Главная страница
Навигация по странице:

  • Терминология

  • Д.И.Менделеев и метрология 8 февраля 2009 г. исполнилось 175 лет со дня рождения великого русского ученого и государственного деятеля Дмитрия Ивановича Менделеева

  • Он создал русскую метрологическую школу и положил начало профессиональной подготовке кадров метрологов . Роль измерений и значение метрологии

  • Качество результатов измерений

  • Теоретическая метрология

  • Прикладная (практическая) метрология

  • Законодательная метрология

  • Характеристика объектов измерений Основным объектом измерения в метрологии являются физические величины.

  • Понятие видов и методов измерений Цель измерения

  • Лекции Метрология. Терминология, используемая в метрологии, приведена в Законе "Об обеспечении единства измерений" средство измерений


    Скачать 0.69 Mb.
    НазваниеТерминология, используемая в метрологии, приведена в Законе "Об обеспечении единства измерений" средство измерений
    АнкорЛекции Метрология.pdf
    Дата11.02.2018
    Размер0.69 Mb.
    Формат файлаpdf
    Имя файлаЛекции Метрология.pdf
    ТипДокументы
    #12596
    страница1 из 12
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

    Ι.Метрология
    Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
    Терминология, используемая в метрологии, приведена в Законе "Об обеспечении единства измерений":

    средство измерений - техническое устройство, предназначенное для измерений;

    единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью;

    поверка средства измерений - совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами, организациями) с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим 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;

    сертификат об утверждении типа средств измерений - документ, выдаваемый уполномоченным на то государственным органом, удостоверяющий, что данный тип средств измерений утвержден в порядке, предусмотренном действующим законодательством, и соответствует установленным требованиям;

    аккредитация на право поверки средств измерений - официальное признание уполномоченным на то государственным органом полномочий на выполнение поверочных работ;

    эталон единицы величины - средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины (или кратных либо дольных значений единицы величины) с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины;

    государственный эталон единицы величины - эталон единицы величины, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории Российской Федерации;

    нормативные документы по обеспечению единства измерений - государственные стандарты, применяемые в установленном порядке международные (региональные) стандарты, правила, положения, инструкции и рекомендации;

    метрологический контроль и надзор - деятельность, осуществляемая органом государственной метрологической службы (государственный метрологический контроль и надзор) или метрологической службой
    юридического лица в целях проверки соблюдения установленных метрологических правил и норм;

    метрологическая служба - совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.
    История метрологии
    Метрология как область практической деятельности зародилась в древности. На всем пути развития человеческого общества измерения были основой отношений людей между собой, с окружающими предметами, природой. При этом вырабатывались единые представления о размерах, формах, свойствах предметов и явлений, а также правила и способы их сопоставления
    Наименования единиц измерения и их размеры появлялись в давние времена чаще всего в соответствии с возможностью применения единиц и их размеров без специальных устройств, т.е. создавались с ориентацией на те единицы, что были
    «под руками и ногами». В России в качестве единиц длины были «пядь»,
    «локоть».
    В начале 1840 г. во Франции была введена метрическая система мер. Значимость метрической системы глубоко оценил Д.И. Менделеев. В 1867 г. с трибуны съезда русских естествоиспытателей он выступил с призывом содействовать подготовке метрической реформы в России. По его инициативе Петербургская академия наук предложила учредить международную организацию, которая обеспечивала бы единообразие средств измерений в международном масштабе. Это предложение получило одобрение, и в 1875 году на Дипломатической метрологической конференции, проведенной в Париже, в которой участвовали 17 государств (в том числе Россия), была принята Метрическая конвенция.
    По мере унификации единиц измерений во многих государствах вводились законодательные нормы, которые защищали покупателей от недобросовестности производителей и распространителей товаров и услуг. В России в XVI в. контролеры (целовальники) на рынках разыскивали и отбирали старые
    (неофициальные) меры. За пользование ими налагали большой штраф и даже заключали виновных в тюрьму.
    Еще больше усилился надзор за мерами в XVII веке. Им занимались таможни,
    «кружечные дворы». В Москве действовали Померная изба и Большая таможня.
    Померная изба проводила периодическую («как год минет») поверку мер и изымала неправильные («воровские») меры.
    В Наказе царя Федора Алексеевича Большой Московской таможне о сборе таможенных пошлин (1681 г.) говорилось, что за найденные у торговцев воровские меры определялась конфискация товаров и ссылка с семьей.

