Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
Метроло́гия (от греч. μέτρον — мера, измерительный инструмент и от др.-греч. λόγος — мысль, причина) — наука об измерениях, 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.
Метрология состоит из 3 разделов:
Теоретическая
Рассматривает общие теоретические проблемы (разработка теории и проблем измерений, физических величин, их единиц, методов измерений).
Прикладная
Изучает вопросы практического применения разработок теоретической метрологии. В её ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения.
Законодательная
Устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической вели-чины, методов и средств измерений.
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.
Термины и определения метрологии
Единство измерений — состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимым первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы.
Обеспечение единства измерений (ОЕИ) – деятельность метрологических служб, направленная на достижение и поддержание единства измерений в соответствии с законодательными актами, а также правилами и нормами, установленными государственными стандартами и другими нормативными документами по обеспечению единства измерений. Для ОЕИ в нашей стране создана нормативная база – Государственная система обеспечения единства измерений.
Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) – комплекс нормативных документов межрегионального и межотраслевого уровней, устанавливающих правила, нормы, требования, направленные на достижение и поддержание единства измерений в стране (при требуемой точности), утверждаемых Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулирование, бывший Госстандарт). Ростехрегулирование находится в ведении Министерства промышленности и торговли РФ. В ГСИ выделяются основополагающие стандарты, устанавливающие общие требования, правила и нормы, а также стандарты, охватывающие какую-либо область или вид измерений. Технической основой ГСИ является эталонная база (набор эталонов) РФ.
Метрологическая служба (МС) – служба, создаваемая в соответствии с законодательством для выполнения работ по обеспечению единства измерений и для осуществления метрологического контроля и надзора. Различают следующие метрологические службы:
• Государственная метрологическая служба,
• метрологические службы государственных органов управления,
• метрологические службы юридических лиц.
• государственные службы обеспечения единства измерений, которые осуществляют межрегиональную и межотраслевую координацию работ по ОЕИ в закрепленных видах деятельности.
Физическая величина — одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.
Измерение — совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей и получения значения этой величины.
Средство измерений — техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики.
Поверка - совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерения метрологическим требованиям.
Погрешность измерения — отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.
Погрешность средства измерения — разность между показанием средства измерений и истинным значением измеряемой физической величины.
Точность средства измерений — характеристика качества средства измерений, отражающая близость его погрешности к нулю.
Лицензия — это разрешение, выдаваемое органам государственной метрологической службы на закрепленной за ним территории физическому или юридическому лицу на осуществление ему деятельности по производству и ремонту средств измерения.
Эталон единицы величины - техническое средство, предназначенное для передачи, хранения и воспроизведения единицы величины.
Классификация измерений
По способу получения измерения:
- Прямые – когда физическая величина непосредственно связывается с ее мерой;
- Косвенные – когда искомое значение измеряемой величины установлено по результатам прямых измерений величин, которые связаны с искомой величиной известной зависимостью;
- Совокупные – когда используются системы уравнений, составляемых по результатам измерения нескольких однородных величин.
- Совместные – производятся с целью установления зависимости между величинами. При этих измерениях определяется сразу несколько показателей.
По характеру изменения измеряемой величины:
- Статические – связаны с такими величинами, которые не изменяются на протяжении времени измерения.
- Динамические – связаны с такими величинами, которые в процессе измерений меняются (температура окружающей среды).
По количеству информации:
- Однократные;
- Многократные (> 3);
По отношению к основным единицам измерения:
- Абсолютные (используют прямое измерение одной основной величины и физической константы).
- Относительные – базируются на установлении отношения измеряемой величины, применяемой в качестве единицы. Такая измеряемая величина зависит от используемой единицы измерения.
Физические величины?
Для описания свойств окружающих нас тел и явлений вводятся физические величины.
Физическая величина (ФВ) – 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.
Качественная определенность ФВ называется родом ФВ. Соответственно, физические величины одного рода называются однородными, разного рода – неоднородными. Так, длина и диаметр детали – однородные величины, длина и масса детали – неоднородные величины. Количественно ФВ характеризуется размером, который выражается ее значением.
Значение физической величины — число, вектор, или в самом общем случае тензор, характеризующие эту физическую величину, с указанием единицы измерения, на основе которой эти числа, вектор или тензор были определены.
Размер физической величины — число (числа), фигурирующие в значении физической величины.
Размерность физической величины — единица измерения физической величины. Как правило, у физической величины много различных размерностей: например, у длины - нанометр, миллиметр, сантиметр, метр, километр, миля, дюйм, парсек, световой год и т.д. Часть таких единиц измерения (без учёта своих десятичных множителей) могут входить в различные системы физических единиц - СИ, СГС и др.
Размерные и безразмерные физические величины
Размерная физическая величина — физическая величина, для определения значения которой нужно применить какую-то единицу измерения этой физической величины. Подавляющее большинство физических величин являются размерными.
