Эталоны единиц физических величин

Метрология, стандартизация и сертификация

Основные понятия фундаментальной и практической метрологии. Физические величины как объект измерений. Средства измерений. Правовые основы метрологии. Погрешности измерений. Метрологические свойства и характеристики средств измерений. Система воспроизведения единиц физических величин. Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений. Измерительные системы. Основы метрологического обеспечения. Управление качеством средств измерений

Метрология

§1 Объект и предмет метрологии Метрология (от греч. «metron»– мера, «logos» – учение) – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения единства измерений и методах и средствах обеспечения их требуемой точности. Любая наука является состоявшейся, если она имеет свой объект, предмет и методы исследования. Предмет любой науки отвечает на вопрос ЧТО ей изучается. Предметом метрологии является измерение свойств объектов (длины, массы, плотности и т.д.) и процессов (скорость протекания, интенсивность протекания и др.) с заданной точностью и достоверностью. Объектом метрологии является физическая величина. (Понятие «физическая величина» будет рассмотрено в теме «Основные понятия и определения метрологии»). Объект науки может быть общим для ряда других наук. Метрологию разделяют на три основных раздела: «Теоретическая метрология», «Прикладная (практическая) метрология» и «Законодательная метрология». Важнейшей задачей метрологии является обеспечение единства измерений. Понятие «единство измерений» будет рассмотрено в следующем параграфе.

§2 Основные понятия и определения метрологии

Мера – это средство измерения, предназначенное для воспроизведения ф.в. заданного размера. Физическая величина – это одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном от ношении индивидуальное для каждого физического объекта. Физические величины делятся на измеряемые и оцениваемые. Измеряемые физические величины могут быть выражены количественно в установленных единицах измерения (единицах физической величины). Оцениваемые физические величины это величины, для которых единицы измерений не могут быть введены. Их определяют при помощи установленных шкал. Физические величины классифицируются по следующим видам явлений:

а) вещественные – они описывают физические и физико-химические свойства веществ, материалов и изделий из них;

б) энергетические – описывают энергетические характеристики процессов преобразования, передачи и поглощение (использование) энергии;

в) физические величины, характеризующие протекание процессов во времени.

Единицей физической величины – называют физическую величину фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение равное единице, и которое применяется для количественного выражения однородных с ней физических величин. Различают основные и производные единицы физических величин. Для некоторых физических величин единицы устанавливаются произвольно, такие единицы физических величин называют основными. Производные единицы физических величин получают по формулам из основных единиц физических величин. Система единиц физических величин – это совокупность основных и производных единиц физических величин, относящихся к некоторой системе величин. Так, в международной системе единиц СИ (Система Интернациональная) принято семь основных единиц физических величин: единица времени – секунда (с), единица длины – метр (м), массы – килограмм (кг), единица силы электрического тока – ампер (А), термодинамической температуры – кельвин (К), силы света – кандела (кд) и единица количества вещества – моль (моль). Эталон единицы физической величины – это средство измерения, предназначенное для хранения и воспроизведения единицы физической величины с целью её передачи другим средствам измерений данной величины. Понятие единство измерений характеризует состояние измерений, когда их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности известны и не выходят за установленные пределы с заданной вероятностью. Погрешность измерения – это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

§2.1 Классификация погрешностей измерения

Погрешности классифицируются по следующим признакам:

1. По форме числового выражения а) абсолютные; б) относительные.

Например, вагон массой 50т измерен с абсолютной погрешностью ±50 кг, а в относительном выражении эта погрешность составит 0,1%.

2.По источникам возникновения:

а) инструментальные (обусловленные свойствами средств измерения твердости, геометрических параметров и т.д.);

б) методические погрешности, возникающие в результате несовершенства принятого метода измерений, при использовании эмпирических зависимостей (формула получена на основе эксперимента) и т.д.;

в) субъективные – погрешности оператора.

3. По характеру проявления:

а) систематическая – такая погрешность в процессе измерения одной и той же ф.в. остается постоянной или изменяется по определенному закону при одинаковых условиях измерения, т.е. не меняются внешние условия измерения (температура, давление, влажность, уровень вибраций и др.), оператор, класс точности измерительного прибора, цена деления измерительного прибора;

– постоянная (присутствует все время на протяжении измерений);

– временная;

б) случайная – это погрешность, которая изменяется случайным образом при повторном измерении одной и той же величины в одних и тех же условиях. Случайные погрешности, в отличие от систематических, изменяются хаотично по неизвестному закону.

Эталоны единиц физических величин

Эталоны физических величин – это средство измерения, предназначенное для воспроизведения и хранения физической величины с целью ее передачи другим средствам измерения данной величины.

Все эталоны делятся на два больших вида:

1 Государственный первичный эталон. Он утвержден в качестве исходного для всей страны.

2 Вторичные эталоны, которые делятся на четыре группы:

А) Эталоны – свидетели. Они предназначены для замены государственного первичного эталона в случае его порчи или утраты.

Б) Эталоны – сравнения. Служат для сличения эталонов, которые по каким- либо причинам не могут непосредственно сличаться друг с другом.

В) Эталоны – копии. Используются для передачи размеров к рабочим эталонам.

Г) Рабочие эталоны. Применяются для контроля качества продукции, а также для поверки рабочих средств измерения.