Основні терміни і визначення в галузі метрології.
Лекція 1. ОСНОВИ МЕТРОЛОГІЇ
Загальні відомості про метрологію та історію її розвитку
Сьогодні метрологія дедалі більше перетворюється на базову дисципліну, й це при тому, що вона лише недавно почала сприйматись як наука взагалі. Донедавна "вимірювання" вважали зібранням правил поведінки під час набування відомостей щодо об'єктів та явищ. Наукою ці правила стали після доповнення їх узагальненою моделлю процедур та приладів й описання їх символами логіки та математики.
З давніх часів вимірювання було частиною практичних процедур, зокрема купівлі-продажу. За всіх суспільних укладів влада завжди була зацікавлена у встановленні та збереженні метрологічних мір - взірців. Наприклад, у єгиптян міри зберігалися у храмах, у римлян - в Капітолії. Поступово міри ставали атрибутом влади. Пошук усереднених мір призводив до таких курйозів, яким, наприклад, у середньовічній Німеччині стала міра довжини. Нею вважали середню довжину стопи 16 чоловіків, що виходили із храму за певний проміжок часу. Цей метод сам по собі цікавий тим, що ознаменував зародження ідей мір статистичних. Сьогодні базисом цих мір вибрано атомні процеси, тобто процеси, що відбуваються всередині атома як системи.
Значно молодшою від використання вимірювань вважається теорія метрології. Розрізняють її дві тенденції. Перша зумовлена застосуванням точних вимірювань у галузях науки й техніки, відмінних від метрології. Вона стосується теорії похибок результатів вимірювань, що розвинулась в другій половині XIX століття. Інша стосується узагальненого логічного та математичного описання вимірювання з урахуванням вимірювального обладнання. Тут перша фундаментальна праця Campbell (1928) нині доповнена значною мірою розглядом стохастичних процесів вимірювання.
|
|
|
Пізнання довкілля є метою науки, як і метою техніки вважається використання вивчених наукою явищ для покращання повсякденного буття, так і для створення нових засобів, які сприятимуть подальшому прогресу науки.
Знання – це перевірений практикою результат пізнання дійсності, адекватне її відбиття у свідомості людини. Процес руху людської думки від незнання до знання називають пізнанням, в основі якого лежить відтворення у свідомості людини об´єктивної реальності. Пізнання полягає у взаємодії суб´єкта й об´єкта, результатом якого є нове знання про світ, відображення об´єктивної дійсності в свідомості людини в процесі її практичної діяльності.
Людські пізнання спрямовані на досягнення достовірних знань, що відображають дійсність. Ці знання існують у вигляді законів науки, теоретичних положень, висновків, вчень, підтверджених практикою.
|
|
|
В загальному випадку наукові знання можуть бути:
Відносні – відзначаються неповнотою відповідності образу і об´єкту;
Абсолютні – дають повне, вичерпне відтворення узагальнених уявлень про об´єкт, що забезпечує абсолютну відповідність образу і об´єкту в певний період пізнання;
Апріорні - ті, що не грунтуються на досвіді, передують йому і вказують шлях здобуття наукових знань.
Відомості про довкілля доходять до свідомості людини через спостереження за допомогою рецепторів, які, поглинаючи енергію оптичних, акустичних та теплових полів, зумовлюють проходження до спинного чи головного мозку людини електричних імпульсів. Однак чутливість рецепторів органів чуття людини в сьогоднішньому техногенному світі часто є недостатньою. Підвищення чутливості пізнання явищ навколишнього світу сьогодні здійснюється за допомогою сенсорів, які побудовані на основі різноманітних фізичних властивостей та явищ. Пізнання явищ навколишнього світу за допомогою спеціальних технічних пристроїв – засобів вимірювань – є процесами вимірювань.
Галузь науки яка вивчає процеси дослідження явищ оточуючого світу за допомогою засобів вимірювальної техніки називається метрологією.
|
|
|
Метрологія - наука про вимірювання, методи і засоби забезпечення їх єдності та способи досягнення потрібної точності. Вимірювання - знаходження значень фізичних величин експериментальним шляхом. Фізична величина - будь-яка властивість матеріального об'єкту, яку можна кількісно визначити. Єдність вимірювань - такий стан вимірювань коли фізичні величини виражені в узаконених одиницях, а значення їх похибок відомі з заданою імовірністю. Метрологія поділяється на теоретичну, прикладну і законодавчу. Теоретична - вирішує загальні наукові проблеми вимірювань. Предметом прикладної метрології є практичне застосування положень теоретичної метрології. Законодавча - полягає у встановленні та контролі за дотриманням спеціальних вимог і правил для забезпечення єдності і потрібної точності вимірювань.
