Понятие метрологии: принципы, цели и задачи, о чем эта наука

Метрология для чайников: основные понятия, принципы, цели и задачи

Кто-то подумает (ну а вдруг), что метрология – это учение про метро. Чтобы никто больше так не думал, мы написали эту статью об основных понятиях, целях и задачах метрологии. А чтобы было не скучно, мы приправили все это интересными фактами.

Основные понятия метрологии

На самом деле, по определению:

Может показаться, что это очень скучно и занудно – измерять, высчитывать абсолютную и относительную погрешность, учитывать точность прибора, рассчитывать допуски, записывать результат на бумажку. Да, мы даже не спорим. Но есть и интересные вещи, которые будет полезно знать про метрологию.

У метрологии есть принципы:

  • основы измерений – сравнение;
  • измерение без априорной величины (эталона) невозможно;
  • результат измерения без должной обработки и округления не имеет смысла и является случайной величиной.

Основные задачи метрологии:

  1. Развивать общую теорию измерений.
  2. Устанавливать единицы физических величин.
  3. Совершенствовать методы оценки точности измерений.
  4. Устанавливать эталоны измерений.
  5. Обеспечить единство измерений.

Метрология – наука, обеспечивающая единство измерений

Что такое единство измерений

Люди не зря придумали международную систему СИ. Теперь мы измеряем длину в метрах, массу в килограммах и даже не задумываемся об этом. Так было далеко не всегда. В давние времена на каждой территории (скажем, в княжестве или городке) могла быть своя система измерений.

Система СИ была разработана и внедрена в 1960 году. В ней 7 основных единиц: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела.

Приведем схематичный пример.

Когда-то в Средневековье житель Вилларибо должен был в качестве налога отдать бургомистру  столько урожая, сколько тот мог унести. При этом житель Виллабаджо отдавал в два раза меньше, потому что у бургомистра Виллабаждо были не такие большие руки и поднять он мог меньше.

Обратите внимание

Единство измерений очень важно, особенно в вопросах международного сотрудничества, производства и научных исследований. Не будь единой системы, получилась бы история наподобие строительства Вавилонской башни. Никто бы друг с другом попросту не смог договориться.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Так уж устроены люди, что им все нужно стандартизировать. Чем больше становилось людей, тем сильнее была потребность в стандартизации.

Помните, мы уже говорили про время и то, как люди его измеряли? С длиной и прочими величинами дело обстояло примерно так же. Брали то, что подвернется под руку (или саму руку), делали из этого эталон, а все остальное сравнивали с ним.

Древнерусские (и прочие) единицы измерения

Говорящий пример – такие древнерусские меры длины, как «локоть» или «пядь». Когда про кого-то говорят «семь пядей во лбу», это означает, что такой человек очень умный. Хотя не факт. У большинства нормальных людей во лбу нет и одной пяди, а встречать того, у кого их действительно семь, мы вам искренне не желаем.

Пядь – расстояние от кончика большого пальца до кончика указательного при расставленной ладони. 1 пядь=17,78 см.

Но вернемся к единству. Всю эту относительность нужно было свести на нет, иначе развитие науки и промышленности было бы связано с огромной неразберихой.

Эталон метра. История создания

Задумываться об этом всерьез стали в 17 веке. Возьмем, к примеру, метр. Над его определением трудились не один век.

Сначала за эталон метра была принята длина маятника с периодом колебаний равным 1 секунде. Правда выяснилось, что в зависимости от места измерений длина такого маятника изменяется. Так было доказано уменьшение силы тяжести от полюсов к экватору, а эталон метра пришлось менять.

Один из эталонов метра в Париже

Потом решили, что эталон длины нужно привязать к длине меридиана, проходящего через Париж. Почему именно Париж? Да потому что занималась этим вопросом французская академия наук в Париже, а ходить куда-то далеко для установки эталона метра никто не хотел.

В итоге в 1791 году за метр была принята одна сорокамиллионная часть Парижского меридиана (расстояние от северного полюса до экватора на долготе Парижа). В 1799 году изготовили платиновый стержень с такой длиной, а в 1889 был сделан более точный платиноиридиевый эталон метра. Сейчас эти стержни хранятся в музее.

Важно

Единица измерения массы килограмм также была привязана к метру. По определению 1795 года, килограмм равен массе одного кубического дециметра воды или, проще говоря, одного литра.

Время шло, и людям нужно было докопаться до сути во всех сферах. Эта тенденция не обошла и вопрос измерений.  Платиноиридиевый стержень служил эталоном метра до 1960 года, но затем от привязки к длине меридиана решено было отказаться.

Как видите, метрология не такая уж и занудная штука. А если дело касается расчета погрешностей в лабораторной работе и результат никак не сходится с экспериментом, смело пишите в наш студенческий сервис. Мы поможем, объясним и рассчитаем все с необходимой точностью.

