Международная система единиц СИ

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ, СЕРТИФИКАЦИЯ.

Метрология – наука о мерах.

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

Единство измерений – состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц воспроизводимых первичными эталонами а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выводят за установленные пределы.

Основные задачи метрологии:

1 Обеспечение единства измерений

2 Установление единиц физических величин (ФВ)

3 Обеспечение единообразия средств измерений (СИ)

4 Установление национальных эталонов рабочих СИ, а также предела размеров единиц от эталонов к рабочим СИ

5 Установление методов нормирования, оценки, контроля показателей точности измерения.

Метрология делится на:

1. Теоретическую (фундаментальную, научную)

2. Законодательную (основные документы: ФЗ РФ «Об обеспечении единства измерений», «О техническом регулировании»)

3. Прикладная

Физические свойства и величины

Свойства – категория качественная

Величина – свойство чего-либо, которое может быть выделено среди других свойств и как-то оценено.

ФВ – свойство физических объектов, общее в качественном отношении многим объектам, но в количественном индивидуальное для каждого из них

ФВ делят на

· Измеряемые – можно выразить количественно определенным числом установленных единиц измерения

· Оцениваемые – нельзя ввести единицу измерения мождно только оценить

Классификация ФВ

· Идеальные (относят к объектам математического моделирования) - вычисляются

· Реальные (ФВ- свойственны математическим объектам, неФВ – величины из общественных наук)

По видам явлений ФВ делят на группы:

· Энергетические (активные) - характеризуют процессы преобразования передачи и использования энергии (ток, напряжение, мощность)

· Вещественные (пассивные) - Сопротивление, емкость …

· Характеризующие временные процессы – спектральные характеристики корреляционные функции и т.д.

По наличию размерности:

· Размерные

· Безразмерные

Международная система единиц СИ

Единица ФВ – величина фиксированного размера которой условно присвоено стандартное значение равное единице.

Шкалой величины называют принятую по соглашению последовательность значение одноименных величин различного размера

Единицы ФВ бывают основные и производные.

Совокупность основных и производных единиц ФВ – система единиц ФВ

Международная система единиц СИ принята в 1960г. В нее входят 7 основных и 2 дополнительных ФВ

Наименование	Размерность	Наименование	Межд.	Русское
Длина	L	Метр	m	м
Масса	M	Килограмм	kg	кг
Время	T	Секунда	s	с
Сила тока	I	Ампер	a	а
Температура	Q	Кельвин	k	к
Кол-во вещ-ва	N	Моль	mol	моль
Сила света	J	Кандела	cd	кд
Плоский угол	-	Радиан	rad	рад
Телесный угол	-	Стерадиан	sr	ср

Единица ФВ [Q] – ФВ фиксированного размера которой условно присвоено числовое значение равное единице

Значение ФВ Q – оценка ее размера в виде некоторого числа принятых для нее единиц

Числовое значение ФВ q – отвлеченное число выражающее отношение значения величины соответствующей единицы

Уравнение – основное уравнение измерения

Эталоны единиц ФВ

Классифицируют в зависимости от метрологического назначения.

Государственный эталон – исходный эталон на территории государства

Первичный – Обеспечивает воспроизведение единицы с наивысшей в стране точностью

Специальный – для воспроизведения единицы когда первичный эталон не может использоваться

Вторичный – его значение устанавливается по первичному

Свидетель – для проверки сохранности и неизменности первичного или государственного и замены его в случае порчи или утраты.

Копия – для передачи размера и единицы рабочим эталонам

Сравнения – для сличения эталонов которые нельзя непосредственно сравнивать друг с другом

Рабочий – Для проверки образцовых и наиболее точных рабочих СИ

Передача размеров единиц от первичных к рабочим

Рассмотрим схему метрологической последовательности

УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЯ

- Совокупность влияющих величин отсчитывающих состояние окружающей среды и средств измерения

Влияющая величина – ФВ, не измеряемая данным средством измерения, но оказывающая влияние на его результат.

Различают нормальные и рабочие условия измерения.

Нормальные – при которых влияющие величины имеют нормальные значения т.е. находятся в области, где изменением результата измерений под воздействием влияющей величины можно пренебречь.

При нормальных условиях определяется основные погрешности данного СИ.

Рабочие – при которых влияющая величина находится в пределах своих рабочих областей где нормируется дополнительная погрещность.

Шкалы измерений

Шкала ФВ – упорядоченная последовательность значений ФВ принятая по соглашению на основании результатов точных измерений

Пять типов шкал измерений

· Шкалы наименований (классификации) для классификации объектов свойства которых проявляются только в отношении эквивалентности. Эти свойства нельзя считать физическими величинами поэтому такие шкалы не являются шкалами ФВ. Самый простой тип шкал, который основан на приписывании качественным свойствам объектов чисел, играющих роль имен. В них отсутствует понятие нуля, больше или меньше и нет единицы измерения.

o Атласы цветов, предназначенные для идентификации цвета.

· Шкалы порядка (ранга) – если свойство объекта проявляет себя в отношении эквивалентности и порядка по возрастанию или убыванию количественного проявления свойства, то для него может быть построена шкала порядка, в которой есть или нет ноля, но принципиально нельзя ввести единицы измерения. Так как для не не установлено отношение пропорциональности и нельзя судить во сколько раз больше или меньше конкретное проявление свойства.

o 12-бальная шкала Бофорта для измерения силы морского ветра

Широкое распространение получили шкалы порядка с нанесенным на них реперными точками (точками отсчета)

Шкала Мооса для определения твердости минералов, которые содержит 10 опорных минералов различной твердости.

Определение значения величин при помощи шкал порядка нельзя считать измерением, так как в этих шкалах нельзя ввести единицу измерения. Поэтому операцию по присвоению числа требуемой величине следует считать оцениванием.

· Шкалы интервалов – применяются для объектов, свойства которых удовлетворяют отношениям эквивалентности, порядка и аддитивности. Состоит из одинаковых интервалов имеет единицу измерения и произвольно выбранное начало-нулевую точку.

o Летоисчесление по различным календарям температурные шкалы по Цельсию и фаренгейту.

На шкале интервалов определены действия сложения и вычитания интервалов.

Шкалу интервалов величины Q можно представить в виде уравнения

q- числовое значение величины

[Q] – единица рассматриваемой величины

Q0 – единица отсчета.

· Шкалы отношений – описывают свойство объектов которые удовлетворяют отношениям эквивалентности, порядка, аддитивности, пропорциональности

o Шкалы малых тел.
В шкалах отношений есть критерий нулевого количественного проявления свойства единицв измернеий к значениям получаемым по этой шкале. Применимы все арифметические действия. Самые совершенные шкалы. Описываются уравненим

Q=q[Q]

· Абсолютные шкалы соответствуют относительным величинам.

o Коэффициенты усиления и др.

Шкалы наименований и порядка – неметрические (концептуальные) а шкалы интервалов и отношений метрические(материальные). Абсолютные и метрические шкалы относятся к разряду линейных.