.Количество просмотров публикации Теоретические основы метрологии - 1034
Метрология- наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способов достижения требуемой точности. Название ʼʼМетрологияʼʼ происходит от греческого "метро" - мера, "логос" - учение.
Современная метрология включает три составляющие: законодательную метрологию, фундаментальную (научную) и практическую (прикладную) метрологию.
Законодательная метрология — это раздел метрологии, включающий комплексы взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил, а также другие вопросы, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений. 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. К области законодательной метрологии относятся испытания и утверждение типа средств измерений, их поверка и калибровка, сертификация средств измерений, государственный метрологический контроль и надзор за средствами измерений.
Метрологические правила и нормы законодательной метрологии гармонизованы 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.
Фундаментальная метрология занимается наукой и техникой измерений, обеспечивает повышение их качества и точности. Возможность разработки принципиально новых приборов, измерительных устройств для любой сферы техники определяется именно достижениями фундаментальной метрологии.
Основным объектом метрологии являются измерения. Οʜᴎ связаны как с физическими величинами, так и с величинами, относящимися к другим наукам (математике, психологии, медицине, общественным наукам и др.). В основном рассматриваются понятия, относящиеся к физическим величинам.
Физической величиной называют одно из свойств физического объекта (явления, процесса), ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ является общим в качественном отношении для многих физических объектов, отличаясь при этом количественным значением. Так, свойство "прочность" в качественном отношении характеризует такие материалы, как сталь, дерево, ткань, стекло и многие другие, в то время как степень (количественное значение) прочности — величина для каждого из них совершенно разная.
Измерением называют совокупность операций, выполняемых с помощью технического средства, хранящего единицу величины и позволяющего сопоставить с нею измеряемую величину. Полученное значение величины и есть результат измерений.
Одна из главных задач метрологии - обеспечение единства измерений - должна быть решена при соблюдении двух условий, которые можно назвать основополагающими:
‣‣‣ выражение результатов измерений в единых узаконенных единицах;
‣‣‣ установление допустимых ошибок (погрешностей) результатов измерений и пределов, за которые они не должны выходить при заданной вероятности.
Погрешностью называют отклонение результата измерений от действительного (истинного) значения измеряемой величины. При этом следует иметь в виду, что истинное значение физической величины считается неизвестным и применяется в теоретических исследованиях; действительное значение физической величины устанавливается экспериментальным путем в предположении, что результат эксперимента (измерения) в максимальной степени приближается к истинному значению.
Единство измерений, однако, не должна быть обеспечено лишь совпадением погрешностей. Требуется еще и достоверность измерений, которая говорит о том, что погрешность не выходит за пределы отклонений, заданных в соответствии с поставленной целью измерений.
Есть еще и понятие точности измерений, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ характеризует степень приближения погрешности измерений к нулю, ᴛ.ᴇ. к истинному значению измеряемой величины.
Все эти положения обобщены в современном определении понятия ʼʼединство измеренийʼʼ — состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности известны с заданной вероятностью и не выходят за установленные пределы.
Как выше отмечалось, мероприятия по реальному обеспечению единства измерений в большинстве стран мира установлены законами и входят в функции законодательной метрологии.
referatwork.ru
В современном мире огромную роль играют измерения, которые являются важнейшим инструментом познания объектов и явлений окружающего мира, т.е. служат основой научно-технических знаний. Результаты измерений используются во всех сферах человеческой деятельности, а информация, полученная на их основе, используется для формирования научных открытий, производственных и управленческих решений и т.д. Таким образом, от точности и достоверности результатов измерений зависит правильность принимаемых решений на всех уровнях управления, кроме того повышение точности измерений является одним из главных условий дальнейшего познания мира человеком. В связи с этим большое значение для научно-технического прогресса имеет такая наука как метрология.
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Предметом метрологии как науки являются измерения, их единство и точность.
Объектами метрологии выступают единицы величин, средства измерений, эталоны и методики выполнения измерений.
Основной целью метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью.
Основными задачами метрологии являются1:
обеспечение единства измерений;
установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых средств измерений;
разработка теории, методов и средств измерений и контроля;
разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерений и контроля;
разработка методов передачи размеров от эталонов или образцовых средств измерений к рабочим средствам измерений.
