенях и отражающие связь данной ФВ с физическими величинами принятыми в данной системе величин за основные с коэффициентами пропорциональности равными единице. Что бы установить качественное различие величин необходимо знать систему величин принятую в данный момент. Система ФВ включает в себя основные и производные величины. Размерность основной величины совпадает с её символом в системе величин, а размерность производной величины в общем случае определяется по формуле:

, где A,B,C,…- ФВ принятые в данной системе за основные, α,β,γ - показатели степени при величинах, K – коэффициент пропорциональности.

Конкретный вид формулы размерности зависит от принятой системы величин.

Пример:

1. В системе величин механики (система LMT) основными величинами считаются: длинна L, масса М, время Т. Формула имеет вид:

2. Международная система величин (система LMTIθNJ ) включает в себя основные величины: длинна L, масса М, время Т, силу тока I, температуру θ, количество вещества N, силу света J. Формула размерности имеет вид:

В формулы размерности могут также входить физические константы ( π, е,…).

Их нельзя относить к коэффициентам пропорциональности потому что они характеризуют определённые свойства объекта.

Система физических величин – совокупность физических величин образованная в соответствии с принятыми принципами когда одни величины принимают за независимые, а другие определяют как функции независимых величин.

Основная ФВ – это ФВ входящая в систему величин и условно принятая в качестве не зависимой от других величин этой системы.

Производная ФВ – это ФВ входящая в систему величин и определяемая через основные величины этой системы.

Свойство размерностей.

Чтобы отличить ФВ от её размерности используют символ dim.

Для определения размерности производных величин используем правило:

1 Размерности левой и правой частей формулы не могут совпадать. Пример: F=m·a

2 Алгебра размерностей мультипликативная т.е. состоит из операций: умножения, деления и возведения в степень.

2.1 Размерность произведения величин равна произведению их размерностей.

Q=A·B·C

dimQ=(dimA) · (dimB) · (dimC)

2.2 Размерность частного при делении двух величин равна отношению их размерностей.

Q=A/B

dimQ=dimA/dimB

2.3 Размерность величины возведённая в степень равна её размерности в той же степени.

Q=Aⁿ

dimQ= (dimA)ⁿ