Понятие метрологии. Цели и задачи

Метрологияв ее современном понимании — это наука об измерении, методах и средствах обеспечения единства измерений и образования достижения необходимой точности их.

Единство измерений— состояние измерений, когда результаты выражены в принятых единицах, а погрешности измерений приняты с заданной вероятностью. Единство измерений необходимое для сравнения результатов измерений, проведенных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерения.

Цели и задачи метрологии

1)создание общей теории измерений;

2)образование единиц физических величин и систем единиц;

3)разработка и стандартизация методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений (так называемая «законодательная метрология»);

4)создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений. Приоритетной подзадачей данного направления является выработка системы эталонов на основе физических констант.

Основные законы метрологии:

1)любое измерение есть сравнение;

2)любое измерение без априорной информации невозможно;

3)результат любого измерения без округления значения является случайной величиной.

2) Основные понятия и определения, связанные с объектами измерения.

Все объекты окружающего мира характеризуются своими свойствами. Свойство — философская категория, выражающая такую сторону объекта (явления процесса), которая обусловливает его различие или общность с другими объектами (явлениями, процессами) и обнаруживается в его отношениях к ним. Свойство — категория качественная.

Количество – философская категория, выражающая внешнюю определенность свойства объекта. Качество – философская категория, выражающая внутреннюю определенность объекта. Понятие «количество» применимо не к объекту в целом, а к величинам, представляющим его свойства. Понятие «качество» характеризует материальный объект в целом.

Для количественного описания различных свойств процессов и физических тел вводится понятие величины. Величина — это свойство чего-либо, которое может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе и количественно. Величина не существует сама по себе, она имеет место лишь постольку, поскольку существует объект со свойствами, выраженными данной величиной.

Величины можно разделить на два вида: реальные и идеальные (рисунок 2).

Рисунок 2- Классификация величин

Идеальные величины относятся к математике и являются обобщением (моделью) конкретных реальных понятий.

Реальные величины делятся, в свою очередь, на физические и нефизические. Физическая величина (ФВ) в общем случае может быть определена как величина, свойственная материальным объектам (процессам, явлениям), изучаемым в естественных (физика, химия) и технических науках. К нефизическим следует отнести величины, присущие общественным (нефизическим) наукам — философии, социологии, экономике и т.д.

3) Основные понятия и определения, связанные со средствами измерений

К основным понятиям, связанным со средствами измерений, ᴏᴛʜᴏϲᴙтся следующие понятия и их определения:

единство измерений – состояние измерений, при кᴏᴛᴏᴩом их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью;

средства измерений – техническое устройство, предназначенное для измерений;

эталон единицы величины – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины;

государственный эталон единицы величины – эталон единицы величины, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории Российской Федерации;

нормативные документы по обеспечению единства измерений – государственные стандарты, применяемые в установленном порядке международные (региональные) стандарты, правила, положения, инструкции и рекомендации;

метрологическая служба – совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений;

метрологический контроль и надзор – деятельность, осуществляемая органом государственной метрологической службы или метрологической службой юридического лица в целях проверки соблюдения установленных метрологических правил и норм;

проверка средства измерений – совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами, организациями) с целью определения и подтверждения ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙия средства измерений установленным техническим требованиям;

калибровка средств измерений – совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору.

Производные единицы СИ

Производные единицы Международной системы единиц образуются с помощью простейших уравнений между физическими величинами, в которых числовые коэффициенты равны единице. Например, для определения размерности линейной скорости воспользуемся выражением для скорости равномерного прямолинейного движения. Если длина пройденного пути - v = l/t (м), а время, за которое этот путь пройден - t (с), то скорость получается в метрах в секунду (м/с). Следовательно, единица скорости СИ - метр в секунду - это скорость прямолинейно и равномерно движущейся точки, при которой она за время 1 с перемещается на расстояние 1 м. Аналогично образуются и другие единицы, в т.ч. с коэффициентом не равным единице.

Таблица 3.2. Производные единицы СИ (см. также табл. 3.1)

Примечание: в табл. мелкие цифры обозначают степень, например,

энергия м2•кг•с–2 метр в квадрате, секунда в минус второй степени

Виды и методы измерений.