Источник: https://Zaochnik.ru/blog/metrologiya-dlya-chajnikov-osnovnye-ponyatiya/

Понятие метрологии. Цели и задачи

Понятие метрологии. Цели и задачи

Метрологияв ее современном понимании — это наука об измерении, методах и средствах обеспечения единства измерений и образования достижения необходимой точности их.

Единство измерений— состояние измерений, когда результаты выражены в принятых единицах, а погрешности измерений приняты с заданной вероятностью. Единство измерений необходимое для сравнения результатов измерений, проведенных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерения.

Цели и задачи метрологии

1)создание общей теории измерений;

2)образование единиц физических величин и систем единиц;

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

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

Основные законы метрологии:

1)любое измерение есть сравнение;

2)любое измерение без априорной информации невозможно;

3)результат любого измерения без округления значения является случайной величиной.

2) Основные понятия и определения, связанные с объектами измерения.

Все объекты окружающего мира характеризуются своими свойствами. Свойство — философская категория, выражающая такую сторону объекта (явления процесса), которая обусловливает его различие или общность с другими объектами (явлениями, процессами) и обнаруживается в его отношениях к ним. Свойство — категория качественная.

Количество – философская категория, выражающая внешнюю определенность свойства объекта. Качество – философская категория, выражающая внутреннюю определенность объекта. Понятие «количество» применимо не к объекту в целом, а к величинам, представляющим его свойства. Понятие «качество» характеризует материальный объект в целом.

Для количественного описания различных свойств процессов и физических тел вводится понятие величины.

Величина — это свойство чего-либо, которое может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе и количественно.

Величина не существует сама по себе, она имеет место лишь постольку, поскольку существует объект со свойствами, выраженными данной величиной.

Величины можно разделить на два вида: реальные и идеальные (рисунок 2).

Рисунок 2- Классификация величин

Важно

Идеальные величины относятся к математике и являются обобщением (моделью) конкретных реальных понятий.

Реальные величины делятся, в свою очередь, на физические и нефизические.

Физическая величина (ФВ) в общем случае может быть определена как величина, свойственная материальным объектам (процессам, явлениям), изучаемым в естественных (физика, химия) и технических науках.

К нефизическим следует отнести величины, присущие общественным (нефизическим) наукам — философии, социологии, экономике и т.д.

3) Основные понятия и определения, связанные со средствами измерений

Совет

К основным понятиям, связанным со средствами измерений, ᴏᴛʜᴏϲᴙтся следующие понятия и их определения:

единство измерений – состояние измерений, при кᴏᴛᴏᴩом их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью;

средства измерений – техническое устройство, предназначенное для измерений;

эталон единицы величины – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины;

государственный эталон единицы величины – эталон единицы величины, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории Российской Федерации;

нормативные документы по обеспечению единства измерений – государственные стандарты, применяемые в установленном порядке международные (региональные) стандарты, правила, положения, инструкции и рекомендации;

метрологическая служба – совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений;

метрологический контроль и надзор – деятельность, осуществляемая органом государственной метрологической службы или метрологической службой юридического лица в целях проверки соблюдения установленных метрологических правил и норм;

проверка средства измерений – совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами, организациями) с целью определения и подтверждения ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙия средства измерений установленным техническим требованиям;

калибровка средств измерений – совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору.

Производные единицы СИ

Производные единицы Международной системы единиц образуются с помощью простейших уравнений между физическими величинами, в которых числовые коэффициенты равны единице. Например, для определения размерности линейной скорости воспользуемся выражением для скорости равномерного прямолинейного движения.

Если длина пройденного пути – v = l/t (м), а время, за которое этот путь пройден – t (с), то скорость получается в метрах в секунду (м/с). Следовательно, единица скорости СИ – метр в секунду – это скорость прямолинейно и равномерно движущейся точки, при которой она за время 1 с перемещается на расстояние 1 м.

Аналогично образуются и другие единицы, в т.ч. с коэффициентом не равным единице.

Таблица 3.2. Производные единицы СИ (см. также табл. 3.1)

Примечание: в табл. мелкие цифры обозначают степень, например,

энергия м2•кг•с–2 метр в квадрате, секунда в минус второй степени

Виды и методы измерений.

Измерение – процесс нахождения значения физической величины опытным путем с помощью средств измерения.

Принцип измерений – физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерений. Например, измерение массы тела при помощи взвешивания с использованием силы тяжести, пропорциональной массе, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта.

Метод измерений – совокупность приемов использования принципов и средств измерений.

Средствами измерений (СИ) являются используемые технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства.

Читайте также:  Разделы и содержание бизнес-плана. каким должно быть описание структуры бизнес плана

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения выделяют статические и динамические измерения.

