Тема Предмет и задачи метрологии Основные представления теоретической

Тема: Предмет и задачи метрологии. Основные представления теоретической метрологии. 1. Предмет и задачи метрологии. 2. Физическая величина. Система ФВ. 3. Шкалы ФВ.

• 1. Предмет и задачи метрологии • Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. • Греческое слово метрология образовано от слов «метрон» – мера и «логос» – учение.

Вопросы метрологии • обеспечение единства измерений; • защита населения и государства от последствий неточных и неправильных измерений; • достоверный учет материальных, энергетических и природных ресурсов; • развитие техники измерений в соответствии с уровнем техникоэкономического развития страны; • повышение качества товаров и услуг и обеспечение конкурентноспособности продукции; • достижение доверия в международных экономических отношениях к результатам измерений при проведении поверки, калибровки, испытаний; • создание и развитие метрологических инфраструктур, обеспечивающих совместимую, заслуживающую доверия систему измерений, необходимую для развития науки, промышленности, торговли, экономики.

Задачи метрологии • разработка фундаментальных научно-методических, правовых и организационных основ метрологии; • стандартизация в области метрологии; • создание, утверждение, содержание и сличение эталонов; • установление единого порядка передачи размера единиц; • установление требований к метрологическим характеристикам средств измерений; • разработка методик выполнения измерений и их аттестация; • установление порядка организации и проведения испытаний, метрологической аттестации, поверки и калибровки средств измерений; • аккредитация испытательных, калибровочных и поверочных лабораторий; • государственный метрологический надзор и метрологический контроль; • международное сотрудничество в области метрологии.

Метрология делится на • теоретическую • прикладную • законодательную

Теоретическая метрология • раздел метрологии, предметом которого является разработка фундаментальных основ метрологии

Вопросы теоретической метрологии • • основные представления метрологии; теория единства измерений; теория построения средств измерений; теория точности измерений.

• • Термины и определения Постулаты метрологии Учение о ФВ Методология измерений

Теория единства измерений • Теория единиц ФВ • Теория эталонов • Теория передачи размеров ФВ

Теория точности измерений • Теория погрешности измерений • Теория точности СИ • Неопределенность измерений

Законодательная метрология • Рассматривает комплекс вопросов, относящихся к деятельности, направленной на обеспечение единства и необходимой точности измерений, требующих регламентации со стороны государства

Прикладная метрология • Посвящена изучению вопросов практического применения разработок теоретической и положений законодательной метрологии

2. Физическая величина • Свойство – философская категория, выражающая такую сторону объекта, которая обуславливает его различие или общность с другими объектами и обнаруживается в его отношениях с ним. Свойство категория качественная, определяемая тем, какую особенность материального мира эта величина характеризует (длину, твердость, прочность и др).

Величина • Это свойство, которое может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе и количественно. • Вводится для количественного описания различных свойств, процессов и физических объектов

Величина • Реальные • -Физические и нефизические (используются в общественных (нефизических) науках – философии, социологии, экономике и т. п. (например, себестоимость, цена и др) • Идеальные (математические модели)

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.

ФВ • можно измерить или оценить, в зависимости от чего они делятся на измеряемые и оцениваемые. Измеряемые физические величины могут быть выражены количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения

• Метрология, как наука об измерениях, изучает только измеряемые физические величины, т. е. величины, для которых может существовать физически реализуемая и воспроизводимая в специальных технических средствах (эталонах) единица величины.

Размер физической величины • это количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу.

значение физической величины • Выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц (например, значения физических величин: массы 2 кг, длины 3 м, прочности 100 МПа; где цифры 2, 3 и 100 – отвлеченные числа, входящие в значение величины, которые являются числовыми значениями физических величин • Нахождение значения физической величины основная цель измерений.

• Значение физической величины получают в результате измерения и вычисляют в соответствии с основным уравнением измерения: • Q=q·[Q], • где Q – значение физической величины; q – числовое значение физической величины, показывающее отношение значения физической величины к ее единице; [Q] – единица физической величины.

Единица ФВ • физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице, и которая применяется для количественного выражения однородных с ней физических величин. • Такое ее значение ФВ, которое принимается за основание масштаба для сравнения с ним однородных физических величин.