Измерение - процесс нахождения значения физической величины опытным путем с помощью средств измерения.

Принцип измерений - физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерений. Например, измерение массы тела при помощи взвешивания с использованием силы тяжести, пропорциональной массе, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта.

Метод измерений - совокупность приемов использования принципов и средств измерений.

Средствами измерений (СИ) являются используемые технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства.

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения выделяют статические и динамические измерения.

Статические - это измерения, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени. Такими измерениями являются, например, измерения размеров изделия, величины постоянного давления, температуры и др.

Динамические- это измерения, в процессе которых измеряемая величина изменяется во времени, например, измерение давления и температуры при сжатии газа в цилиндре двигателя.

По способу получения результатов, определяемому видом уравнения измерений, выделяют прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.

Прямые - это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. Прямые измерения можно выразить формулой Q = X, где Q - искомое значение измеряемой величины, а X - значение, непосредственно получаемое из опытных данных. Примерами таких измерений являются: измерение длины линейкой или рулеткой, измерение диаметра штангенциркулем или микрометром, измерение угла угломером, измерение температуры термометром и т.п.

Косвенные - это измерения, при которых значение величины определяют на основании известной зависимости между искомой величиной и величинами, значения которых находят прямыми измерениями.

Совокупные - это такие измерения, при которых значения измеряемых величин определяют по результатам повторных измерений одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях мер или этих величин

Совместные - это измерения, производимые одновременно двух или нескольких разноименных величин для нахождения функциональной зависимости между ними.

Виды сопряжений в технике

Сопряжением называют плавный переход одной линии в другую. Для того чтобы построить сопряжение, нужно найти центр сопряжения и точки сопряжений.

Точка сопряжения – это общая точка для сопрягаемых линий. Точку сопряжения также называют точкой перехода.

Ниже будут рассмотрены основные типы сопряжений.

Сопряжение острого угла(Сопряжение пересекающихся прямых под острым углом)

Сопряжение тупого угла(Сопряжение пересекающихся прямых под тупым углом)

Методы выбора посадок

Выбор посадок производится одним из трех методов.

Метод прецедентов, или аналогов. Посадка выбирается по аналогии с посадкой в надежно работающем узле. Сложность метода заключается в оценке и сопоставлении условий работы посадки в проектируемом узле и аналоге.

Метод подобия — развитие метода прецедентов. Посадки выбираются на основании рекомендаций отраслевых технических документов и литературных источников. Недостатком метода является, как правило, отсутствие точных количественных оценок условий работы сопряжений.

Расчетный метод является наиболее обоснованным методом выбора посадок. Посадки рассчитываются на основании полуэмпирических зависимостей. Однако формулы не всегда учитывают сложный характер физических явлений, происходящих в сопряжении.

Стандартизация в РФ.

В Российской Федерации внедрена государственная система стандартизации (ГСС), которая сводит воедино все требования и помогает упорядочить работы по стандартизации и метрологии на всех отечественных предприятиях. На основе комплекса ГСС ведется работа по стандартизации и метрологии на всех жизненных циклах продукции. На основе этого комплекса осуществляется метрологическое обеспечение и управление качеством продукции.

ГСС содержит не просто стандарты, все эти нормативные документы неразрывно связаны между собой. В них изложены основные определения, задачи качества, методы и пути решения задач стандартизации в метрологии и метрологического обеспечения. Изложены пути и методы использования и развития НТД по стандартизации и метрологии. Определена последовательность издания и применения стандартов и других нормативно-технических документов по стандартизации и метрологии. Определен порядок их корректировки и контроль за использованием и добровольным выполнением стандартов. При этом решен вопрос общих правил оформления стандартов, что должно содержаться в них и др.

В РФ действует система национальной стандартизации, представляющая собой комплекс взаимоувязанных правил и положений под общим названием: Национальная система стандартизации. В настоящее время в РФ действует комплекс взаимоувязанных стандартов, правил и положений, который уточняется и дополняется в связи с целями и принципами стандартизации, установленными законом о техническом регулировании.

Виды и методы измерений