Основные представления метрологии

Физическая величина –это характеристика физического объекта (физической системы, явления или процесса), общая в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальная для каждого из них.

Единица измерения физической величины –это физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1.

Единицам физических величин присваивается полное и сокращенное символьное обозначение – размерность. Например, масса – килограмм (кг), время – секунда (с), длина – метр (м), сила – Ньютон (Н).

Единицы измерения начали появляться тогда, когда возникла потребность выражать что-либо количественно, например, количество сыпучих или жидких веществ, расстояние, характеристику процессов. Стали появляться меры объема, длины, массы.

Развитие единиц измерения величин можно разделить на несколько этапов.

Первый этап,когда единицу измерения величин связывали с мерой. Размер единицы измеряемой величины равнялся размеру величины, воспроизводимой мерой.

Второй этапхарактеризуется отказом от единиц величин, воспроизводимых природой, и переходом к вещественным, предметным эталонам (метру, килограмму).

На третьем этаперазвития единиц физических величин выяснилось, что вещественные эталоны единиц величин не могут обеспечить передачу этих единиц с той точностью, которую стали требовать наука и техника. Открытие новых физических явлений позволило воспроизвести единицы физических величин, не изменяя сами единицы. Сейчас размер метра определен через секунду.

Переход от одного этапа к другому по отдельным физическим величинам совершился и продолжает совершаться.

Исключение составляет единица массы, которая осталась на втором этапе. До сих пор наиболее точно единица массы воспроизводится вещественным эталоном килограмма – платиново-иридиевой гирей, изготовленной в 1889 году.

Определение килограмма не связано ни с какими другими единицами; она остается независимой единицей.

Вся централизованная система эталонов массы, опирающаяся на международный прототип, принципиально уничтожима, так как не опирается ни на какие физические процессы и константы.

Измерения - один из важнейших путей познания человеком природы и происходящих в ней явлений. Измерения играют огромную роль в современном обществе. Наука, техника и промышленность просто не могут существовать без них. Во всём мире ежесекундно производятся многие миллиарды измерительных операций, результаты которых используются для обеспечения высокого качества и надлежащего технического уровня выпускаемой продукции, что позволяет обеспечивать безопасную и безаварийную работу транспорта, точность и надежность медицинских и экологических диагнозов и для других важных целей, а в конечном итоге для обеспечния жизнеспособности цивилизации на нашей планете. Практически нет ни одной сферы деятельности современной цивилизации, где бы постоянно и интенсивно не использовались результаты измерений, различного рода испытаний и контроля.

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Для проведения измерения необходимо наличие:

• физической величины;

• метода измерений;

• средства измерений;

• оператора;

• условий, необходимых для измерения.

Цель измерения –получение значения физической величины в форме, наиболее удобной для пользования.

Физическая величина характеризуется размером, значением, числовым значением, истинным и действительным значениями

Постоянно растёт диапазон измеряемых величин, их номенклатура и количество. Так например: длина измеряется в диапазоне от 10^-10 до 10¹⁷ метра, температура - от 0,5 К до 10⁶ К, электрическое сопротивление – от 10⁻⁶ до 10¹⁷ Ом, сила с электрического тока – от 10⁻¹⁶ А до 10⁴ А, мощность – от 10⁻¹⁵ Вт до 10⁹ Вт. С ростом и расширением диапазона измеряемых величин возрастает сложность самих измерений, которые по сути дела, перестали быть одноактным действием и превратились в сложную процедуру подготовки и проведения измерительного эксперимента, обработки и интерпретации полученной информации. Поэтому следует говорить об измерительных технологиях, понимаемых как последовательность действий, направленных на получение измерительной информации требуемого качества.

Другой фактор, подтверждающий важность измерений, – их значимость. Основой любой формы управления, анализа, прогнозирования, планирования контроля или регулирования является достоверная исходная информация, которая может быть получена только путем измерения требуемых ФВ, параметров и показателей. Естественно, что только высокая и гарантированная точность результатов измерений обеспечивает правильность принимаемых решений.

Сотрудничество с зарубежными странами, совместная разработка научно-технических программ требуют взаимного доверия к измерительной информации. Ее высокое качество, точность и достоверность, единообразие принципов и способов оценки точности результатов измерений имеют первостепенное значение.

Метрологии посвящено много публикаций, основную массу которых

составляют научно-технические труды, освещающие отдельные вопросы

теории измерений.

Первый раздел представленной лекции посвящен основным терминам и определениям метрологии и системам физических величин и единиц. Во втором разделе будут представлены основные понятия теории погрешностей, приведена классификация погрешностей.

Систематическим и случайным погрешностям посвящены третий и четвертый разделы. В пятом разделе рассмотрены вопросы единства измерений и эталоны единиц ФВ. Классификация средств измерений их метрологические характеристики, классы точности, а также основы теории надежности СИ раскрыты в шестом разделе. Основы стандартизации и сертификации представлены в седьмом и восьмом разделах учебного материала.

При изложении материала использованы новые метрологические термины и определения, введенные с января 2001 г. В доступной форме изложены теоретические положения метрологии, в конце каждого раздела для

самопроверки приведены контрольные вопросы.