Безразмерная физическая величина — физическая величина, для определения значения которой достаточно только указания её размера. Например, относительная диэлектрическая проницаемость — это безразмерная физическая величина.
Единица измерения ФВ – ФВ фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин. Введение единицы измерения данной ФВ позволяет определить ее значение.
Значение ФВ – выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Значение ФВ включает числовое значение ФВ и единицу измерения.
Числовое значение ФВ – отвлеченное число, которое равно отношению размера данной ФВ к единице ее измерения. Поэтому при записи значения ФВ предполагается, что числовое значение умножается на соответствующую единицу измерения. Чтобы найти значение ФВ, необходимо провести измерение данной ФВ. При измерении ФВ находятся значения ФВ опытным путем с помощью специальных технические средств (средств измерений). Соответственно, ФВ, подлежащая измерению, измеряемая или измеренная в соответствии с основной целью измерительной задачи, называется измеряемой ФВ. Независимо от применяемого способа всякое измерение любой ФВ сводится к экспериментальному определению отношения размера данной ФВ к единице ее измерения. Данное отношение является числовым значением ФВ.
Истинное значение ФВ – значение ФВ, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую ФВ. Истинное значение ФВ практически недостижимо. Оно может быть получено только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений. Иными словами истинное значение ФВ – это то недостижимое идеальное значение, которое стремятся получить при проведении измерений.
Действительное значение ФВ – значение ФВ, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.
Единицу измерения ФВ можно определить произвольно, причем ране большинство единиц физических величин устанавливались, как правило, совершенно независимо друг от друга. В результате применялось большое число разнообразных единиц, что вызывало затруднения в хозяйственной и научной деятельности.
Чтобы упорядочить всю совокупность используемых единиц физических величин, необходимо систематизировать применяемые физические величины, т.е. создать систему физических величин. Затем на базе системы физических величин строится система единиц физических величин.
Система физических величин создается на основе законов и определений, которыми связаны между собой измеряемые величины. При этом выбираются несколько основных величин, из которых строятся производные величины.
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 – ФВ, входящая в систему величин и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы.
Производная ФВ – ФВ, входящая в систему величин и определяемая через основные величины этой системы. В названии и обозначении системы величин применяют обобщенные символы величин, принятых за основные.
Система единиц физических величин – совокупность основных и производных единиц физических величин, образованная в соответствии с
принципами для заданной системы физических величин.
Основы техники измерений?
Чтобы проводить количественные исследования окружающего нас мира необходимо выбрать объекты измерения, поставить измерительную задачу и определить значения соответствующих физических величин.
Объект измерения – тело (физическая система, процесс, явление и
т.д.), которое характеризуется одной или несколькими измеряемыми физическими величинами.
Пример 2.1. Объектами измерения являются:
1) коленчатый вал, у которого измеряют диаметр;
2) технологический процесс, во время которого измеряют температуру;
3) спутник Земли, координаты которого измеряются;
4) участок цепи, на котором измеряют напряжение и силу тока.
Измерительная задача – задача, заключающаяся в измерении ФВ с требуемой точностью в данных условиях измерений.
Измерение ФВ – совокупность операций по применению технического средства (средства измерений), хранящего единицу ФВ, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины. Значение ФВ находится посредством отсчета показаний средства измерений и последующей обработки результата измерений.
Измерение — совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой одно-родной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом средстве (средстве измерений). Получившееся значение называется числовым значением измеряемой величины, числовое значение совместно с обозначением используемой единицы называется значением физической величины. Измерение физической величины опытным путём проводится с помощью различных средств измерений — мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, систем, установок и т. д. Измерение физической величины включает в себя несколько этапов: 1) сравнение измеряемой величины с единицей; 2) преобразование в форму, удобную для использования (различные способы индикации).
Принцип измерений — физическое явление или эффект, положенное в основу измерений.
Метод измерений — приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений.
Характеристикой точности измерения является его погрешность или неопределённость
В тех случаях, когда невозможно выполнить измерение (не выделена величина как физическая, или не определена единица измерений этой величины) практикуется оценивание таких величин по условным шкалам, например, Шкала Рихтера интенсивности землетрясений, Шкала Мооса — шкала твёрдости минералов.
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.
Избыточные измерения (точнее информативно-избыточные измерения) — измерения нескольких рядов одно-родных физических величин, размеры которых связаны между собой по закону арифметической или геометрической прогрессии, при неизменных или нормировано измененных значениях параметров нелинейной (в общем случае) функции преобразования сенсора (или измерительного канала в целом), при которых искомое значение физической величины получают приведенным ко входу измерительного канала путем обработки результатов промежуточных измерений по уравнению избыточных измерений, т.е. опосредованно.
Совокупные измерения — частный случай избыточных измерений.
Избыточные измерения обеспечивают автоматическое (естественное) исключение систематических составляющих погрешности конечного результата измерений.
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.
Дата: 2019-05-28, просмотров: 266.