Группы ФВ • физические величины, характеризующие свойства объектов: длина, масса, электрическое сопротивление и т. п. • физические величины, характеризующие состояние системы: давление, температура, магнитная индукция и т. п. • физические величины, характеризующие процессы – скорость, ускорение, мощность и др.

По видам явлений ФВ делятся на: • – вещественные – описывающие физические и физико-химические свойства веществ, материалов и изделий из них ( масса, плотность, электрическое сопротивление, емкость, индуктивность и др. ); • – энергетические – величины, описывающие энергетические характеристики процессов преобразования, передачи и использования энергии. Это: ток, напряжение, мощность, энергия и др. ; • – характеризующие протекание процессов во времени. К ним относятся различного рода спектральные характеристики, корреляционные функции и др.

По принадлежности к различным группам физических процессов • • делятся на: пространственно-временные, механические, тепловые, электрические, магнитные, акустические, физико-химические и др.

В зависимости от возможности проведения арифметический действий • аддитивная - разные значения ФВ могут быть суммированы, умножены на числовой коэффициент, разделены друг на друга ( длина, масса, сила, давление, время, скорость и др). • Неаддитивная - физическая величина, для которой суммирование, умножение на числовой коэффициент или деление друг на друга ее значений не имеет физического смысла ( термодинамическая температура).

В зависимости от цели измерения • Измеряемые ФВ - физические величины, подлежащие измерению, измеряемые или измеренные в соответствии с основной целью измерительной задачи • Влияющие физические величины – физические величины непосредственно не измеряемая средством измерений, но оказывающая влияние на него и на объект измерения таким образом, что это приводит к искажению результата измерения.

По степени условного постоянства • Постоянная - физическая величина, размер которой по условиям измерительной задачи можно считать не изменяющимся на протяжении времени измерения • Переменную физические величины – физическая величина, изменяющаяся по размеру в процессе измерения.

По степени условной независимости от других величин • основные (условно независимые в конкретной системе единиц) • производные, образуемые из основных единиц (условно зависимые).

система физических величин • Совокупность основных и производных единиц физических величин, образованная в соответствии с принципами для заданной системы

• Основной единицей системы единиц ФВ является единица основной физической величины в данной системе. • Производная единица системы единиц физических величин – единица производной физической величины системы единиц, образованная в соответствии с уравнением связывающим ее с основными единицами или с основными и уже определенными производными.

3. Шкалы физических величин • это упорядоченная последовательность значений ФВ, принятая по соглашению • С помощью шкал осуществляется оценивание и измерение физических величин

Четыре типа шкал • наименований • порядка, • интервалов • отношений.

Шкала наименований • Самая простая из существующих шкал • Основана на приписывании объекту знаков (числа, наименования, или других условных обозначений), играющих роль простых имен. • Позволяет составлять классификации, идентифицировать и различать объекты. • Отсутствует понятие нуля, меньше, больше и единиц измерения (например шкала цветности, предназначенная для идентификации цвета).

Шкала порядка (шкала рангов) • предполагает упорядочение объектов относительно какого-то определенного их свойства, т. е. расположение их в порядке убывания или возрастания данного свойства ( ранжированный ряд). • Ранжированный ряд может дать ответ на вопросы что больше или что меньше, но не на сколько больше или на сколько меньше. • Результаты не могут подвергаться каким-либо арифметическим действиям. • Нет единицы измерения • Примеры - шкала твердости Мооса, оценка силы землетрясения в баллах, морского волнения, скорости ветра.

Шкала интервалов • • Для ее построения вначале устанавливают единицу ФВ • Откладывают разность значений ФВ, сами же значения остаются неизвестными • Состоит из одинаковых интервалов, имеет единицу измерения и произвольно выбранное начало – нулевую точку • Результаты измерений можно складывать друг с другом и вычитать друг из друга, т. е. определять на сколько одно значение физической величины больше или меньше другого. • Примеры - летоисчисление по различным календарям, в которых за начало отсчета принято сотворение мира, рождество Христово и т. д. , температурные шкалы Цельсия, Фаренгейта и Реомюра.

Шкала отношений • представляет собой интервальную шкалу с естественным началом • Охватывает значения от 0 до бесконечности и не содержит отрицательных значений. • Результаты можно складывать, вычитать, перемножать или делить. • Примеры - шкала массы, длины, термодинамической температуры.

Шкалы • Неметрические • наименований • порядка • Метрические • интервалов • отношений