Статические – это измерения, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени. Такими измерениями являются, например, измерения размеров изделия, величины постоянного давления, температуры и др.

Динамические– это измерения, в процессе которых измеряемая величина изменяется во времени, например, измерение давления и температуры при сжатии газа в цилиндре двигателя.

По способу получения результатов, определяемому видом уравнения измерений, выделяют прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.

Прямые – это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных.

Прямые измерения можно выразить формулой Q = X, где Q – искомое значение измеряемой величины, а X – значение, непосредственно получаемое из опытных данных.

Примерами таких измерений являются: измерение длины линейкой или рулеткой, измерение диаметра штангенциркулем или микрометром, измерение угла угломером, измерение температуры термометром и т.п.

Косвенные – это измерения, при которых значение величины определяют на основании известной зависимости между искомой величиной и величинами, значения которых находят прямыми измерениями.

Совокупные это такие измерения, при которых значения измеряемых величин определяют по результатам повторных измерений одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях мер или этих величин

Совместные – это измерения, производимые одновременно двух или нескольких разноименных величин для нахождения функциональной зависимости между ними.

Виды сопряжений в технике

Сопряжением называют плавный переход одной линии в другую. Для того чтобы построить сопряжение, нужно найти центр сопряжения и точки сопряжений.

Точка сопряжения – это общая точка для сопрягаемых линий. Точку сопряжения также называют точкой перехода.

Ниже будут рассмотрены основные типы сопряжений.

Сопряжение острого угла(Сопряжение пересекающихся прямых под острым углом)

Сопряжение тупого угла(Сопряжение пересекающихся прямых под тупым углом)

Методы выбора посадок

Выбор посадок производится одним из трех методов.

Метод прецедентов, или аналогов. Посадка выбирается по аналогии с посадкой в надежно работающем узле. Сложность метода заключается в оценке и сопоставлении условий работы посадки в проектируемом узле и аналоге.

Метод подобия — развитие метода прецедентов. Посадки выбираются на основании рекомендаций отраслевых технических документов и литературных источников. Недостатком метода является, как правило, отсутствие точных количественных оценок условий работы сопряжений.

Расчетный метод является наиболее обоснованным методом выбора посадок. Посадки рассчитываются на основании полуэмпирических зависимостей. Однако формулы не всегда учитывают сложный характер физических явлений, происходящих в сопряжении.

Стандартизация в РФ.

В Российской Федерации внедрена государственная система стандартизации (ГСС), которая сводит воедино все требования и помогает упорядочить работы по стандартизации и метрологии на всех отечественных предприятиях. На основе комплекса ГСС ведется работа по стандартизации и метрологии на всех жизненных циклах продукции. На основе этого комплекса осуществляется метрологическое обеспечение и управление качеством продукции.

ГСС содержит не просто стандарты, все эти нормативные документы неразрывно связаны между собой. В них изложены основные определения, задачи качества, методы и пути решения задач стандартизации в метрологии и метрологического обеспечения. Изложены пути и методы использования и развития НТД по стандартизации и метрологии.

Обратите внимание

Определена последовательность издания и применения стандартов и других нормативно-технических документов по стандартизации и метрологии. Определен порядок их корректировки и контроль за использованием и добровольным выполнением стандартов.

При этом решен вопрос общих правил оформления стандартов, что должно содержаться в них и др.

В РФ действует система национальной стандартизации, представляющая собой комплекс взаимоувязанных правил и положений под общим названием: Национальная система стандартизации.

В настоящее время в РФ действует комплекс взаимоувязанных стандартов, правил и положений, который уточняется и дополняется в связи с целями и принципами стандартизации, установленными законом о техническом регулировании.


Виды и методы измерений

Виды сопряжений в технике

Методы выбора посадок

Стандартизация в РФ

Понятие метрологии. Цели и задачи

Метрологияв ее современном понимании — это наука об измерении, методах и средствах обеспечения единства измерений и образования достижения необходимой точности их.

Единство измерений— состояние измерений, когда результаты выражены в принятых единицах, а погрешности измерений приняты с заданной вероятностью. Единство измерений необходимое для сравнения результатов измерений, проведенных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерения.

Цели и задачи метрологии

1)создание общей теории измерений;

2)образование единиц физических величин и систем единиц;

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

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

Основные законы метрологии:

1)любое измерение есть сравнение;

2)любое измерение без априорной информации невозможно;

3)результат любого измерения без округления значения является случайной величиной.

2) Основные понятия и определения, связанные с объектами измерения.

Все объекты окружающего мира характеризуются своими свойствами. Свойство — философская категория, выражающая такую сторону объекта (явления процесса), которая обусловливает его различие или общность с другими объектами (явлениями, процессами) и обнаруживается в его отношениях к ним. Свойство — категория качественная.

