2.3.2 Постулаты теории измерений

Как и любая другая наука, метрология строится на основе ряда основополагающих постулатов, описывающих ее исходные аксиомы. Построению и исследованию этих аксиом – постулатов посвящено большое число научных исследований. Исследования в этой области ещё не закончены.

1. Измерение есть ни что иное, как сравнение.

2. В рамках принятой модели объекта исследования существует определенная измеряемая физическая величина и ее истинное значение.

3. Для данной физической величины объекта измерения существует множество измеряемых величин (и соответственно их истинных значений).

4. Истинное значение измеряемой величины постоянно.

5. Для измерения переменной физической величины необходимо выделить или выбрать некоторый постоянный параметр и измерить его.

6. Существует несоответствие измеряемой величины исследуемому свойству объекта (пороговое, непреодолимое несоответствие измеряемой величины).

7. Любой отсчет q является случайным числом.

8. Истинное значение измеряемой величины отыскать невозможно.

9. Достижимая точность измерения определяется априорной информацией об объекте измерения.

2.4 Международная система единиц физических величин

Многообразие единиц измерения физических величин и систем единиц осложняло их применение: одни и те же уравнения между величинами имели различные коэффициенты пропорциональности. В связи с этим возникла идея разработки международной системы единиц физических величин, удобной для практического применения во всех отраслях науки и техники. В международном комитете по мерам и весам была создана комиссия, которая разработала проект международной системы единиц. Он был утвержден XI генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г. Принятая система была обозначена СИ (SI). Единая международная система единиц (СИ) действует в России с 1 января 1982 г. в соответствии ГОСТ 8.417-81 «ГСИ».

В качестве основных единиц было выбрано семь: из механики - единицы массы, длины, времени; из электричества - единица силы тока; из области теплоты - единица температуры; из оптики - единица силы света; из молекулярной физики, термодинамики, химии - единица количества вещества.

Любая основная единица СИ, воспроизведенная в виде эталона, обеспечивает единство измерений не только собственной физической величины, но и всех производных величин, в формировании размерности которых она участвует.

Самостоятельная работа Единицы физических величин. Международная система единиц. Эталоны единиц

А. Международная система единиц физических величин (SI).

Дайте описание основных понятий и опишите следующие позиции:

1. Основные единицы физических величин системы SI (наименование величины и её единицы, русское обозначение)

2. Производные единицы системы SI, имеющие специальные наименования.

3.Системные и внесистемные единицы, допускаемые к применению наравне с единицами SI.

4.Кратные и дольные единицы. Дольные единицы, применяемые в количественном химическом анализе.

5.Основные, производные и внесистемные единицы, применяемые в химии и химической технологии.

6.Кем устанавливаются наименования единиц величин, допускаемых к применению в РФ, их обозначения, правила написания, а также правила их применения?

7.Каким образом передаются единицы величин средствам измерений, техническим системам и устройствам с измерительными функциями?

Рекомендуемая литература:

РМГ 29-99 Рекомендации по межгосударственной стандартизации. ГСИ. Метрология. Основные термины и определения.

ГОСТ 8.417- 2002 ГСИ. Единицы величин.

"Об обеспечении единства измерений", ФЗ от 26 июня 2008 года N 102-ФЗ (с изменениями 2012 г.)

Б. Опишите, что представляют собой первичные эталоны единиц массы (1 кг), времени (1 с), длины (1 м), количества вещества (1 моль), температуры (1 К), силы тока (1 А).

Рекомендуемая литература:

РМГ 29-99 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения.

Основы метрологии. Часть 1. / Бого молов Ю.А. и др. – М.: МИСИС, 2000 – 178 с.

Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология. М.: Логос, 2000.– 408 с.

Кузнецов В. А., Ялунина Г.В. Основы метрологии. – М.: ИПК Изд-во стандартов, 1998.–

Ройтман М.С. Квантовая метрология. – Томск: Изд-во ТПУ, 2004. – 188 с.

В. Опишите, что представляют собой стандартные образцы состава и свойств веществ (материалов), какова их основная роль в измерениях и какие требования, согласно ФЗ "Об обеспечении единства измерений"2008 года, предъявляют к ним в РФ?

Рекомендуемая литература:

РМГ 29-99 Рекомендации по межгосударственной стандартизации. ГСИ. Метрология. Основные термины и определения.

ГОСТ 8.315-97 ГСИ. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения.

"Об обеспечении единства измерений", ФЗ от 26 июня 2008 года N 102-ФЗ(с изменениями 2012 г.)

Г. Изложите кратко требования к эталонам единиц величин в РФ согласно ФЗ "Об обеспечении единства измерений"2008 года.

Рекомендуемая литература:

"Об обеспечении единства измерений", ФЗ от 26 июня 2008 года N 102-ФЗ(с изменениями 2012 г.)

А.1)

1). Наименование величины: длина, L. Наименование единицы: метр. Обозначения: m, м.

2). Наименование величины: масса, M. Наименование единицы: килограмм. Обозначения: kg,кг.

. 3) Наименование величины: время, Т. Наименование единицы: секунда. Обозначения: s,с.

. 4)Наименование величины: сила электрического тока, I. Наименование единицы: ампер. Обозначения: А, А.

. 5) Наименование величины: термодинамическая температура, Т. Наименование единицы: Кельвин. Обозначения: К, К.

. 6)Наименование величины: количество вещества, N. Наименование единицы: моль. Обозначения: mol, моль.