Названі три розділи є взаємопов'язані і мають на меті вирішення ряду завдань, найважливіші серед яких є:
- опрацювання загальної теорії вимірювань;
- розробка теорії певних окремих видів вимірювань;
- розробка теорії фізичних величин, одиниць і систем фізичних величин;
- розробка теорії похибок;
|
|
|
- визначення фізичних констант і стандартних довідкових даних про властивості речовин і матеріалів;
- розробка еталонів і стандартних зразків;
- розробка засобів вимірювання;
- забезпечення правильної експлуатації засобів вимірювальної техніки;
- відтворення розмірів одиниць з допомогою еталонів і передавання їх усім іншим засобам вимірювання;
- нормування метрологічних характеристик засобів вимірювання;
- нормування стандартних вимірювальних процесів і методик виконання вимірювань;
- метрологічний нагляд за засобами вимірювання і правильністю їх застосування.
Порівнюючи окремі завдання можна розрізнити, які з них більше чи менше відповідають окремим трьом розділам метрології, але ніколи їх не можна віднести тільки до одного з них. Однак треба зазначити, що функції прикладної і законодавчої метрологій завжди підпорядковані положенням теоретичної. В свою чергу, положення теоретичної метрології знаходять практичну перевірку при реалізації функцій прикладної та законодавчої метрологій.
Метрологія вважається сполучною ланкою поміж реальними об'єктами та свідомістю спостерігача, що фіксує та пояснює їх з суб'єктивного боку, причому так, щоб ці образи були однаковими у свідомості інших осіб, що, можливо, не спостерігали цих об'єктів. Для цього вони мають бути описані символами логіки чи математики, які однаково сприймають й розуміють всі спостерігачі.
Дуже часто одержання результату вимірювання є кінцевою метою процесу вимірювання. Але в окремих випадках вимірювання є складовою частиною ширшого процесу керування об'єктом, коли вимірювальний сигнал використовують для регулювання об'єктів і процесів.
Основні терміни і визначення в галузі метрології.
Метрологія оперує рядом термінів, що встановлені ДСТУ 2681-94 «Метрологія. Терміни та визначення». Цей стандарт встановлює обов'язкові для використання терміни у всіх видах нормативної документації, науково-технічній, навчально-методичній літературі, що належить до метрології та метрологічного забезпечення, а також робіт зі стандартизації або при використанні результатів цих робіт, включаючи програмні засоби для комп'ютерних систем.
Наведемо характеристику найбільш уживаних з стандартизованих термінів:
фізична величина - властивість, спільна в якісному відношенні для багатьох матеріальних об'єктів та індивідуальна в кількісному відношенні для кожного з них;
розмір (фізичної) величини - кількісний вміст фізичної величини в даному об'єкті;
значення (фізичної) величини - відображення фізичної величини у вигляді числового значення величини із позначенням її одиниці;
істинне значення (фізичної величини) - значення фізичної величини, яке ідеально відображало б певну властивість об'єкта;
умовно істинне значення (фізичної величини) - значення фізичної величини, знайдене експериментальним шляхом і настільки наближене до істинного значення, що його можна використати замість істинного для даної мети (дійсне значення);
система (фізичних) величин - сукупність взаємопов'язаних фізичних величин, в якій декілька величин приймають за незалежні, а інші визначають як залежні від них;
основна (фізична) величина - фізична величина, що входить до системи фізичних величин і прийнята за незалежну від інших величин цієї системи;
похідна (фізична) величина - фізична величина, що входить до системи величин та визначається через основні величини цієї системи;
розмірність фізичної величини - вираз, що відображає її зв'язок із основними величинами системи;
одиниця (фізичної) величини - фізична величина певного розміру, прийнята за угодою для кількісного відображення однорідних з нею величин;
числове значення (фізичної) величини - число, що дорівнює відношенню розміру фізичної величини, що вимірюється, до розміру одиниці цієї фізичної величини чи кратної одиниці;
вимірювання - відображення вимірюваних величин їх значеннями шляхом експерименту та обчислень за допомогою спеціальних технічних засобів;