Количество – философская категория, выражающая внешнюю определенность свойства объекта. Качество – философская категория, выражающая внутреннюю определенность объекта. Понятие «количество» применимо не к объекту в целом, а к величинам, представляющим его свойства. Понятие «качество» характеризует материальный объект в целом.

Для количественного описания различных свойств процессов и физических тел вводится понятие величины.

Величина — это свойство чего-либо, которое может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе и количественно.

Величина не существует сама по себе, она имеет место лишь постольку, поскольку существует объект со свойствами, выраженными данной величиной.

Величины можно разделить на два вида: реальные и идеальные (рисунок 2).

Рисунок 2- Классификация величин

Важно

Идеальные величины относятся к математике и являются обобщением (моделью) конкретных реальных понятий.

Реальные величины делятся, в свою очередь, на физические и нефизические.

Физическая величина (ФВ) в общем случае может быть определена как величина, свойственная материальным объектам (процессам, явлениям), изучаемым в естественных (физика, химия) и технических науках.

К нефизическим следует отнести величины, присущие общественным (нефизическим) наукам — философии, социологии, экономике и т.д.

3) Основные понятия и определения, связанные со средствами измерений

Совет

К основным понятиям, связанным со средствами измерений, ᴏᴛʜᴏϲᴙтся следующие понятия и их определения:

единство измерений – состояние измерений, при кᴏᴛᴏᴩом их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью;

средства измерений – техническое устройство, предназначенное для измерений;

эталон единицы величины – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины;

государственный эталон единицы величины – эталон единицы величины, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории Российской Федерации;

нормативные документы по обеспечению единства измерений – государственные стандарты, применяемые в установленном порядке международные (региональные) стандарты, правила, положения, инструкции и рекомендации;

метрологическая служба – совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений;

метрологический контроль и надзор – деятельность, осуществляемая органом государственной метрологической службы или метрологической службой юридического лица в целях проверки соблюдения установленных метрологических правил и норм;

проверка средства измерений – совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами, организациями) с целью определения и подтверждения ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙия средства измерений установленным техническим требованиям;

калибровка средств измерений – совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору.

Источник: https://cyberpedia.su/7x22a3.html

Основные направления, цели, задачи. Правовая база метрологии

Метрология.

Метрология – наука, изучающая общепринятые основы измерений, методы и средства измерений, единицы физических величин, методы точности измерений, принципы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений. Метрология – это самая точная наука и наука о самой точности.

Метрология стала наукой, без знания которой не может обойтись ни один специалист любой отрасли. В настоящее время метрология развивается по нескольким направлениям.

Если еще в начале 20-го века под словом метрология понималась наука, главной задачей которой было описание всякого рода мер, применяемых в разных странах, то теперь это понятие приобрело гораздо более широкий научный и практический смысл, расширилось содержание метрологической деятельности и появилось понятие – метрологическое обеспечение производства.

Метрологическое обеспечение – установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности проводимых измерений.

Современная метрология разделяется на три направления:

теоретическая метрология – раздел метрологии, изучающий общие теоретические проблемы измерений;

·законодательная метрология – это один из разделов метрологии, совмещающий комплексы общепринятых правил, норм, требований и других вопросов, требующих контроля и регламентации со стороны государства. Изучение этих аспектов направлено на метрологическое обеспечение единства измерений и однообразия средств измерений;

·прикладная метрология – раздел метрологии, рассматривающий вопросы применения метрологических методов и средств измерений на практике.

Целью современной метрологии является установление единиц измерений, воспроизведение их в виде точнейших образцов, называемых эталонами, и разработка методики точных измерений.

Главное практическое применение метрологии – поверочное дело, в задачи которого входит передача верных значений единиц от эталонов к рабочим мерам и измерительным приборам, применяемым в науке, технике, промышленности и т.д.

, происходящее путём поверки по образцовым мерам и весам.

Метрологией установлены следующие цели и задачи:

– 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»);

– развитие системы мер, денежных единиц и счёта в исторической перспективе;

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

Для достижения целей метрологией установлены аксиомы.

1. Любое измерение есть сравнение.

2. Любое измерение без априорной информации невозможно.

3. Результат любого измерения без округления значения является случайной величиной.

Читайте также:  Основы атмосферы марса. давление, температура, ветер и бури на марсе. экология для чайников

В 1993 г. принят Закон РФ «Об обеспечении единства измерений». До того по существу не было законодательных норм в области метрологии. Правовые нормы устанавливались постановлениями Правительства.

По сравнению с положениями этих постановлений Закон установил немало нововведений – от терминологии до лицензирования метрологической деятельности в стране.

