Физические величины (ФВ) и шкалы

Лекция 1.

Метрология, ее задачи и структура. Законодательная база метрологии. Физические величины и шкалы. Международная система единиц СИ

Метрология, ее задачи и структура.

С 1 января 2001 г. на территории России и стран СНГ взамен ГОСТ 16263-70 вводятся рекомендации РМГ 29-99, содержащие основные термины и определения в области метрологии, согласованные с международными стандартами ИСО 31(0-13) и ИСО 1000, регламентирующими использование дольных, кратных и других единиц при измерениях.

В соответствии с этими документами метрология — это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Таким образом, метрология включает три взаимосвязанные проблемы: реализация процессов измерения; обеспечение их единства; методы и средства измерений.

Основными задачами метрологии согласно РМГ 29-99 являются:

· установление единиц физических величин;

· установление государственных эталонов и образцовых средств измерений;

· разработка методов передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.

· разработка теории, методов и средств измерения и контроля;

· обеспечение единства измерений;

· разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля;

В зависимости от цели различают три раздела метрологии: теоретический, законодательный и прикладной.

В теоретической (фундаментальной) метрологии разрабатываются фундаментальные основы этой науки.

Предметом законодательной метрологии является установление обязательных технических и юридических требований по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений.

Практическая (прикладная) метрология освещает вопросы практического применения разработок теоретической и положений законодательной метрологии.

Законодательная база метрологиивключает следующие основные документы:

· Закон РФ "Об обеспечении единства измерений" от 27.04.93 № 4871-1 в редакции 2003г.;

· РМГ 29-99. "Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения";

· МИ 2247-93 ГСИ." Метрология. Основные термины и определения" (МИ – рекомендации государственных научных центров);

· ГОСТ 8.417-2002 "ГСИ. Единицы физических величин";

· ПР 50.2.006-94 "ГСИ. Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения";

· ПР 50.2.009-94 "ГСИ. Порядок проведения испытаний и утверждения типа средств измерения";

· ПР 50.2.014-94 "ГСИ. Аккредитация метрологических служб юридических лиц на право поверки средств измерений";

· МИ 2277-94 "ГСИ. Система сертификации средств измерений. Основные положения и порядок проведения работ";

· ПР 50.2.002-94 "ГСИ. Порядок осуществления государственного метрологического надзора за выпуском, состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами и соблюдением метрологических правил и норм";

· ПР 50.2.004-94 «ГСИ. Порядок осуществления государственного метрологического надзора количеством фасованных товаров в упаковках любого вида при их расфасовке и продаже»;

· ПР 50.2.017-95 «ГСИ. Положение о российской системе калибровки»;

· Постановление Госстандарта России от 08.02.1994г. № 8 «Порядок лицензирования деятельности по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений»;

· Постановление Госстандарта России от 08.02.1994г. № 8 «Порядок осуществления государственного метрологического надзора за количеством товаров, отчуждаемых при совершении торговых операций»;

· Постановление Госстандарта России от 28.12.1995г. № 95 «Порядок аккредитации метрологических служб юридических лиц на право проведения калибровочных работ»;

· Постановление Госстандарта России от 08.02.1994г. № 8 «Требования к государственным центрам испытаний средств измерений и порядок их аккредитации»;

· ИСО 10012-1:1992 «Требования, гарантирующие качество измерительного оборудования. – Часть 1. Система подтверждения метрологической пригодности измерительного оборудования».

Закон "Об обеспечении единства измерений" осуществляет регулирование отношений, связанных с обеспечением единства измерений в Российской Федерации, в соответствии с Конституцией РФ.

В сферах, которые напрямую не контролируются государственными органами, действует Российская система калибровки, также направленная на обеспечение единства измерений. Система калибровки - совокупность субъектов деятельности и калибровочных работ, направленных на обеспечение единства измерений в сферах, не подлежащих государственному метрологическому контролю и надзору и действующих на основе установленных требований к организации и проведению калибровочных работ.

Физические величины (ФВ) и шкалы.

Все объекты окружающего мира характеризуются своими свойствами. Свойство — категория качественная. Для количественного описания различных свойств процессов и физических тел вводится понятие величины. Величина — это свойство чего-либо, что может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе и количественно.

Таким образом, физические величины — это измеренные свойства физических объектов и процессов, с помощью которых они могут быть изучены.

Физические величины целесообразно разделить на измеряемые и оцениваемые. Измеряемые ФВ могут быть выражены количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения, возможность введения и использования последних является важным отличительным признаком измеряемых ФВ. Физические величины, для которых по тем или иным причинам не может быть введена единица измерения, могут быть только оценены.

По видам явлений ФВ делятся на следующие группы:

• вещественные, т.е. описывающие физические и физико-химические свойства веществ, материалов и изделий из них. К этой группе относятся масса, плотность, электрическое сопротивление, емкость, индуктивность и др. Иногда указанные ФВ называют пассивными. Для их измерения необходимо использовать вспомогательный источник энергии, с помощью которого формируется сигнал измерительной информации. При этом пассивные ФВ преобразуются в активные, которые и измеряются;

• энергетические, т.е. величины, описывающие энергетические характеристики процессов преобразования, передачи и использования энергии. К ним относятся ток, напряжение, мощность, энергия. Эти величины называют активными. Они могут быть преобразованы в сигналы измерительной информации без использования вспомогательных источников энергии;

• характеризующие протекание процессов во времени. К этой группе относятся различного рода спектральные характеристики, корреляционные функции и др.

По принадлежности к различным группам физических процессов ФВ делятся на

пространственно-временные,

механические,

тепловые,

электрические и магнитные,

акустические,

световые,

физико-химические,

ионизирующих излучений,

атомной и ядерной физики.

По степени условной независимости от других величин данной группы ФВ делятся на

основные (условно независимые),

производные (условно зависимые),

дополнительные.

По наличию размерности ФВ делятся на размерные, т. е. имеющие размерность, и безразмерные.

Единица физической величины [Q] — это ФВ фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице и применяемое для количественного выражения однородных ФВ. Значение физической величины Q — это оценка ее размера в виде некоторого числа принятых для нее единиц.