Часть I метрология

1 ОСНОВЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТРОЛОГИИ

По определению МИ 2247-93 “ ГСИ. Метрология. Основные термины и определения” - метрология - это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Государственная система измерений (ГСИ) включает метрологию и измерительную технику.

Измерительная техника - это все технические средства, с помощью которых в научной и производственной деятельности, в сфере обслуживания и в быту выполняют измерения, т.е. получают измерительную информацию.

Метрология - это научная основа измерительной техники. Только метрологически правильное использование измерительной техники даёт необходимые результаты, поэтому метрология в ГСИ занимает ведущее место.

Метрология разрабатывает вопросы выбора единиц измерений и способы их воспроизведения, конкретные эталоны, способы передачи значений единиц измерений от эталонов рабочим мерам и приборам.

Метрология создаёт и совершенствует технические основы измерений, обеспечивает единство мер и приборов, сопоставимость результатов измерений, обобщает практический опыт и направляет развитие измерительной техники.

Измерительная информация, получаемая при контроле качества изделий в процессе изготовления и эксплуатации является основой корректировки качества конструкции или технологии.

Метрология теснейшим образом связана со всей системой стандартизации, т.к. с одной стороны является стандартизацией измерений с другой стандартизацией вообще, т.к. обеспечивает методы определения достоверность и сопоставимость показателей качества.

Если стандартизация - научная основа управления качеством продукции, то метрология - научная основа контроля качества продукции.

Юридическую значимость имеют результаты лишь тех измерений, которые выполнены при помощи поверенных в установленном порядке мер и приборов.

Для решения научно-технических проблем осуществления законодательных и контрольных функций при обеспечении единства и правильности измерений проводимых в стране, создана метрологическая служба РФ возглавляемая Госстандартом РФ.

2 ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

2.1 Ф и з и ч е с к а я в е л и ч и н а

Физическая величина - это основной объект, измерения в метрологии. Физическая величина применяется для описания материального мира.

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.

Примечание - В международном словаре основных и общих терминов метрологии применено понятие ˝ величина (измеримая)˝ , раскрываемое как ˝ характерный признак (атрибут) явление, тела или вещества, которое может выделятся качественно и определятся количественно ˝.

Измеряемая физическая величина – это физическая величина, подлежащая измерению, измеряемая или измеренная в соответствии с основной целью измерительной задачи.

Размер физической величины – 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.

Числовое значение физической величины – отвлеченное число, входящее в значение величины.

Истинное значение физической величины – значение физической величины, которое идеальным образом характеризовало бы в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину.

Примечание - Истинное значение физической величины может быть соответственно с понятием абсолютной истины. Оно может быть получено только в результате бесконечного процесса измерения бесконечным совершенствованием методов и средств измерений.

Действительное значение физической величины – значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близко к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.

2.2 С и с т е м а ф и з и ч е с к и х в е л и ч и н

Система физических величин – совокупность физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами, когда одни величины принимаются за независимые, а другие являются функциями независимых величин.

Примечание - в названии системы величин применяют символы величин, принятые за основные. Система основных величин, соответствующая действующей в настоящее время Международной

системе единиц (СИ) должна обозначатся символами.

L M T I Θ N J , обозначающими соответственно символы основных величин:

• Длины L

• Массы М

• Времени Т

• Силы электрического тока I

• Температуры Θ

• Количество вещества N

• Силы света J

Основная физическая величина – физическая величина, входящая в систему величин и условно принятая в качестве незаменяемой от других величин этой системы.

Производственная физическая величина - физическая величина, входящая в систему и определяемая через основные величины этой системы.

Примеры производных величин механики L M T: скорость V поступательного движения, определяемая ( по модулю) управлением

V = dℓ/ dt , (3)

где ℓ - путь;

t - время;

Сила F, приложенная к материальной точке, определяемая (по модулю) управлением

F = m · a , (4)

где m – масса точки;

a – ускорение, вызванное действием силы F

2.3 Р а з м е р н о с т ь ф и з и ч е с к о й в е л и ч и н ы

Размерность физической величины – выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов основных физических величин в различных степенях и отражающие связь данной физической величины с физическими величинами, принятыми в данной системе величин за основные и с коэффициентом пропорциональности равным 1.

Примечания:

1.Степени символов основных величин, входящих в одночлен, в зависимости от связи рассматриваемой физической величины с основными, могут быть целыми, дробными, положительными и отрицательными. Понятие размерность распространяется и на основные величины. Размерность основной величины в отношении самой себя равна единице, т.е. формула размерности основной величины совпадает с ее символом.

2. В соответствии с Международным стандартом ИСО 31/0, размерность величин следует обозначать знаком dim. В системе величин LMT размерность величины X будет

_{ℓ m t}

dim x = L M T , (5)

где L, M, T – символы величин, принятых за основные (соответственно, длины, массы, времени).

Таким образом, измеряемые величины имеют качественную и количественную характеристики. Формализованным отражением качественного различия измеряемых величин является их размерность.

Размерность основных физических величин – длины, массы и времени – обозначаются соответствующими заглавными буквами:

dim ℓ = L ; dim m = M ; dim t = T (6)

Размерность производной физической величины выражается через размерность основных физических величин с помощью степенного одночлена, dim от лат. dimension (размерность):

_{α β γ}

dim X = L ^. M ^. T …, (7)

где L, M, T – размерности соответствующих основных физических величин;

α, β, γ – показатели размерности (показатели степени, в которую возведены размерности основных физических величин).

Безразмерная физическая величина – если все показатели размерности равны нулю, то физическая величина называется безразмерной.

2.4 Количественная характеристика измеряемой величины

Количественной характеристикой измеряемой величины служит ее размер.

Получение информации о размере физической или нефизической величины является содержанием любого измерения.