Совет

Установлено четкое разделение функций государственного метрологического контроля и государственного метрологического надзора; пересмотрены правила калибровки, введена добровольная сертификация средств измерений и др.

Цели Закона состоят в следующем:

– защита прав и законных интересов граждан, установленного правопорядка и экономики Российской Федерации от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений;

– содействие научно-техническому и экономическому прогрессу на основе применения государственных эталонов единиц величин и использования результатов измерений гарантированной точности, выраженных в допускаемых к применению в стране единицах;

– создание благоприятных условий для развития международных и межфирменных связей;

– регулирование отношений государственных органов управления Российской Федерации с юридическими и физическими лицами по вопросам изготовления, выпуска, эксплуатации, ремонта, продажи и импорта средств измерений;

– адаптация российской системы измерений к мировой практике.

Особенность Закона в отличие от зарубежных законодательных положений по метрологии заключается в том, что, несмотря на основные сферы его приложения – торговля, здравоохранение, защита окружающей среды, внешнеэкономическая деятельность – он распространяется на некоторые области производства в части калибровки средств измерений метрологическими службами юридических лиц с использованием эталонов, соподчиненных государственным эталонам единиц величин. Закон предоставляет право аккредитованным метрологическим службам юридических лиц выдавать сертификаты о калибровке от имени органов и организаций, которые их аккредитовали.

Закон определяет Государственную метрологическую службу и другие службы обеспечения единства измерений, метрологические службы государственных органов управления и юридических лиц, а также виды и сферы распределения государственного метрологического контроля и надзора. Отдельные статьи Закона содержат положения по калибровке и сертификации средств измерений и устанавливают виды ответственности за нарушение Закона.

Современный этап развития экономики в России вызывает трудности в реализации некоторых положений Закона (например, касающихся поверки и аккредитации соответствующих служб на право поверки, а также утверждения типа средств измерений), в связи с чем, требуются дальнейшее совершенствование, актуализация, конкретизация законодательных положений.

Закон «Об обеспечении единства измерений» укрепляет правовую базу для международного сотрудничества в области метрологии, принципами которого являются:

– поддержка приоритетов международных договорных обязательств;

– содействие процессам присоединения России к ГАТТ/ВТО;

– сохранение авторитета российской метрологической школы в международных организациях;

– создание условий для взаимного признания результатов испытаний, поверок и калибровок в целях устранения технических барьеров в двусторонних и многосторонних внешнеэкономических отношениях.

Основные понятия и определения метрологии

Закон «Об обеспечении единства измерений» утвердил термины по метрологии.

Единство измерений – такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.

Физическая величина– свойство материального объекта, физического явления, процесса, и т.д., которыми можно охарактеризовать количественные или качественные характеристики объекта, явления, процесса, … .

Значение физической величины – одно или несколько (в случае тензорной физической величины) чисел, характеризующих эту физическую величину, с указанием единицы измерения, на основе которой они были получены.

Размер физической величины – значения чисел, фигурирующих в значении физической величины.

Анализ величин позволяет разделить их на два вида: величины материального вида (реальные) и величины идеальных моделей реальности (идеальные), которые относятся главным образом к математике и являются обобщением (моделью) конкретных реальных понятий.

Реальные величины, в свою очередь, делятся: на физические и нефизические.

Физическая величина в самом общем случае может быть определена как величина, свойственная материальным объектам (процессам, явлениям), изучаемым в естественных (физика, химия) и технических науках.

К нефизическим величинам следует отнести величины, присущие общественным (нефизическим) наукам – философии, социологии, экономике и т.п.

Единица физической величины – физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение равное единице, и применяемое для количественного выражения однородных физических величин.

Обратите внимание

Физические величины, единицы которых приняты в качестве основных, называются основными ФВ, а единицы которые являются производными, называются производными ФВ.

Совокупность основных и производных единиц ФВ, охватывающая все или некоторые области физики, называется системой единиц ФВ.

Основными единицами (их семь) являются следующие: длины – метр (м), массы – килограмм (кг), времени – секунда (с), силы электрического тока – ампер (А), термодинамической температуры – кельвин (К), силы света – кандела (кд), количества вещества – моль (моль).

Мера – носитель размера единицы физической величины, т. е. средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины данного размера.

Типичными примерами мер являются гири, рулетки, линейки. В других видах измерений меры могут иметь вид призмы, вещества с известными свойствами и т. д.

При рассмотрении отдельных видов измерения мы будем специально останавливаться на проблеме создания мер.

Измерение – познавательный процесс, заключающийся в сравнении данной величины с известной величиной, принятой за единицу. Измерения подразделяют:

– прямые измерения – процесс, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Простейшие случаи прямых измерений – измерения длины линейкой, температуры – термометром, напряжения – вольтметром и т. п.

