Структура метрологии

Современная метрология- область знаний и вид деятельности, связанный с измерениями.

Общепринятое определение метрологии на сегодняшний день дано в РМГ 29-99. «Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения»: метрология – это наука об измерениях, методах, средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Значимость измерений выражается в 3-х аспектах: философском, научном и техническом.

--Философский аспект состоит в том, что измерения являются важнейшим универсальным средством познания физических явлений и процессов. Процесс познания в обобщенном виде представляет собой исследование, заканчивающееся получением качественной или количественной информации. Количественную информацию получают посредством измерений.

-- Научный аспект измерений состоит в том, что с их помощью в науке осуществляется связь теории и практики. На получении точной измерительной информации, питающей абстрактное мышление, основаны успехи всех естественных наук. Математика, механика, физика стали именоваться точными науками потому, что благодаря измерениям они получили возможность устанавливать точные и количественные соотношения, выражающие объективные законы природы. Без измерений невозможна проверка научных гипотез и, соответственно, развитие науки.

-- Технический аспект: В народном хозяйстве можно выделить три главные функции измерений:

-- Учет продукции по массе, длине, объёму, расходу, мощности, энергии;

-- Измерения, проводимые для контроля и регулирования технологических процессов, а также обеспечения нормального функционирования транспорта и связи. Технологические процессы в значительной мере состоят из измерительных операций; по мере автоматизации производства удельный вес измерений возрастает в несколько раз.

Например, при изготовлении интегральных схем различной сложности осуществляется от 400 до 1500 совокупных операций измерений, испытаний и контроля. Для того, чтобы изготовить современный авиационный двигатель, нужно выполнить более ста тысяч различных измерительных операций, почти половина из которых – контрольные, связанные с теми или иными измерениями. При изготовлении же самолета ИЛ-86 количество контрольно-измерительных операций составляет более 50 млн [ЗиПМ, 2002]. На химическом производстве нередко используются до 20 000 точек измерения температуры.

-- Измерение технических характеристик продукции, отражающих её свойства и состав при испытаниях и контроле продукции на различных стадиях её производства в различных отраслях народного хозяйства.

Степень проникновения метрологии в различные сферы деятельности человека и качество количественных оценок вполне может служить мерой уровня цивилизации общества.

Метрология делится на три самостоятельных и взаимодополняющих раздела:

-- Теоретическая метрология (общая теория измерений)

-- Законодательная метрология

-- Прикладная метрология

Теоретическая метрология – это раздел метрологии, предметом которого является разработка фундаментальных основ или общих вопросов теории измерений.

Теоретическая метрология.

Теория точности измерений

Методы измерений

Средства измерений

Рис.1 Структура теоретической метрологии

Законодательная метрология – это раздел метрологии, предметом которого является установление обязательных технических (метрологических) или юридических требований по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений в интересах общества.

Законодательная метрология служит средством государственного регулирования метрологической деятельности посредством законов и законодательных положений, которые вводятся в практику через государственную метрологическую службу и метрологические службы государственных органов управления и юридических лиц. Метрологические правила и нормы законодательной метрологии гармонизированы с рекомендациями и документами соответствующих международных организаций. Тем самым законодательная метрология способствует развитию международных экономических и торговых связей и содействует взаимопониманию в международном метрологическом сотрудничестве.

Прикладная метрология – это раздел метрологии, предметом которого являются вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии.

Основные понятия метрологии

Основные понятия метрологии это величина и измерение.

Величина - это характерный признак явления, тела или вещества, который может выделяться качественно и определяться количественно.

Физической величиной называют одно из свойств физического объекта (физической системы, тела, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.

Примеры физических величин:

Количество вещества, Площадь, Теплоемкость, Ускорение, Яркость, Индуктивность

Измерение – это совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с её единицей и получение значения этой величины.

Единица измерения физической величины – это физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин.

Пример единицы измерения физической величины-

1 кг, 1 м, 1 Дж, 1 Па, 1 атм, 1 м³ и т.д

Размер – это количественная определённость физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу.

Пример размера ФВ:

Значение физической величины – это выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для неё единиц.

Пример значения физической величины-

Длина 32 метра, Сила 2*10^3 Ньютон, Мощность 250 КВатт

Истинное значение физической величины – это значение величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину.Истинное значение физической величины может быть соотнесено с понятием абсолютной истины. Оно может быть получено только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений.

Действительное значение физической величины – это значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.

В 2002 году в России в практическую метрологию вместо неопределённого действительного значения величины ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 введено понятие «принятое опорное значение». В качестве опорного значения может быть принято – теоретическое или научно установленное значение;

- аттестованное значение стандартного образца;

- аттестованное значение аттестованной смеси;

- математическое ожидание измеряемой характеристики, например, среднее арифметическое значение заданной совокупности результатов.

Точность результата измерений – одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Характеризуется совокупностью показателей точности – правильностью, прецизионностью. Считают, что чем меньше погрешность измерения, тем больше его точность.

Погрешность результата измерения – разность между результатом измерения и истинным (принятым опорным значением) значением измеряемой величины.

Для обеспечения единства измерений независимо от того, кем, где, когда, в каких условиях они проведены, знание погрешности измерений недостаточно. Необходимо иметь уверенность в том, что погрешность измерений не превысила пределов, установленных в соответствии с поставленной измерительной задачей. С этой целью пользуются понятием «достоверность измерений», представляющим искомую величину известной с заданной вероятностью.

Результат измерения физической величины – это значение величины, полученное путём её измерения.

Метод измерений – это приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений.

· Метод непосредственной оценки – метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений. Пример: давление манометром, время секундомером, масса на циферблатных весах, температуру ртутным термометром и т.д.

· Метод сравнения с мерой – метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

Принцип измерений – это физическое явление или эффект, положенные в основу измерений.

Примеры принципов измерения:

использование силы тяжести при определении массы взвешиванием, применение эффекта Доллера для измерения скорости, применение закона действующих масс и т.д.

Дата добавления: 2015-09-01