Размерность физической величины
Метрология как деятельность
Характеристика метрологии, как деятельности
Метрология: область знаний и вид деятельности, связанные с измерениями.
Метрология: наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Объекты метрологии:
- единицы величин;
- средства измерений (СИ);
- эталоны;
- методики выполнения измерений.
Традиционным объектом метрологии являются физические величины (ФВ).
Предмет метрологии - извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью.
Средства метрологии - совокупность средств измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное использование.
Главный нормативный акт по ОЕИ является Федеральный закон РФ от 26.06.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений». Назначение - защита прав и законных интересов граждан, экономики, обороноспособности страны от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений.
Разделы метрологии:
а) теоретическая метрология занимается вопросами фундаментальных исследований, созданием системы единиц измерений, физических постоянных, разработкой новых методов измерения;
б) прикладная (практическая) метрология занимается вопросами практического применения в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований в рамках метрологии;
|
|
|
в) законодательная метрология включает совокупность взаимообусловленных правил и норм, направленных на обеспечение единства измерений, которые возводятся в ранг правовых положений (уполномоченными на то органами государственной власти), имеют обязательную силу и находятся под контролем государства.
Основные понятия и определения
Физическая величина (ФВ) — одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.
Единица ФВ - фиксированное значение величины, которое принято за единицу данной величины и применяется для количественного выражения однородных с ней величин.
Размер физической величины — это количественное содержание ФВ, присущая конкретному материальному объекту, системе, процессу или явлению.
Размерность ФВ – формализованное отражение качественного различия ФВ.
Эталон единицы ФВ: средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины, кратных или дольных ее значений с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины.
|
|
|
[ new ] Эталон единицы величины - техническое средство, предназначенное для воспроизведения, хранения и передачи единицы величины.
Измерение: нахождение значения ФВ опытным путем с помощью специальных технических средств.
[ new ] Измерение - совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины.
В метрологии, по существу, измерение является процессом нахождения физической величины опытным путем с помощью средств измерительной техники.
Основное уравнение измерений имеет вид:
, (2.1)
где 
— измеряемая физическая величина;
— её числовое представление в принятых единицах измерения физической величины ;
— принятая единица измерения физической величины .
Примеры
1 Напряжение электрической сети 220 В, т.е. числовое значение 
, за единицу измерения напряжения электрического тока принят 
. Тогда уравнение измерения напряжения электрической сети 
.
Но, если за единицу напряжения принять 
, то 
, т. е. при изменении размерности ФВ числовое значение ФВ изменилось 
, а размер ФВ не изменяется 
.
2 Длина отрезка прямой равна 10 см, т.е. числовое значение 
, за единицу измерения длины принят 
. Тогда уравнение измерения длины 
.
|
|
|
Но, если за единицу длины принять 
, то 
, т. е. при изменении размерности ФВ числовое значение ФВ изменилось 
, а размер ФВ не изменяется 
.
Функции измерений в народном хозяйстве:
а) учет продукции народного хозяйства, исчисляющейся по массе, длине, объему, расходу, мощности, энергии;
б) измерения, проводимые для контроля и регулирования технологических процессов (особенно в автоматизированных производствах) и для обеспечения нормального функционирования транспорта и связи;
в) измерения физических величин, технических параметров, состава и свойств веществ, проводимые при научных исследованиях, испытаниях и контроле продукции в различных отраслях народного хозяйства.
Средство измерения: техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу величины, размер которой принимается неизменным в пределах установленной погрешности в течение известного интервала времени.
[ new ] Средство измерений - техническое средство, предназначенное для измерений.
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.
[ new ] Единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в Российской Федерации единицах величин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы.
Условия обеспечения единства измерений (ОЕИ):
а) представление результатов измерений в узаконенных единицах, которые были бы одними и теми же всюду, где проводятся измерения и используются их результаты (в РФ узаконенными единицами являются единицы ФВ Международной системы единиц, принятой Генеральной конференцией по мерам и весам, рекомендованные Международной организацией законодательной метрологи);
б) погрешность измерений не превышает (с заданной вероятностью) установленных пределов (погрешности измерений СИ указывают в сопровождаемом его — свидетельстве, паспорте, ТУ и пр.; в стандартах на методы контроля (испытаний, измерений, анализа) обязательно указывают погрешности измерений для заданной вероятности).
Качество результатов измерений — это достоверность информации о качестве и количестве товара.
Метрологическая служба (МС) — совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.
[ new ] Метрологическая служба - юридическое лицо, подразделение юридического лица или объединение юридических лиц, либо работник (работники) юридического лица, либо индивидуальный предприниматель, либо подведомственная организация федерального органа исполнительной должностное лицо, выполняющие работы и (или) оказывающие услуги по обеспечению единства измерений и действующие на основании положения о метрологической службе.
Поверка средства измерений — совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы (или другими уполномоченными на то органами, организациями) с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим требованиям.
[ new ] Поверка средств измерений (далее также - поверка) - совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям.
Калибровка средства 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.
[ new ] Калибровка средств измерений - совокупность операций, выполняемых в целях определения действительных значений метрологических характеристик средств измерений.
В соответствии с определением из редактированного 102-ФЗ калибровка должна выполняться для любого СИ, поскольку СИ должно иметь установленные характеристики погрешности. Калибровка является необходимой технической процедурой как в сфере законодательной метрологии, так и вне ее.