– косвенные измерения – вид измерения, результат которых определяют из прямых измерений, связанных с измеряемой величиной известной зависимостью.

Например, площадь можно измерить как произведение результатов двух линейных измерений координат, объем – как результат трех линейных измерений.

Так же сопротивление электрической цепи или мощность электрической цепи можно измерить по значениям разности потенциалов и силы тока.

– совокупные измерения – это измерения, в которых результат находят по данным повторных измерений одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях мер или этих величин. Например, совокупными являются измерения, при которых массу отдельных гирь набора находят по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь.

-совместными измерениями называют производимые прямые или косвенные измерения двух или нескольких неодноименных величин. Целью таких измерений является установление функциональной зависимости между величинами. Например, совместными будут измерения температуры, давления и объема, занимаемого газом, измерения длины тела в зависимости от температуры и т. д.

Средство измерения – техническое средство, используемое при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики. В число средств измерений входят меры, измерительные приборы, измерительные установки, измерительные системы и преобразователи, стандартные образцы состава и свойств различных веществ и материалов. По временным характеристикам измерения подразделяются на:

– статические, при которых измеряемая величина остается неизменной во времени;

– динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется. По способу выражения результатов измерения подразделяются на:

– абсолютные, которые основаны на прямых или косвенных измерениях нескольких величин и на использовании констант и в результате, которых получается абсолютное значение величины в соответствующих единицах;

– относительные измерения, которые не позволяют непосредственно выразить результат в узаконенных единицах, но позволяют найти отношение результата измерения к какой-либо одноименной величине с неизвестным в ряде случаев значением. Например, это может быть относительная влажность, относительное давление, удлинение и т. д.

Основными характеристиками измерений являются: принцип измерения, метод измерения, погрешность, точность, достоверность и правильность измерений, воспроизводимость и сходимость.

Принцип измерений – физическое явление или их совокупность, положенные в основу измерений. Например, масса может быть измерена опираясь на гравитацию, а может быть измерена на основе инерционных свойств. Температура может быть измерена по тепловому излучению тела или по ее воздействию на объем какой-либо жидкости в термометре и т. д.

Метод измерений – совокупность принципов и средств измерений. В у помянутом выше примере с измерением температуры измерения по тепловому излучению относят к неконтактному методу термометрии, измерения термометром есть контактный метод термометрии.

Погрешность измерений – разность между полученным при измерении значением величины и ее истинным значением.

Погрешность измерений связана с несовершенством методов и средств измерений, с недостаточным опытом наблюдателя, с посторонними влияниями на результат измерения.

Подробно причины погрешностей и способы их устранения или минимизации рассмотрены в специальной главе, поскольку оценка и учет погрешностей измерений являются одним из самых важных разделов метрологии.

Точность измерений – характеристика измерения, отражающая близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Количественно точность выражается величиной, обратной модулю относительной погрешности, т. е.

(1.1), где Q – истинное значение измеряемой величины, Д – погрешность измерения, равная

(1.2), где Х – результат измерения. Если, например, относительная погрешность измерения равна 10-2%, то точность будет равна 104.

Правильность измерений – качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей, т. е. погрешностей, которые остаются постоянными или закономерно изменяются в процессе измерения. Правильность измерений зависит от того, насколько верно (правильно) были выбраны методы и средства измерений.

Достоверность измерений – характеристика качества измерений, разделяющая все результаты на достоверные и недостоверные в зависимости оттого, известны или неизвестны вероятностные характеристики их отклонений от истинных значений соответствующих величин. Результаты измерений, достоверность которых неизвестна, могут служить источником дезинформации.

Технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений. Примерами технических измерений являются измерения, выполняемые в процессе производства на машиностроительных предприятиях, на щитах распределительных устройств электрических станций и др.

Воспроизводимость результатов (reproducibility) – характеристика результатов измерений, при которых результаты измерений (или испытаний) одного и того же образца получают одним и тем же методом, на идентичных объектах испытаний, но в разных лабораториях, разными операторами, с использованием различного оборудования.

Сходимость результатов— характеристика качества измерений, при котором измерение признаётся удовлетворительным, если результаты, получены при исследовании одного и того же образца в одной и той же лаборатории, в небольшой промежуток времени, на одном и том же оборудовании, одним и тем же оператором.

Сертификация средств измерений – проверка соответствия средства измерения стандартам данной страны, данной отрасли с выдачей документа-сертификата соответствия.

Важно

При сертификации кроме метрологических характеристик проверке подлежат все пункты, содержащиеся в научно-технической документации на данное средство измерения.

Это могут быть требования по электробезопасности, по экологической безопасности, по влиянию изменений климатических параметров. Обязательным является наличие методов и средств поверки данного средства измерения.

