Тема лекції Теоретичні основи метрології План 1. Метрологія

Тема лекції Теоретичні основи метрології

План 1. Метрологія як наука, етапи її розвитку, завдання та види 2. Метрологічне забезпечення єдності вимірювань

1. Метрологія як наука, етапи її розвитку, завдання та види

Історія розвитку метрології Офіційним початком розвитку метрології вважається 1789, коли у Франції була розроблена метрична система мір, яка пов’язала між собою одиниці довжина, площі, об’єму і маси. Метрологія – це наука про вимірювання, методи і засоби забезпечення їх єдності та способи досягнення визначеної точності

Основні етапи розвитку вітчизняної метрології

Метрологія як наука вирішує такі завдання створення загальної теорії вимірювань створення одиниць фізичних величин створення еталонних засобів вимірювання визначення фізичних констант і фізико-хімічних властивостей речовин розробка стандартних методів і засобів випробувань і контролю розробка методів визначення точності вимірювань

ВИДИ МЕТРОЛОГІЇ Теоретична - розглядає загальні фундаментальні теоретичні проблеми вимірювання (створення систем одиниць вимірювань, похибок, розробка нових методів вимірювань) Законодавча - охоплює комплекс взаємопов'язаних вимог, норм та правил, які потребують регламентації та контролю з боку держави для забезпечення єдності вимірювань Прикладна - (практична) вивчає питання практичного використання методів і засобів вимірювань в різних сферах діяльності Експериментальна – вирішує питання створення еталонів, зразків, мір, розробки нових вимірювальних приладів та пристроїв

Об’єкти та методи вимірювання

Вимірювання - находження значення фізичної величини дослідним (експериментальним) шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів Об’єкти вимірювань Кут Об’єм Довжина Маса Температура ФІЗИЧНІ ВЕЛИЧИНИ ЕКОНОМІЧНІ ВЕЛИЧИНИ Ціна Вартість Товарообіг Прибуток Рентабельність ВЕЛИЧИНИ ЯКОСТІ Кислотність Вологість Розчинність Дисперсність Жирність

Різновиди вимірювань Органолептичні - основані на використанні органів чуття людини (дотику, зору, слуху, нюху та смаку) Експертні - основані на вимірюванні результатів одного й того ж показника групою експертів Інструментальні – виконуються за допомогою спеціальних технічних засобів

За способом отримання інформації вимірювання поділяють на: Прямі - це безпосереднє порівняння фізичної величини з її мірою (вимірювання довжини лінійкою) Непрямі - значення величини визначають за результатами прямих вимірювань величин, які пов'язані з шуканою величиною визначеною залежністю (щільність об’єкта знаходять за масою та розмірами) Сукупні - пов'язані з рішенням системи рівнянь, які складаються за результатами одночасних вимірювань однорідних величин Сумісні - вимірювання двох або більше неоднорідних фізичних величин для визначення залежності між ними

ПРЯМІ ВИМІРЮВАННЯ

ПРЯМІ ВИМІРЮВАННЯ

НЕПРЯМІ ВИМІРЮВАННЯ Розрахунок густини речовини ( ρ = m/V) Розрахунок швидкості тіла (V = S/t)

СУКУПНІ ВИМІРЮВАННЯ вимірювання опору кожного з двох резисторів R1, R2, з'єднаних послідовно та паралельно Rпар=(R1*R2)/(R1+R2)

Результати вимірювань виражаються одиницях міжнародної системи одиниць фізичних величин СІ, яка офіційно прийнята у 1960 р. В Україні система СІ використовується як обов’язкова з 1980р. Основні одиниці системи СІ Метр Кілограм Секунда Ампер Кельвін Кандела Моль Похідні одиниці системи СІ Ньютон Паскаль Ом Герц Джоуль Ватт Вольт

Державна метрологічна система України

Державна метрологічна система України – комплекс встановлених стандартами правил, положень, норм та вимог, які визначають організацію і методику проведення робіт по забезпеченню єдності і точності вимірювань

Основні об’єкти державної метрологічної системи одиниці фізичних величин еталони, повірочні схеми та зразкові засоби вимірювань методи і засоби повірки, калібрування, випробування норми точності вимірювань терміни та визначення в галузі метрології порядок здійснення державного метрологічного нагляду та акредитації метрологічних служб

Види метрологічної діяльності Аналіз стану вимірювальної техніки Метрологічне забезпечення підготовки виробництва Метрологічна експертиза нормативної документації Державні випробування засобів вимірювальної техніки Метрологічна атестація засобів вимірювання Повірка засобів вимірювання

Сфера державного метрологічного нагляду і контролю: - при забезпеченні охорони здоров’я; - при контролі якості і безпечності продуктів харчування, стану навколишнього середовища та безпеки умов праці; - у торговельно-комерційних операціях; - при податкових, банківських і митних операціях; - при обліку енергетичних і матеріальних ресурсів; - за дорученням судових органів та прокуратури; - при сертифікації продукції (послуг); - при реєстрації спортивних рекордів.

2. Метрологічне забезпечення єдності вимірювань

Єдність вимірювань – стан вимірювань, при якому забезпечується їх достовірність, а значення вимірювальної величини виражається у затверджених одиницях Технічною основою забезпечення єдності вимірювань є: система еталонів фізичних величин система відтворення розмірів одиниць фізичних величин

Забезпечення єдності вимірювань здійснюється шляхом відтворення одиниць фізичних величин за допомогою спеціальних технічних засобів – еталонів Еталон – засіб вимірювальної техніки, що забезпечує відтворення та зберігання одиниці фізичної величини та передавання її розміру засобам вимірювання

Еталони Первинний – еталон, що забезпечує відтворення та зберігання одиниці фізичної величини з найвишою в карїні точністю Вторинні еталон-копія еталон передавання Спеціальний - еталон, що забезпечує відтворення та зберігання одиниці фізичної величини в особливих умовах та замінює в цих умовах первинний еталон робочий еталон Н А Ц І О Н А Л Ь Н І

Вторинний – еталон якому передається розмір одиниці фізичної величини від первинного або спеціального еталона Еталон-копія – вторинний еталон призначений для передавання розміру одиниці фізичної величини робочим еталонам Еталон передавання – вторинний еталон, що призначений для взаємного зміряння еталонів, які за певних обставин не можуть бути звірені безпосередньо Робочий еталон – еталон призначений для передачі розміру фізичної величини зразковим засобам вимірювальної техніки

Вимоги до еталонів Незмінність - здатність утримувати розмір одиниці фізичної величини протягом тривалого інтервалу часу Відтворюваність - відтворення одиниці фізичної величини з найменшою похибкою для даного рівня розвитку вимірювальної техніки Порівнюваність - здатність не змінюватися і не вносити будь-яких перекручень під час проведення звіряння розміру фізичної величини

Еталон метра До 1960 р. еталон метра виготовлений зі сплаву 90 % платини й 10 % іридію і має поперечний переріз у вигляді букви «X» Сучасне визначення метра в термінах часу й швидкості світла було уведено в 1983 році: Метр - це довжина шляха, що проходить світло у вакуумі за (1/ 299 792 458) секунди.

Еталон кілограма являє собою циліндр діаметром і висотою 39.17 мм із платино-іридіевого сплаву (90 % платини, 10 % іридію)

СУЧАСНІ ЕТАЛОНИ ВЕЛИЧИН Після 1960 р. дедалі більше поширюються методи побудови системи одиниць, що ґрунтуються на випромінюванні, поширенні та відбиванні електромагнітних хвиль. Ці методи вирізняються високою точністю й базуються на тому, що швидкість світла у вакуумі є постійною.