    Решительный и жесткий характер Петра I проявился в его Наказе «О сборе в
    Московской Большой таможне пошлин» (1698 г.): «за найденные непрямые, воровские весы лавки опечатать, товары отобрать и семьей сослать». Он же в
    Уставе воинских артикулов (1716 г.) писал: «Наказание за обмер и обвес — возвратить добро втрое, взимать штраф, подвергнуть телесному наказанию».
    В 1745 г. публикуется Указ сенатский о рассылке из камер-коллегии во все города заклейменных мер для хлеба и о взыскании штрафа с того, у кого окажутся неуказанные меры.
    В 1858 г. Елизавета Петровна повелела: «Сделать аршины железные верные и с обеих концов заклейменные так, чтобы ни урезать, ни упиловать невозможно было».
    Долгое время метрология была в основном описательной наукой о различных мерах и соотношениях между ними. Но в процессе развития общества роль измерений возрастала, и с конца прошлого века благодаря прогрессу физики метрология поднялась на качественно новый уровень. Большую роль в становлении метрологии в России сыграл Д.И. Менделеев, руководивший отечественной метрологией в период с 1892 по 1907 г. «Наука начинается... с тех пор, как начинают измерять», — в этом научном кредо великого ученого выражен, по существу, важнейший принцип развития науки, который не утратил актуальности и в современных условиях.
    Развитие естественных наук привело к появлению все новых и новых средств измерений (СИ), а они, в свою очередь, стимулировали развитие наук, становясь все более мощным средством исследования. Так, повышение точности измерений плотности воды привело в 1932 г. к открытию тяжелого изотопа водорода — дейтерия. Подобных примеров, которые подтверждают роль измерений как инструмента познания, — множество. Здесь уместно привести высказывание крупнейшего русского физика и электротехника Б.С. Якоби: «Искусство измерений является могущественным оружием, созданным человеческим разумом для проникновения в законы природы и подчинения ее сил нашему господству».
    Д.И.Менделеев и метрология
    8 февраля 2009 г. исполнилось 175 лет со дня рождения великого русского
    ученого и государственного деятеля Дмитрия Ивановича Менделеева. Вся его многогранная научная деятельность была направлена на укрепление и развитие
    Российского государства: науки, образования, промышленности, торговли. В своей записной книжке он писал: «Я... старался и пока могу буду стараться... дать плодотворное, промышленно-реальное дело своей стране в уверенности, что политика, устройство, образование и даже оборона страны ныне без развития промышленности не мыслимы... 'Науки и промышленность — вот мои мечты».

    Д.И. Менделеев внес фундаментальный вклад в развитие отечественной и
    мировой метрологии. В 1892 г. он возглавил первое государственное метрологическое учреждение России — Депо образцовых мер и весов, преобразовав его в уникальный научно-исследовательский центр мирового значения — Главную палату мер и весов (в настоящее время Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И.Менделеева).
    Гениальностъ Д.И.Менделеева проявилась здесь в полной мере, именно в том, что еще на рубеже XIX—XX веков он понял характер внутренней связи между состоянием метрологии и уровнем развития науки и промышленности.
    В результате проведенной им Метрологической реформы впервые в Российском
    государстве была создана инфраструктура обеспечения единства измерений, научные, правовые и организационные основы которой не потеряли своего значения до настоящего времени.
    Д.И.Менделеев разработал общую методологию проведения метрологических исследований, внедрил в отечественные метрологические исследования фирменный менделеевский стиль, заключающийся в предварительном глубоком изучении объекта исследования, исключительной тщательности постановки эксперимента, детальном изучении всех источников погрешностей, обязательном внедрении результатов исследований в практику. Он создал русскую
    метрологическую школу и положил начало профессиональной подготовке
    кадров метрологов.
    Роль измерений и значение метрологии
    Можно выделить три главные функции измерений в народном хозяйстве:

    учет продукции народного хозяйства, исчисляющейся по массе, длине, объему, расходу, мощности, энергии;

    измерения, проводимые для контроля и регулирования технологических процессов (особенно в автоматизированных производствах) и для обеспечения нормального функционирования транспорта и связи;

    измерения физических величин, технических параметров, состава и свойств веществ, проводимые при научных исследованиях, испытаниях и контроле продукции в различных отраслях народного хозяйства.
    От качества СИ зависит эффективность выполнения указанных функций.
    Повышение точности измерений позволяет определить недостатки тех или иных технологических процессов и устранить эти недостатки. Все это в конечном счете приводит к повышению качества продукции, экономии энергетических и тепловых ресурсов, а также сырья и материалов.
    Например, известно, что урожайность сельскохозяйственных культур в значительной мере зависит от оптимального и заранее устанавливаемого
    количества вносимых в почву удобрений и расхода воды при поливе и, следовательно, от точности измерений массы удобрений и расхода воды.
    Повышение технического ресурса подшипников на 40% — результат внедрения эталона отклонения от круглости, а эталон шероховатости позволяет сэкономить 1 кг краски на каждую тонну отливки при ее окраске.
    В нашей стране ежедневно производится около 200 млрд измерений, свыше 4 млн человек считают измерения своей профессией. Доля затрат на измерения составляет 10—15% затрат общественного труда, а в отраслях промышленности, производящих сложную технику (электротехника, станкостроение и др.), она достигает 50—70%.
    Качество результатов измерений — это достоверность информации о качестве и количестве товара. По этой причине метрологическое обеспечение технического регулирования предупреждает действия, вводящие в заблуждение приобретателей.
    Поэтому в каждом техническом регламенте должны быть указаны минимально необходимые требования по обеспечению единства измерений.
    Таким образом, измерения являются важнейшим инструментом познания объектов и явлений окружающего мира и играют огромную роль в развитии народного хозяйства.
    Повышение качества измерений и успешное внедрение новых методов измерений зависят от уровня развития метрологии как науки.
    Метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Метрологию подразделяют на теоретическую, прикладную и законодательную.
    Теоретическая метрология занимается вопросами фундаментальных исследований, созданием системы единиц измерений, физических постоянных, разработкой новых методов измерения.
    Прикладная (практическая) метрология занимается вопросами практического применения в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований в рамках метрологии.
    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.
    Характеристика объектов измерений
    Основным объектом измерения в метрологии являются физические величины..