Читайте также:  Пути управления вниманием. факторы и приемы управления вниманием

Поверка – периодический контроль погрешностей показаний средств измерения по средствам измерения более высокого класса точности (образцовым приборам или образцовой мере). Как правило, поверка заканчивается выдачей свидетельства о поверке или клеймлением измерительного прибора или поверяемой меры.

Градуировка – нанесение отметок на шкалу прибора или получение зависимости показаний цифрового индикатора от значения измеряемой физической величины.

Часто в технических измерениях под градуировкой понимают периодический контроль работоспособности прибора по мерам, не имеющим метрологического статуса или по встроенным в прибор специальным устройствам.

Иногда такую процедуру называют калибровкой и это слово пишется на рабочей панели прибора.

Шкалой измерений – называют порядок определения и обозначения возможных значений конкретной величины или проявлений какого-либо свойства.

Понятия шкалы возникли в связи с необходимостью изучать не только количественные, но и качественные свойства природных и рукотворных объектов и явлений.

Различают несколько типов шкал: шкала наименований; шкала порядка (ранжирования); шкала интервалов (разностей); шкала отношений; абсолютные шкалы; условные шкалы.

Калибровка средств измерения — совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору.

http://www.standartizac.ru/certification/otkloneniya_poverh.html

http://www.eksis.ru/ современная техника КИП

Источник: https://megapredmet.ru/1-32147.html

Метрология



Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Это наука, которая занимается установлением единиц измерений различных физических величин и воспроизведением их эталонов, разработкой методов измерений физических величин, а также анализом точности измерений и исследованием и устранением причин, вызывающим погрешности в измерениях.

В практической жизни человек всюду имеет дело с измерениями. На каждом шагу встречаются и известны с незапамятных времен измерения таких величин, как длина, объем, вес, время и др. Конечно, методы и средства измерений этих величин в древности были примитивными и несовершенными, тем не менее, без них невозможно представить эволюцию человека разумного.

Велико значение измерений в современном обществе.

Они служат не только основой научно-технических знаний, но имеют первостепенное значение для учета материальных ресурсов и планирования, для внутренней и внешней торговли, для обеспечения качества продукции, взаимозаменяемости узлов и деталей и совершенствования технологии, для обеспечения безопасности труда и других видов человеческой деятельности.

Метрология имеет большое значение для прогресса естественных и технических наук, так как повышение точности измерений – одно из средств совершенствования путей познания природы человеком, открытий и практического применения точных знаний.
Для обеспечения научно-технического прогресса метрология должна опережать в своем развитии другие области науки и техники, ибо для каждой из них точные измерения являются одним из основных путей их совершенствования.

***

Задачи науки метрологии

Поскольку метрология изучает методы и средства измерения физических величин с максимальной степенью точности, ее задачи и цели вытекают из самого определения науки.

Тем не менее, учитывая колоссальную важность метрологии, как науки, для научно-технического прогресса и эволюции человеческого общества, все термины и определения метрологии, включая ее цели и задачи, стандартизированы посредством нормативных документов – ГОСТов.
Итак, основными задачами метрологии (по ГОСТ 16263-70) являются:

  • установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых средств измерений;
  • разработка теории, методов и средств измерений и контроля;
  • обеспечение единства измерений и единообразных средств измерений;
  • разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля;
  • разработка методов передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.

***



Потребность в измерениях возникла в незапамятные времена. Для этого в первую очередь использовались подручные средства.
Например, единица веса драгоценных камней – карат, что в переводе с языков древнего юга-востока означает “семя боба”, “горошина”; единица аптекарского веса – гран, что в переводе с латинского, французского, английского, испанского означает “зерно”.

Многие меры имели антропометрическое происхождение или были связаны с конкретной трудовой деятельностью человека.

Так, в Киевской Руси применялись в обиходе вершок – длина фаланги указательного пальца; пядь – расстояние между концами вытянутых большого и указательного пальцев; локоть – расстояние от локтя до конца среднего пальца; сажень – от “сягать”, “достигать”, т. е.

можно достать; косая сажень – предел того, что можно достать: расстояние от подошвы левой ноги до конца среднего пальца вытянутой вверх правой руки; верста – от “верти”, “поворачивая” плуг обратно, длина борозды.

Совет

Древние вавилоняне установили год, месяц, час. Впоследствии 1/86400 часть среднего периода обращения Земли вокруг своей оси получила название секунды.
В Вавилоне во II в. до н. э. время измерялось в минах.

Мина равнялась промежутку времени (равному, примерно, двум астрономическим часам), за который из принятых в Вавилоне водяных часов вытекала “мина” воды, масса которой составляла около 500 г. Затем мина сократилась и превратилась в привычную для нас минуту.

Со временем водяные часы уступили место песочным, а затем более сложным маятниковым механизмам.