Метрология как наука подразделяется на три самостоятельные и взаимодополняющие части: теоретическую метрологию; законодательную метрологию и прикладную (практическую) метрологию.
Теоретическая метрология занимается вопросами фундаментальных исследований, созданием системы единиц измерений величин, физических постоянных, разработкой новых методов измерения.
Законодательная метрология включает совокупность взаимосвязанных правил и норм, направленных на обеспечение единства измерений, соблюдение которых является обязательным и находится под контролем государства.
Прикладная метрология занимается вопросами практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии по подготовке, проведению и обработке результатов измерений.
В метрологии используются следующие основные понятия и их определения.
Величина – свойство объекта (процесса, явления и т.д.), которое может быть выделено и оценено (количественно или качественно) среди других его свойств.
Все величины можно разделить на физические и идеальные. Идеальные величины главным образом относятся к математике и являются обобщением (моделью) реальных объектов.
Физическая величина является характеристикой любого физического объекта (системы, явления или процесса).
Любая физическая величина имеет качественную и количественную характеристику
Формализованным отражением качественного различия измеряемых величин является их размерность. В соответствии с международным стандартом ИСО 31/0 размерность физической величины обозначают символом .
Количественной характеристикой физической величины служит её размер.
Размер физической величины следует отличать от её значения
Значение физической величины – это выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для неё единиц. Например, 0,001 км; 1 м; 100 см и 1000 мм – четыре значения представления одного и того же размера, выраженные в четырех разных единицах измерения.
Единица измерения – физическая величина фиксированного значения, которой присвоено числовое значение единицы, и применяемое для количественного выражения однородных с ней физических величин. Например, 1 м – единица измерения длинны; 1 кг – единица измерения массы и т.д.
Числовое значение физической величины – отвлеченное число, выражающее отношения значения физической величины к соответствующей единице измерения. Числовое значение показывает, во сколько единиц размер физической величины больше размера, принятого за единицу.
Например, если 
– значение некоторой физической величины, то оно может быть выражено через размер единиц измерения
и числовое значение
следующим образом
Данное равенство называют основным уравнением измерения
Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств2.
Погрешность измерения – разность между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины.
Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин, а погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.
Обеспечение единства измерений – одна из главных задач метрологии, которая может быть решена при соблюдении двух условий:
представление результата измерения в единых узаконенных единицах;
установление допускаемых погрешностей результатов измерений и пределов, за которые они не должны выходить при заданной вероятности.
Качество измерений – совокупность свойств измерений, обуславливающих соответствие средств, метода, методики, условий измерений и состояния единства измерений требованиям измерительной задачи.
Качество измерений характеризуется точностью, достоверностью, сходимостью и воспроизводимостью результатов, а также размером допускаемых погрешностей.
Точность измерений – характеристика, отражающая степень близости результатов измерений к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность соответствует малым погрешностям.
Достоверность измерений характеризует степень доверия к результатам измерений (Для того, чтобы результаты измерений были достоверными, их погрешности не должны выходить за установленные пределы).
Сходимость измерений – характеристика, отражающая близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью.
Наряду с термином сходимость в отечественных нормативных документах используют термин повторяемость.
Воспроизводимость измерений – характеристика, отражающая близость результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами, разными средствами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерений (температуре, давлению, влажности и др.).
На практике воспроизводимость и сходимость выступают как крайние случаи прецизионности.
Прецизионность – степень близости друг к другу независимых результатов измерений, полученных в конкретных регламентированных условиях.
studfiles.net
Количество просмотров публикации Теоретические основы метрологии - 185
История метрологии
МЕТРОЛОГИЯ
Метрология (от греч. ʼʼметроʼʼ – мера, ʼʼлогосʼʼ – учение) – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения единства и требуемой точности измерений.
Метрология как наука и область практической деятельности возникла в древние времена. Основой системы мер в древнерусской практике послужили древнеегипетские единицы измерений, а они, в свою очередь были заимствованы в древней Греции и Риме.