7) Наименование величины: сила света, J. Наименование единицы: кандела. Обозначения: cd, кд.

А.2)

1) Наименование величины: плоский угол, l. Наименование единицы: радиан. Обозначения: rad, рад.

2) Наименование величины: частота, Т^-1. Наименование единицы: герц. Обозначения: Hz, Гц.

3) Наименование величины: Мощность, L²MT^-3. Наименование единицы:ватт. Обозначения: W, ватт.

4) Наименование величины: Электрическая проводимость, L^-2M^-1T³I². Наименование единицы: сименс. Обозначения: S, См.

А.3)

1) Наименование величины: масса. Наименование единицы: , тонна, атомная единица массы. Обозначения: u,t, а.е.м., т.

2) Наименование величины: время. Наименование единицы: минута, час, сутки. Обозначения: min,h,d,мин, ч, сут.

3) Наименование величины: объем, вместимость. Наименование единицы: литр.

Обозначения: l,л.

А.4)

10^-1 (деци,д) 10^-2 (санти,с) 10^-3 (милли,м)10^-6 (микро,мк)

А.5)

масса (кг) , термодинамическая температура(К) , время(с), количество вещества(моль).

Производные единицы: объем(м^3), плотность(г/см^3).

Внесистемные единицы: масса(мг), время (час), объем(л).

А.6)

Единицы физических величин, применяемые в стране: наименования, обозначения, определения и правила применения этих единиц устанавливает Правительство РФ.

А.7)

Единицы величин передаются средствам измерений, техническим системам и устройствам с измерительными функциями от эталонов единиц величин и стандартных образцов.

Б)

1 масса Самыми первыми официально утвержденными эталонами были прототипы метра и килограмма, изготовленные во Франции, которые в 1799 г. были переданы на хранение в Национальный архив Франции, поэтому их стали называть "метр Архива" и "килограмм Архива". С 1872 г. килограмм стал определяться как равный массе "килограмма Архива".

2. времени - Первый Государственный эталон единицы времени – секунды, единицы частоты – герца и национальной шкалы времени (ГЭВЧ) был создан во ВНИИФТРИ в 1967 г.

Рост требований к точности ГЭВЧ со стороны потребителей в народном хозяйстве, науке и обороне страны привел к необходимости вести непрерывно продолжающиеся разработки новой, более точной аппаратуры для ГЭВЧ.

С 1967 г. по настоящее время прошло пять переаттестаций ГЭВЧ.

В 1998 году Постановлением Государственного Комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 04 марта 1999 года № 9-ст был утвержден ныне действующий эталон. Его основные метрологические характеристики за прошедшее с 1967 г. время были значительно улучшены.

ГЭВЧ представляет собой комплекс средств измерений, обеспечивающих его непрерывную работу, состоящий из:

– аппаратуры воспроизведения размеров единиц времени и частоты – метрологического цезиевого репера частоты; – аппаратуры хранения размеров единиц и шкал времени – группы водородных хранителей частоты и времени; – аппаратуры внутренних и внешних сличений эталона; – аппаратуры формирования шкалы времени;

3. длины – Самыми первыми официально утвержденными эталонами были прототипы метра и килограмма, изготовленные во Франции, которые в 1799 г. были переданы на хранение в Национальный архив Франции, поэтому их стали называть "метр Архива" и "килограмм Архива". С 1872 г. килограмм стал определяться как равный массе "килограмма Архива".

4. количество вещества - Моль есть количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 kg

5. температура - термометр

6 сила тока - амперметр

В)

Стандартный образец состава- это стандартный образец с установленными значениями величин, характеризующих содержание определенных компонентов в веществе (химических элементов, соединений химических элементов, структурных составляющих и т.п.).

Стандартный образец свойств веществ (материалов)- это стандартный образец с установленными значениями величин, характеризующих физические, химические, биологические и другие свойства вещества.

Стандартные образцы- это средства измерения, предназначенное для воспроизведения и хранения размеров величин, характеризующих состав или свойства этого вещества (материала), их значения установлены в результате метрологической аттестации, используются для передачи размера единицы при поверке, калибровке, градуировке средств измерений, аттестации методик выполнения измерений.

Требования к стандартным образцам:

1. Стандартные образцы предназначены для воспроизведения, хранения и передачи характеристик состава или свойств веществ (материалов), выраженных в значениях единиц величин, допущенных к применению в Российской Федерации.

2. В сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений применяются стандартные образцы утвержденных типов.

Г)

Государственные первичные эталоны величин: 1) образуют эталонную базу Российской Федерации.

2) не подлежат приватизации.

3) Сведения о них вносятся федеральным органом исполнительной власти в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений.

4) содержатся и применяются в государственных научных метрологических институтах.

5) подлежат утверждению федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по оказанию государственных услуг и управлению государственным имуществом в области обеспечения единства измерений.

6) подлежат сличению с эталонами единиц величин Международного бюро мер и весов и национальными эталонами единиц величин иностранных государств.

7)В Российской Федерации должны применяться эталоны единиц величин, прослеживаемые к государственным первичным эталонам соответствующих единиц величин.

8) Порядок утверждения, содержания, сличения и применения государственных первичных эталонов единиц величин, порядок передачи единиц величин от государственных эталонов, порядок установления обязательных требований к эталонам единиц величин, используемым для обеспечения единства измерений в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, порядок оценки соответствия этим требованиям, а также порядок их применения устанавливается Правительством Российской Федерации.