Важнейшим метрологическим документом в России является Двинская грамота Ивана Грозного (1550 г.). В ней регламентированы правила хранения и передачи размера новой меры сыпучих веществ – осьмины.

Ее медные экземпляры рассылались по городам на хранение выборным людям – старостам, соцким, целовальникам.

С этих мер надлежало сделать клейменые деревянные копии для городских померщиков, а с тех, в свою очередь, – деревянные копии для использования в обиходе.

Метрологической реформой Петра I к обращению в России были допущены английские меры, получившие особенно широкое распространение на флоте и в кораблестроении – футы, дюймы. В 1736 г.

по решению Сената была образована Комиссия весов и мер под председательством главного директора Монетного двора графа М.Г. Головкина. В состав комиссии входил выдающийся ученый XVIII в., современник М. В.

Ломоносова, – Леонард Эйлер, который внес неоценимый вклад в развитие многих наук.

Обратите внимание

В качестве исходных мер комиссия изготовила медный аршин и деревянную сажень, за меру веществ было принято ведро московского Каменномостского питейного двора. Важнейшим шагом, подытожившим работу комиссии, было создание русского эталонного фунта.

Идея построения системы измерений на десятичной основе принадлежит французскому астроному Г. Мутону, жившему в XVII в. Позже было предложено принять в качестве единицы длины одну сорокамиллионную часть земного меридиана. На основе единственной единицы – метра – строилась вся система, получившая название метрической.

В России указом «О системе Российских мер и весов» (1835 г.) были утверждены эталоны длины и массы – платиновая сажень и платиновый фунт.
В соответствии с международной Метрологической конвенцией, подписанной в 1875 г.

, Россия получила платиноиридиевые эталоны единицы массы № 12 и 26 и эталоны единицы длины № 11 и 28, которые были доставлены в новое здание Депо образцовых мер и весов.
В 1892 г. управляющим Депо был назначен Д.И. Менделеев, которую он в 1893 г.

преобразует в Главную палату мер и весов – одно из первых в мире научно-исследовательских учреждений метрологического профиля.

Метрическая система в России была введена в 1918 г. декретом Совета Народных Комиссаров «О введении Международной метрической системы мер и весов». Дальнейшее развитие метрологии в России связано с созданием системы и органов служб стандартизации.

Развитие естественных наук привело к появлению все новых и новых средств измерений, а они, в свою очередь, стимулировали развитие наук, становясь все более мощным средством их продвижения.

***

Правовые основы метрологической деятельности

***

Вопросы и задания для экзаменационных билетов
по учебной дисциплине “Метрология, стандартизация и сертификация” (скачать в формате Word).

Скачать рабочие программы по учебным дисциплинам (в формате Word):

“Метрология, стандартизация и сертификация”
для специальности СПО “Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта”

“Метрология, стандартизация и подтверждение качества”
для специальности СПО “Механизация сельского хозяйства”

Скачать календарно-тематические планы по учебным дисциплинам (в формате Word):

“Метрология, стандартизация и сертификация”
для специальности СПО “Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта”

“Метрология, стандартизация и подтверждение качества”
для специальности СПО “Механизация сельского хозяйства”



Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Источник: http://k-a-t.ru/metrologia/metrologia_1/

Содержание, цели и задачи метрологии

Метрология(от греческого «metron» – мера, «logos» – учение) – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Метрология включает:

– общую теорию измерений физических величин;

-устанавливает и регламентирует единицы физических величин и  их систем;

– порядок передачи размеров единиц от эталонов рабочим средствам измерений;

– методы и средства измерений;

– общие методы обработки результатов измерений и оценки их точности. 

Предмет метрологии – измерения, их единство и точность.

Основной целью  метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью.

Средства метрологии – совокупность средств измерений (СИ) и метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное использование.

Основными задачами метрологии являются:

– обеспечение единства измерений;

– установление единиц физических величин;

– обеспечение единообразия средств измерений;

Теоретическая метрология занимается разработкой и изучением фундаментальных вопросов теории измерений. Ее содержанием является разработка и совершенствование теоретических основ  измерений и измерительной техники, научных основ обеспечения единства измерений в стране.

Законодательная метрология устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физических величин, эталонов, видов, методов, методик и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений в интересах государства и мирового сообщества. По своей сути правовые основы метрологии обеспечивают единообразие средств измерений  и единство измерений посредством установленных государством правил.

Прикладная метрология связана с изучением вопросов практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии. В ее ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения.

Единообразие средств измерений – состояние средств измерений, характеризующееся тем, что они проградуированы в узаконенных единицах и их метрологические свойства соответствуют нормам.

Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин, 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.

Источник: https://students-library.com/library/read/49105-soderzanie-celi-i-zadaci-metrologii

Ссылка на основную публикацию