Наименование единиц и их размеры соответствовали возможности осуществления измерений “подручными” способами, не прибегая к специальным устройствам. Так, на Руси основными единицами длины были пядь, локоть. Позднее, когда появилась другая единица – аршин – пядь (1/4 аршина) постепенно вышла из употребления.
С XVIII в. в России стали применяться дюйм, заимствованный из Англии, а также английский фут. Особой русской мерой была сажень, равная трем локтям (152 см) и косая сажень (около 248 см).
Указом Петра I русские меры длины были согласованны с английскими, и это по существу – первая ступень гармонизации российской метрологии с европейской.
Метрическая система мер введена во Франции. Декретом, изданным 4 июля 1837, метрическая система была объявлена обязательной к применению во всех коммерческих сделках во Франции. Она постепенно вытеснила местные и национальные системы в других странах Европы и была законодательно признана как допустимая в Великобритании и США.
Метрическая ситема мер была допущена к применению в России (в необязательном порядке) законом от 4 июня 1899, проект которого был разработан Д. И. Менделеевым, и введена в качестве обязательной декретом СНК РСФСР от 14 сентября 1918, а для СССР - постановлением СНК СССР от 21 июля 1925.
С развитием науки и техники требовались новые измерения и новые единицы измерения, что стимулировало в свою очередь совершенствование фундаментальной и прикладной метрологии. Вместе с развитием фундаментальной и прикладной метрологии происходило становление законодательной метрологии.
Современная метрология включает три составляющие:
Фундаментальная метрология занимается вопросами фундаментальных исследований, созданием системы единиц измерений, физических постоянных, разработкой новых методов измерений.
Прикладная (практическая) метрология занимается вопросами практического применения в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований.
Законодательная метрология включает совокупность норм и правил, которые возводятся в ранг правовых положений. Разрабатывает и внедряет нормы и правила выполнения измерений, устанавливает требования, направленные на достижение единства измерений, порядок разработки и испытаний средств измерений, устанавливает термины и определения в области метрологии, единицы физических величин и правила их применения. Все эти нормы, правила и требования устанавливаются государственными стандартами ГСИ (Государственная система обеспечения единства измерений).
Основной объект метрологии – измерение.
Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем, с помощью специального технического средства; познавательный процесс, заключающийся в сравнении путем физического эксперимента данной ФВ с известной ФВ, принятой за единицу измерения.
Основное уравнение измерения:
Q = g · U, (1)
Где Q – числовое значение физической величины;
g – количество единиц измерения, содержащихся в измеряемой величине;
U – единица измерения.
Одна из главных задач метрологии – обеспечение единства измерений.
Единство измерений характеризует состояние измерений, когда их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности известны и не выходят за установленные пределы.
Классификация измерений
1) По способу получения информации:
− прямые – непосредственное сравнение физической величины с ее мерой. К примеру, определение длины предмета линейкой.
− косвенные – отличаются от прямых тем, что искомое значение величины устанавливают по результатам прямых измерений таких величин, которые связаны с искомой определенной зависимостью.
− совокупные – сопряжены с решением системы уравнений.
− совместные - ϶ᴛᴏ измерения двух или более неоднородных физических величин для определения зависимости между ними.
2) По характеру изменений измеряемой величины в процессе измерений:
− статистические – связаны с определением характеристик случайных процессов, звуковых сигналов, уровня шумов и т.д.
− динамические – связаны с такими величинами, которые в процессе измерений претерпевают те или иные изменения
− статические – имеют место тогда, когда измеряемая величина практич. постоянна.
3) По количеству измерительной информации:
− однократные - ϶ᴛᴏ одно измерение одной величины, ᴛ.ᴇ. число измерений равно числу измеряемых величин. Практическое применение такого вида измерений всегда сопряжено с большими погрешностями, в связи с этим следует проводить не менее трех однократных измерений и находить конечный результат как среднее арифметическое значение.
− многократные – обычно минимальное число измерений в данном случае больше трех. Преимущество – в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерения
4) По отношению к основным единицам:
− абсолютные – те, при которых используются прямое измерение одной (или нескольких) основной величины и физическая константа.
− относительные – базируются на установлении отношения измеряемой величины к однородной, применяемой в качестве единицы.
referatwork.ru
