1. Метрология — наука об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью. Средством метрологии является совокупность измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих требуемую точность.

Цели и задачи метрологии

• Создание общей теории измерений;

• образование единиц физических величин и систем единиц;

• разработка и стандартизация методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений (так называемая «законодательная метрология»);

• создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений. Приоритетной подзадачей данного направления является выработка системы эталонов на основе физических констант.

Также метрология изучает развитие системы мер, денежных единиц и счёта в исторической перспективе.

2. Аксиомы метрологии

• Любое измерение есть сравнение.

• Любое измерение без априорной информации невозможно.

• Результат любого измерения без округления значения является случайной величиной.

Физическая величина – одно из свойств физической системы, процесса или явления, общее в качественном отношении, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.

Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в Российской Федерации единицах величин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы.

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью технических средств и вычислений.

Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормируемые метрологические характеристики.

3. Система единиц физических величин - совокупность основных и производных единиц физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами для заданной системы физических величин.

Международная система единиц - универсальная система единиц физических величин для всех отраслей науки, техники, хозяйства и системы обучения, включающая:

семь основных единиц: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела и моль;

4. Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормируемые метрологические характеристики.

По видам измерений

• Прямое измерение — измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно.

• Косвенное измерение — определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.

• Совместные измерения — проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноимённых величин для определения зависимости между ними.

• Совокупные измерения — проводимые одновременно измерения нескольких одноимённых величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях.

По методам измерений

• Метод непосредственной оценки — метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений.

• Метод сравнения с мерой — метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

• Нулевой метод измерений — метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля.

• Метод измерений замещением — метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины.

• Метод измерений дополнением — метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению.

• Дифференциальный метод измерений — метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами.

По условиям, определяющим точность результата

Метрологические измерения

• Измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники. В этот класс включены все высокоточные измерения и в первую очередь эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения установленных единиц физических величин. Сюда относятся также измерения физических констант, прежде всего универсальных, например измерение абсолютного значения ускорения свободного падения.[1]

• Контрольно-поверочные измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторого заданного значения. В этот класс включены измерения, выполняемые лабораториями государственного контроля (надзора) за соблюдением требований технических регламентов, а также состоянием измерительной техники и заводскими измерительными лабораториями. Эти измерения гарантируют погрешность результата с определенной вероятностью, не превышающей некоторого, заранее заданного значения.[1]

• Технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений. Примерами технических измерений являются измерения, выполняемые в процессе производства на промышленных предприятиях, в сфере услуг и др.[1]

По отношению к изменению измеряемой величины

Статические и динамические.

По результатам измерений

• Абсолютное измерение — измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант.

• Относительное измерение — измерение отношения величины к одноимённой величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отношению к одноимённой величине, принимаемой за исходную.

5. Метод измерения - совокупность приемов использования принципов и средств измерений.

Измерения производятся одним из двух методов: методом непосредственной оценки

или методом сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценки - метод, при котором значение искомой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора. Пример метода

непосредственной оценки - измерение тока амперметром.

Метод сравнения с мерой - метод измерения, при котором измеряемую искомую величину сравнивают с однородной величиной, воспроизводимой мерой. Метод сравнения с мерой имеет ряд разновидностей:

- дифференциальный метод,

- нулевой метод,

- метод замещения и др.

При дифференциальном методе на измерительный прибор воздействует разность между измеряемой и образцовой величинами, воспроизводимой мерой. Чем меньше разность, тем точнее результат.

Предельным случаем дифференциального метода является нулевой метод, при котором разность доводится до нуля.

При использовании метода замещения, измеряемая

величина замещается известной величиной, воспроизводимой мерой. При этом замещение измеряемой величины производят так, что никаких измерений в схеме не происходит, то есть показания прибора будут одинаковы в обоих случаях.

6. Погрешность измерения — оценка отклонения измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой) точности измерения.

Абсолютная погрешность — ΔX является оценкой абсолютной ошибки измерения. Величина этой погрешности зависит от способа её вычисления, который, в свою очередь, определяется распределением случайной величины Xmeas

Относительная погрешность — погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному или измеренному значению измеряемой величины.

Приведённая погрешность — погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона.

7. Погрешность измерения — оценка отклонения измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой) точности измерения.

Результирующая погрешность –

8. Систематическая погрешность измерения — составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или же закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины.

Случайной погрешностью измерения называется составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях одной и той же величины.

9. Поверка средств измерений — совокупность операций, выполняемых с целью подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям.

Поверочная схема для средств измерений — нормативный документ, устанавливающий соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона рабочим средствам измерений (с указанием методов и погрешности при передаче).

Различают государственные и локальные поверочные схемы, ранее существовали также ведомственные ПВ.

10. Средство измерений - техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства.

Средства измерений различаются:

- по метрологическому назначению - на рабочие и метрологические;

- по конструктивному исполнению - на меры, измерительные приборы, измерительные установки, измерительные системы и измерительные комплексы;

- по уровню автоматизации - на неавтоматические, автоматизированные и автоматические;

- по уровню стандартизации - на стандартные и нестандартные;

- по отношению к измеряемой величине - на основные и вспомогательные.

11. Метрологические свойства СИ — это свойства, влияющие на результат измерений и его погрешность. Показатели метрологических свойств являются их количественной характеристикой и называются метрологическими характеристиками.

Метрологические характеристики, устанавливаемые НД, называют нормируемыми метрологическими характеристиками.

Все метрологические свойства СИ можно разделить на две группы:

• свойства, определяющие область применения СИ;

• свойства, определяющие точность (правильность и прецизионность) результатов измерения.

Метрологические характеристики (МХ) средств измерений по ГОСТ 8.009-84 делят на следующие группы:

• характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (без введения поправки). Такие МХ можно назвать номинальными;

• характеристики погрешностей СИ;

• характеристики чувствительности СИ к влияющим величинам, которые тоже можно отнести к характеристикам погрешностей;

• динамические характеристики СИ;

• неинформативные параметры выходного сигнала СИ (предпочтительно рассматривать неинформативные параметры сигнала измерительной информации).

12. Стандартизация - это деятельность по установлению норм, правил и характеристик (требований) в целях обеспечения:

• безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества;

• технической и информационной совместимости, а также взаимозаменяемости продукции;

• качества продукции, работ и услуг в соответствии с уровнем развития науки, техники и технологии;

• единства измерений;

• экономии всех видов ресурсов;

• безопасности хозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф и других чрезвычайных ситуаций;

• обороноспособности и мобилизационной готовности страны.

Объекты стандартизации:

• составные части продукции;

• технологическая оснастка и инструмент;

• технологические процессы;

• услуги, оказываемые внутри предприятия;

• процессы организации и управления производством.

13. Стандарт (от англ. standard — норма, образец) в широком смысле слова — образец, эталон, модель, принимаемые за исходные для сопоставления с ними др. подобных объектов.

Технические условия (ТУ) — это документ, устанавливающий технические требования, которым должны удовлетворять конкретное изделие, материал, вещество и пр. или их группу

Вид стандарта — характеристика, определяющаяся его содержанием в зависимости от объекта стандартизации.

ГОСТ Р 1.0 установил следующие основные виды стандартов:

• стандарты основополагающие;

• стандарты на продукцию;

• стандарты на услуги;

• стандарты на процессы (работы);

• стандарты на методы контроля;

• стандарты на термины и определения.