    Физическая величина (краткая форма термина — «величина») применяется для описания материальных систем и объектов (явлений, процессов и т.п.), изучаемых в любых науках (физике, химии и др.). Cуществуют основные и производные величины. В качестве основных выбирают величины, которые характеризуют фундаментальные свойства материального мира. Механика базируется на трех основных величинах, теплотехника — на четырех, физика — на семи. ГОСТ 8.417 устанавливает семь основных физических величин — длина, масса, время, термодинамическая температура, количество вещества, сила света, сила электрического тока, с помощью которых создается все многообразие производных физических величин и обеспечивается описание любых свойств физических объектов и явлений.
    Измеряемые величины имеют качественную и количественную характеристики.
    Формализованным отражением качественного различия измеряемых величин является их размерность. Согласно международному стандарту ИСО размерность обозначается символом dim. Размерность основных величин — длины, массы и времени — обозначается соответствующими заглавными буквами: dim l = L; dim m = М; dim t = Т.
    Каждый показатель размерности может быть положительным или отрицательным, целым или дробным, нулем. Если все показатели размерности равны нулю, то величина называется безразмерной. Она может быть относительной, определяемой как отношение одноименных величин (например, относительная диэлектрическая проницаемость), и логарифмической, определяемой как логарифм относительной величины (например, логарифм отношения мощностей или напряжений).
    Количественной характеристикой измеряемой величины служит ее размер.
    Получение информации о размере физической или нефизической величины является содержанием любого измерения.
    Простейший способ получения информации, который позволяет составить некоторое представление о размере измеряемой величины, заключается в сравнении его с другим по принципу «что больше (меньше)?» или «что лучше
    (хуже)?» При этом число сравниваемых между собой размеров может быть достаточно большим. Расположенные в порядке возрастания или убывания размеры измеряемых величин образуют шкалы порядка. Операция расстановки размеров в порядке их возрастания или убывания с целью получения измерительной информации по шкале порядка называется ранжированием. Для обеспечения измерений по шкале порядка некоторые точки на ней можно зафиксировать в качестве опорных (реперных). Точкам шкалы могут быть присвоены цифры, часто называемые баллами. Знания, например, оценивают по четырехбалльной реперной шкале, имеющей следующий вид: неудовлетворительно, удовлетворительно, хорошо, отлично. По реперным шкалам
    измеряются твердость минералов, чувствительность пленок и другие величины
    (интенсивность землетрясений измеряется по двенадцатибалльной шкале, называемой международной сейсмической шкалой).
    Недостатком реперных шкал является неопределенность интервалов между реперными точками. Например, по шкале твердости, в которой одна крайняя точка соответствует наиболее твердому минералу — алмазу, а другая наиболее мягкому
    — тальку, нельзя сделать заключение о соотношении эталонных материалов по твердости.
    Наиболее совершенной является шкала отношений. Примером ее может служить температурная шкала Кельвина. В ней за начало отсчета принят абсолютный нуль температуры, при котором прекращается тепловое движение молекул; более низкой температуры быть не может. Второй реперной точкой служит температура таяния льда. По шкале Цельсия интервал между этими реперами равен 273,16°С.
    По шкале отношений можно определить не только, на сколько один размер больше или меньше другого, но и во сколько раз он больше или меньше.
    В зависимости от того, на какие интервалы разбита шкала, один и тот же размер представляется по-разному. Например, длина перемещения некоторого тела на 1 м может быть представлена как L = 1 м = 100 см = 1000 мм. Отмеченные три варианта являются значениями измеряемой величины — оценками размера величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Входящее в него отвлеченное число называется числовым значением. В приведенном примере это
    1, 100, 1000.
    Понятие видов и методов измерений
    Цель измерения — получение значения этой величины в форме, наиболее удобной для пользования. С помощью измерительного прибора сравнивают размер величины, информация о котором преобразуется в перемещение указателя, с единицей, хранимой шкалой этого прибора.
    Измерения могут быть классифицированы:

    по характеристике точности — равноточные (ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности СИ и в одних и тех же условиях), неравноточные (ряд измерений какой-либо величины, выполненных несколькими различными по точности СИ и (или) в нескольких разных условиях);

    по числу измерений в ряду измерений — однократные, многократные;

    по отношению к изменению измеряемой величины — статические
    (измерение неизменной во времени физической величины, например измерение длины детали при нормальной температуре или измерение размеров земельного участка), динамические (измерение изменяющейся по размеру физической величины, например измерение переменного
    напряжения электрического тока, измерение расстояния до уровня земли со снижающегося самолета);

    по выражению результата измерений — абсолютные (измерение, основанное на прямых измерениях величин и (или) использовании значений физических констант, например, измерение силы основано на измерении основной величины массы и использовании физической постоянной — ускорения свободного падения и относительные (измерение отношения величины к одноименной величине, выполняющей роль единицы);

    по общим приемам получения результатов измерений — прямые
    (измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно, например, измерение массы на весах, длины детали микрометром), косвенные (измерение, при котором искомое значение величины определяют на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
    написать администратору сайта