6.1.3 Объекты метрологии. Основные понятия и определения. Шкалы физических величин

Основные понятия, которыми оперирует метрология, следующие: физическая величина, единица физической величины, система единиц, размерность физической величины, шкала физической величины, измерение физической величины, результат измерения, качество измерения. погрешность измерения, средство измерения, класс точности средства измерения, погрешность средства измерения и т. д.

Физические величины. Физическими величинами называются общепринятые или установленные законодательным путем характеристики (меры) различных свойств, общих в качественном отношении для многих физических объектов (физических систем, их состояний и происходящих в них процессов), но в количественном отношении индивидуальных для каждого из них.

Истинное значение физической величины - значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину

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

Единица физической величины - физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение равное единице и применяемое для количественного выражения однородных физических величин (например, 1 м - единица длины, 1 с - единица времени).

Воспроизведение единиц осуществляется национальными метрологическими лабораториями . Размер единиц •хранится образцовыми и рабочими эталонами или средствами измерений.

Совокупность единиц измерения основных и производных величин называется системой единиц.

Размер физической величины — количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу. Получение информации о размере является содержанием любого измерения. Простейший способ получения такой информации, который позволяет составить представление о размере, это сравнение его с другим по принципу “больше-меньше”.

Шкала физической величины - упорядоченная последовательность значений физической величины, принятая по соглашению на основании точных измерений. Для измерений используются следующие виды шкал: шкала порядка, шкала интервалов, шкала отношений.

Расстановка размеров в порядке их возрастания или убывания с целью получения информации по шкале называется ранжированием. Расположенные в порядке возрастания или убывания размеры измеряемых величин образуют шкалу порядка. Для облегчения измерений по шкале порядка некоторые точки на ней можно зафиксировать в качестве опорных (реперных). Например, знания измеряют по реперной шкале: отлично, хорошо, удовлетворительно, неудовлетворительно. Точками шкалы могут быть цифры, баллы и так далее. Недостатком реперных шкал являются неопределенность интервалов. Поэтому баллы нельзя складывать, перемножать, делить.

Более совершенными являются шкалы, составленные из строго определенных интервалов. Например, год, час, минута, секунда. Такая шкала называется шкалой интервалов. По шкале интервалов можно судить насколько один размер больше другого, то есть на шкале интервалов можно производить математические действия сложения, вычитания.

Если в качестве реперной точки взять такую точку, где размер равен нулю, то по такой шкале можно отсчитывать абсолютное значение размера и определять не только на сколько, но и во сколько раз он больше или меньше. Эта шкала называется шкалой отношений. Так международная практическая температурная шкала состоит из ряда наиболее точно воспроизводимых основных реперных точек. Реперными точками являются, например, тройная точка воды 273,16 К (0,01° С), точка кипения воды 373,15 К (100.00° С), точка затвердевания олова 505,1181 К (231,9681° С) и так далее.

Таким образом, значение измеряемой величины определяется ее числовым значением и некоторым размером, принятым за единицу измерения. Увеличение или уменьшение размера влечет изменение числового значения.