Метод и методика измерений
ГОСТ Р 8.563-2009 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Методики (методы) измерений
Метод измерений (как процесс) – это способ решения измерительной задачи, характеризующийся теоретическим обоснованием и разработкой основных приемов применения СИ.
Метод измерений (как процедура) — прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей или шкалой в соответствии с реализованным принципом измерений.
Принцип измерений — физическое явление или эффект, положенный в основу измерений тем или иным средством измерений.
Методика (метод) измерений - совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными показателями точности.
Методика (выполнения) измерений (МВИ): установленная логическая последовательность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений в соответствии с принятым методом измерений.
Методика измерений включает в себя следующее:
- выбор метода измерений;
- выбор СИ (в том числе стандартных образцов), вспомогательных устройств, материалов и реактивов;
- соблюдение условий измерений;
- последовательность выполнения операций при подготовке и выполнении измерений;
- выбор способов обработки результатов измерений.
Результаты измерений
РМГ 29-2013 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения
Результат (измерения величины) получают при помощи того или иного СИ.
Значение ФВ бывает:
а) истинным;
б) действительным;
в) измеренным.
Истинное значение физической величины — это значение, идеально отражающее в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта.
Из-за несовершенства средств и методов измерений истинные значения величин практически получить нельзя. Их можно представить только теоретически. А значения величины, полученные при измерении, лишь в большей или меньшей степени приближаются к истинному значению.
Действительное значение физической величины — это значение величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.
Измеренное значение физической величины — это значение, полученное при измерении с применением конкретных методов и средств измерений.
Допускается в полученный результат измерений вводить поправки, тогда значение величины до и после введения поправки будет различным:
а) неисправленный результат измерения — значение ФВ, полученное при помощи СИ до введения поправок;
б) исправленный результат измерения — значение ФВ, полученное при помощи СИ и уточненное путем введения в него необходимых поправок.
Поправка - значение ФВ, вводимое в результат измерения с целью исключения систематической погрешности.
Характеристика качества измерений:
а) точность (результата) измерений –близость измеренного значения к истинному значению измеряемой величины;
б) правильность (измерений) - близость к нулю систематической погрешности измерений;
в) прецизионность (измерений) - близость между измеренными значениями величины, полученными при повторных измерениях для одного и того же или аналогичных объектов при заданных условиях (прецизионность измерений характеризует близость к нулю случайной погрешности измерений);
г) повторяемость измерений (сходимости измерений) - близость между измеренными значениями величины, полученными при повторных измерениях в следующих условиях:
- по одинаковой методике измерений;
- одними и теми же СИ и работниками;
- при одинаковых рабочих условиях и местоположении.
д) воспроизводимость (измерений) - близость между измеренными значениями величины, полученными при повторных измерениях в следующих условиях:
- по одинаковой методике измерений;
- разными СИ и работниками;
- при одинаковых рабочих условиях, но разном местоположении.
Размерность физической величины
Размерность ФВ – формализованное отражение качественного различия ФВ.
Размерность ФВ связана с двумя системами:
а) система ФВ - совокупность ФВ вместе с совокупностью уравнений, связывающих эти величины между собой;
б) система единиц ФВ - набор основных и производных единиц вместе с их кратными и дольными единицами, определенными в соответствии с установленными правилами.
2.5.1 Система ФВ
Величины, входящие в систему ФВ делят на два вида:
а) основные ФВ - условно выбранные в качестве независимых так, что никакая основная величина не может быть выражена через другие основные;
б) производные - величины системы ФВ, которые определяются через основные величины.
Каждой основной величине сопоставляется символ размерности в виде заглавной буквы латинского или греческого алфавита.
Международная система величин ISQ (англ. International System of Quantities) - система величин, основанная на семи основных величинах: длине, массе, времени, электрическом токе, термодинамической температуре, количестве вещества и силе света. Символы их размерностей приведены в таблице 2.1.
Международная система величин ISQ установлена в серии Международных стандартов ISO 80000 и IEC 80000 Величины и единицы.
Таблица 2.1
| Основная величина | Размерность | Основная величина | Размерность |
| 1 Длина | 
| 5 Термодинамическая температура |
|
| 2 Масса | 
| ||
| 3 Время | 
| 6 Количество вещества | 
|
| 4 Электрический ток | 
| 7 Сила света | 
|
Размерность физической величины — выражение, показывающее связь данной величины с основными величинами данной системы ФВ.
Обозначение размерности в соответствии с Международным словарем по метрологии: 
(англ. 
- мера, размерный).
Размерность ФВ записывается в виде произведения степеней сомножителей, соответствующих основным величинам, в котором численные коэффициенты опущены:
, (2.2)
где 
– размерность какой-либо ФВ 
;
, - размерности основных ФВ;
- показатели размерности, могут быть положительными, отрицательными или равными нулю, а также целыми или дробными числами.
Безразмерная ФВ – это ФВ все показатели размерности которой равны нулю (безразмерными являются все относительные величины и критерии подобия).
Примеры
1 Определить размерность скорости при равномерном движении:
, (2.3)
где 
— длина пути, пройденного телом за время 
.
Для того, чтобы определить размерность скорости, в данную формулу следует вместо длины пути и времени подставить их размерности:
. (2.4)
Дата добавления: 2020-11-29; просмотров: 129; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!