6

Лекция 2. Теоретические основы метрологии Метрология – научная основа измерений

В современной рыночной экономике конкурентоспособность выпускаемой продукции во многом определяет жизнеспособность предприятия. Один из главных факторов, влияющих на конкурентоспособность продукции, работ, услуг, - это их качество.

Качество – совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности.

Управление качеством не возможно без метрологии, стандартизации, взаимозаменяемости, технических измерений и сертификации (подтверждения соответствия).

Метрология – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Измерения – совокупность операций для нахождения численного значения измеряемой величины опытным путем с помощью средств измерений.

Метрология подразделяется на 4 раздела:

Теоретическая метрология – занимается созданием системы единиц измерений, физических постоянных, разрабатывает теоретические основы измерений и методики этих измерений.

Прикладная (практическая) метрология занимается практическим применением результатов теоретической метрологии.

Законодательная метрология включает совокупность правил и норм, направленных на обеспечение единства измерений; разрабатывает и представляет на утверждение в Госстандарт России все результаты теоретических решений.

Квалиметрия – это раздел метрологии, который занимается изучением измерений качества продукции.

Основными задачами метрологии являются:

• установление физических величин государственных эталонов и образцовых средств измерений;

• разработка теорий, терминов и методов, средств измерений и контроля;

• обеспечение единства измерений и образцовых средств измерений;

• разработка методов оценки погрешности и состояния средств измерений и контроля;

• разработка методов передачи информации от эталонов к образцовым средствам измерений и от них к рабочим.

Методы и средства обеспечения единства измерений

Единство измерений – состояние измерений, при котором обеспечивается достоверность измерений, а значение измеряемых величин выражаются в узаконенных единицах и по погрешности измерений не превышают установленных пределов (с заданной вероятностью).

Меры по обеспечению единства измерений:

1. Правовой мерой обеспечения единства измерений служит законодательная метрология – свод государственных актов и нормативно-технических документов различного уровня, регламентирующих метрологические правила, требования и нормы.

2. В организационном плане единство измерений обеспечивается Метрологической службой России, которая состоит из государственных и ведомственных служб, деятельность которых направлена на обеспечение единства измерений.

3. Технической базой обеспечения единства измерений служит система воспроизведения физических величин и передачи информации об их размерах всем средствам измерения в стране. Информация об этих единицах и их размерах содержится в ГОСТ 8.417-2002. Единицы величин.

Единицы измерения и системы единиц

Для обеспечения единства измерений единицы измерений устанавливаются по определенным правилам, а затем закрепляются законодательно.

Все единицы измерений подразделяются на основные и производные.

Системой единиц называется совокупность единиц измерения основных физических величин.

Общие правила построения физической системы единиц измерений:

1. Выбираются основные физические величины, которые отражают фундаментальные свойства окружающего нас мира.

2. Устанавливаются единицы этих основных физических величин. Для этого какому-либо размеру присваивается числовое значение равное единице. Выбор этого размера является произвольным и определяется из соображения удобства в использовании его в обиходе. Затем они закрепляются законодательно и после этого их называют основными единицами.

3. Устанавливаются единицы производных величин, которые потом будут называться производными единицами.

Например. Основные единицы: длина – единица длины – метр; время – единица – секунда. Производная единица – скорость - м/с.

Самая первая физическая система единиц была предложена в 1832 г. Гауссом. В этой системе основными единицами были миллиметр, миллиграмм, секунда. В дальнейшем по мере развития науки и техники различными учеными предлагались другие виды систем. Это тормозило развитие единства измерений в мире. В 1960 г. на ХI Генеральной конференции по мерам и весам была принята и узаконена международная система физических величин (система SI, СИ). На основе этой системы издан вышеуказанный ГОСТ. По этому ГОСТу установлено 7 основных величин, 2 дополнительных и множество производных.

Основные единицы:

Метр – (м, m) единица длины L

Килограмм – (кг, kg) единица массы m, равная массе международного прототипа килограмма.

Секунда – (с, s) единица времени t.

Ампер – (А) единица силы тока I.

Кельвин – (К) единица термодинамической температуры Т.

Моль – (mol, моль) единица количества вещества n.

Кандела – (cd, кд) единица силы света J.

Дополнительные единицы:

Радиан – (rad, рад) единица плоского угла.

Стерадиан – (srad, ср) единица телесного угла.

Некоторым из основных и производных величин даны названия в честь великих ученых (Ом, Герц, Тесла, Ньютон и т.д.).

Кратные и дольные единицы образуются с помощью приставок или множителей.

Таблица приставок

Кратные				Дольные
Множители	Наименование	Приставка		Множители	Наименование	Приставка
		международное	русское			международное	русское
10^18	экса	Е	(Э)	10^-1	деци	d	(д)
10^15	пета	Р	(П)	10^-2	санти	s	(с)
10^12	тера	Т	(Т)	10^-3	милли	m	(м)
10^9	гига	G	(Г)	10^-6	микро	μ (мю)	(мк)
10^6	мега	М	(М)	10^-9	нано	n	(н)
10^3	кило	k	(к)	10^-12	пико	p	(п)
10^2	гекто	h	(г)	10^-15	фемто	f	(ф)
10^1	дека	da	(да)	10^-18	атто	a	(а)

Существуют специальные правила, по которым образуются кратные и дольные приставки. Основные из этих правил:

1. К исходной единице не допускается присоединение двух или более приставок.

Например: микропикофарад – неправильно; пикофарад – правильно.

2. К единице, образованной произведением или отношением единиц, присоединяют приставку только по наименованию первой единицы.

Например: для единицы – паскаль-секунда на метр (Па·с/м)

паскаль-килосекунда на метр (Па·кс/м) – неправильно;

килопаскаль-секунда на метр (кПа·с/м) – правильно.

3. Кратные и дольные единицы выбирают таким образом, чтобы числовое значение измеряемой величины было в диапазоне от 0,1 до 1000.

Например: 7,5·10^-5м = 75мкм =75000нм = 0,075мм. Выберем 75мкм, так как в других случаях числовое значение выходит за пределы рекомендуемого диапазона.

4. Приставку или ее обозначение пишут слитно с наименованием единицы или ее обозначением.

Например: дециметр (дм) – правильно.