Раздел 1.

МЕТРОЛОГИЯ – НАУКА ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ. Международная система единиц физическИХ величин

ЛЕКЦИЯ 1. ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ

1. Предмет и задачи метрологии

Метрология — наука об измерениях, об обеспечении их единства, о методах и средствах достижения требуемой точности. Метрология является теоретической основой измерительной техники.

Для выполнения измерений используется измерительная тех­ника, начиная от простейших измерительных средств и кончая сложными измерительными комплексами, позволяющими измерять физические величины с наивысшей точностью.

Точные измерения неоднократно позволяли делать фундаментальные открытия. Повышение точности, расширение диапазонов измерений, повышение быстродействия измерительной аппаратуры позволяют измерять то, что ранее было неизмеримо, и стимулировать появление и развитие новых направлений в науке и технике. В свою очередь, решение научных проблем часто открывает новые пути совершенствования измерений. Оценивая роль метрологии в научно-техническом прогрессе, можно сказать, что чем крупнее научная и техническая проблема, тем большую роль в ее решении играет метрология.

В строительстве, начиная с производства строительных мате­риалов и кончая возведением зданий и сооружений, используются измерения различных видов. Измеряют массу и плотность, силу и давление, температуру, параметры электрического тока и другие физические величины. Для измерения основных физических величин используют стандартные измерительные средства с известными метрологическими характеристиками и отработанной организацией поверочных работ. Применяемые измерительные средства имеют, как правило, некоторый запас по точности, т. е. погрешность измерения в 5... 10, а иногда в 20...30 раз меньше, чем заданный допуск на измеряемый параметр.

При определении наиболее ответственных функциональных параметров, например прочности бетона при разрушении контрольных кубов, учитываются возможные отклонения от значений, полученных при испытании.

Область технологического рассеивания результатов здесь изу­чена хорошо.

Погрешность стандартного измерительного средства (пресса) ничтожно мала по сравнению с рассеиванием, связанным с нео­днородностью материала, и не учитывается при расчете гаранти­рованной прочности.

2. Основные метрологические параметры и термины.

1. Физическая величина.

Термин — слово, имеющее специализированное точно ограниченное научное значение. При этом в разных отраслях один и тот же термин может иметь различные значения. Поскольку метрология граничит со всеми отраслями, вопросам терминологии уделяется особое внимание. Установление единства понимания и толкования наиболее общих терминов позволяет избежать ошибок и искажений терминологического характера.

Физическая величина — свойство, общее в качественном отно­шении для многих физических объектов (физических систем, их состояний и происходящих в них процессов), но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Так, все физические тела имеют массу, длину, температуру, но у каждого из них размеры этих физических величин различны. Часто термином «величина» пытаются выразить размер или значение физической величины. Например, говорят: «величина давления», «ве­личина скорости», что, конечно, неправильно.

Следует понимать также, что термин «величина» применим только в отношении тех свойств, которые можно оценить количественно. Вместе с тем термин «физическая величина» шире, чем термин «измеряемая величина». В настоящее время под измеряемой величиной понимается параметр или функционал параметра модели объекта измерений, отражающий то его свойство, количественную оценку которого необходимо получить в результате измерения. Измеряемая величина всегда имеет размерность определенной физической величины, но представляет собой не­которую ее конкретизацию, обусловленную поставленной целью измерения.

Единица физической величины — размер физической величины, которому по определению придано значение, равное единице. Единица физической величины — такое ее значение, которое принимают за основание для сравнения с ним физических вели­чин того же рода при их количественной оценке.

При количественной оценке той или другой физической величины следует употреблять термин «размер». Например: размер давления, размер скорости.

Значение физической величины — выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для ее единиц. Отвлеченное число, входящее в значение величины, называется числовым значением.