пряме вимірювання - вимірювання однієї величини, значення якої знаходять безпосередньо без перетворення її роду та використання відомих залежностей;
непряме вимірювання - вимірювання, у якому значення однієї чи кількох вимірюваних величин знаходять після перетворення ряду величини чи обчислення за відомими залежностями їх від декількох величин аргументів, що вимірюються прямо;
опосередковане вимірювання - непряме вимірювання однієї величини з перетворенням її роду чи обчисленнями за результатами вимірювань інших величин, з якими вимірювана величина пов'язана явною функціональною залежністю;
сукупне вимірювання - непряме вимірювання, у якому значення кількох одночасно вимірюваних однорідних величин отримують розв'язанням рівнянь, що пов'язують різне сполучення цих величин, які вимірюються прямо чи опосередковано;
сумісне вимірювання - непряме вимірювання, у якому значення кількох одночасно вимірюваних різнорідних величин отримують розв'язанням рівнянь, які пов'язують їх з іншими величинами, що вимірюються прямо чи опосередковано;
абсолютна похибка (вимірювання) - різниця між результатом вимірювання та умовно істинним значенням вимірюваної величини ;
відносна похибка - відношення абсолютної похибки вимірювання до умовно істинного значення вимірюваної величини;
систематична похибка (вимірювання [засобу вимірювальної техніки]) - складова похибки, що залишається сталою або прогнозовано змінюється у ряді вимірювань тієї самої величини;
випадкова похибка (вимірювання [засобу вимірювальної техніки]) - складова похибки, що непрогнозовано змінюється в ряді вимірювань тієї самої величини;
методична похибка (вимірювання) - складова похибки вимірювання, що зумовлена неадекватністю об'єкта вимірювання та його моделі, принятої при вимірюванні;
інструментальна похибка (вимірювання) - складова похибки вимірювання, зумовлена властивостями засобів вимірювальної техніки;
точність вимірювання - головна характеристика якості вимірювання, що відображає близькість результату вимірювання до істинного значення вимірюваної величини;
засіб вимірювальної техніки - технічний засіб, що застосовується під час вимірювань і має нормовані метрологічні характеристики;
міра (величини) - вимірювальний пристрій, що реалізує відтворення й збереження фізичної величини за, даного значення;
вимірювальний прилад - засіб вимірювань, у якому створюється візуальний сигнал вимірювальної інформації;
метрологічні характеристики - характеристики засобів вимірювань, що нормуються для визначення результату вимірювання та його похибок;
клас точності (засобу вимірювальної техніки [засобу вимірювань]) - узагальнена характеристика засобу вимірювань, що визначається межами його допустимих основної і додаткових похибок, а також іншими характеристиками, що впливають на його точність;
еталон (одиниці фізичної величини) - засіб вимірювальної техніки, що забезпечує відтворення й збереження одиниці фізичної величини та передавання її розміру відповідним засобам, що стоять нижче за повірочною схемою, офіційно затверджений як еталон;
первинний еталон - еталон, що забезпечує відтворення й зберігання одиниці фізичної величини з найвищою в країні (у порівнянні з іншими еталонами) точністю;
робочий еталон - еталон, призначений для передавання розміру фізичної величини засобам вимірювальної техніки;
метрологічна служба - мережа організацій, окрема організація або окремий підрозділ, на які покладена відповідальність за забезпечення єдності вимірювань у закріпленій за ними сфері діяльності;
метрологічне забезпечення - встановлення й застосування метрологічних норм і правил, а також розроблення, виготовлення та застосування технічних засобів, необхідних для забезпечення єдності й потрібної точності вимірювань;
повірка засобів вимірювальної техніки - визначення похибок засобів вимірювальної техніки та встановлення придатності їх до застосування.
Усі матеріали наступних питань базуються на правильному розумінні термінів. Тому в тих місцях, де описані терміни часто вживаються, в контексті питання повторюється їх визначення, що дає змогу швидко зорієнтуватися та зберегти цілісність викладеного матеріалу.
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 333; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!