Метрология
Обща характеристика на метрологията като наука за измерванията, елементи на измервателния процес. Единици и размери на физическите величини. Възпроизвеждане и предаване на мерни единици, първични и вторични еталони. Метрологична верига за предаване на размерите на единиците.
Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу
Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.
Хоствано на http://www.allbest.ru/
Основни термини и определения
Метрологията е наука за измерванията, методите и средствата за осигуряване на тяхното единство и начините за постигане на необходимата точност.
Основните проблеми на метрологията включват: обща теория на измерванията; единици за физически величини и техните системи; методи за определяне на точността на измерванията; осигуряване на единство на измерванията и еднаквост на средствата за измерване; еталони и образцови средства за измерване; методи за прехвърляне на единични размери от стандарти към работни измервателни уреди.
Разделът на метрологията, който включва набор от общи правила, изисквания и норми, които се нуждаят от държавно регулиране и контрол, се нарича законова метрология. Една от важните области на законовата метрология, по-специално, е разработването на държавни и индустриални стандарти, които регулират основните дейности и операции, свързани с измерванията, за да се осигури тяхното единство.
Измерването е емпирично определяне на стойността на физична величина с помощта на специални технически средства.
Основните елементи на процеса на измерване: обект на измерване, измервана стойност, измервателен уред, принцип на измерване, метод на измерване, условия на измерване, резултат от измерване, грешка на измерване, човек-оператор, извършващ измервания (обект на измерване).
Обектът на измерване е сложно, многостранно явление или процес (например електрически трептения на изхода на автогенератор), характеризиращ се с множество индивидуални физически параметри. Един от тези параметри, който ни интересува и трябва да бъде измерен, се нарича измерена физическа величина (например честота на трептене на осцилатор).
Измервателният уред е технически уред, използван при измервания и имащ нормализирани метрологични свойства (например честотомер).
Принципът на измерване е набор от физически явления, на които се основават измерванията (например резонансният принцип на измерване на честотата).
Методът на измерване е набор от методи за използване на принципите и средствата за измерване (например методът за сравняване на измерената честота с известна честота).
Техниката на измерване, за разлика от метода, включва подробна процедура за процеса на измерване с помощта на специфични методи и измервателни уреди.
Като цяло, измервателният уред, в допълнение към измерената физическа величина, се влияе и от други параметри на обекта на измерване и околната среда (например амплитудата на трептенията по време на измерване на честотата, температурата и влажността на околната среда, вибрации, външни електромагнитни полета и др.). Съвкупността от тези вторични въздействащи физични величини характеризира условията на измерване. Влиянието на тези величини върху измервателния уред трябва да бъде проучено, взето под внимание или изключено.
Стойността на физическа величина, намерена чрез измерването й, се нарича резултат от измерването. Резултатът от измерването може да бъде получен в резултат на едно наблюдение или чрез обработка на резултатите от няколко наблюдения. В този случай наблюдението се разбира като експериментална операция.при което се получава една числена стойност на величината.
Без значение колко внимателно се извършва измерването, резултатът от него ще съдържа известна неточност, която се характеризира с грешка. Грешка при измерване е отклонението на резултата от измерването от истинската стойност на измерваното количество. В същото време истинската стойност се разбира като такава стойност на физическо количество, която в идеалния случай би отразявала съответното свойство на обекта в качествено и количествено отношение.
Така в метрологията се приемат два важни постулата: съществуването на истинска стойност и неизбежността на грешките.
Тъй като определянето на истинската стойност е непостижимо, при оценка на грешките вместо това се използва действителната стойност на измерената физична величина - стойността, намерена експериментално и толкова близка до истинската стойност, че може да се използва вместо нея за тази цел.
Широко използваният термин точност на измерване характеризира качеството на измерванията, отразявайки близостта на резултатите от тях до истинската стойност. По-голямата точност съответства на по-малка грешка при измерване. Освен това качеството на измерванията се характеризира със следните понятия: коректност на измерванията - отразява близостта на систематичната грешка до нула; конвергенция на измерванията - отразява близостта един до друг на резултатите от измерванията, извършени при еднакви условия; възпроизводимост на измерванията - отразява близостта един до друг на резултатите от измерванията, извършени при различни условия (по различно време, на различни места, с различни методи или средства).
В процеса на измерване трябва да се вземе предвид човекът-оператор (субект на измерване) с неговите психофизични свойства, като се вземе предвид неговото субективно възприятие и трансформация на измерванетоинформация.
Единици и размери на физическите величини
За единица на това количество се приема някаква стойност на физична величина. Размерът на една физическа величина се определя от отношението , където е числената стойност на тази величина. Това съотношение се нарича основно уравнение за измерване, тъй като целта на измерването по същество е да се определи числото.
Осигуряването на еднаквост на измерванията включва на първо място широкото използване на общоприети и строго определени единици от физически величини. Между различните физични величини обективно съществуват различни видове взаимовръзки, изразени количествено чрез съответните уравнения. Тези уравнения се използват за изразяване на единици на някои физически величини чрез други. Въпреки това броят на такива уравнения във всеки клон на науката е по-малък от броя на физическите величини, включени в тях. Следователно, за да се създаде система от единици на тези величини, трябва да се предвиди и строго дефинира част от основната им част, равна на , независимо от другите величини. Такива физически величини, включени в системата, условно приети като независими от други величини, се наричат основни физични величини. Останалите величини, включени в системата и дефинирани чрез основните физични величини, се наричат производни физични величини. В съответствие с това единиците на физическите величини също се разделят на основни и производни единици.
Ако A, B, C, ... е пълен набор от основни физични величини на дадена система, тогава за всяка производна величина може да се определи нейното измерение (измерение), отразяващо връзката му с основните величини на системата, във формата
В това съотношение показателите , , ,… за всяка конкретна производна на физическа величина се намират от уравненията, свързващи я с основните величини(някои от тези показатели обикновено се оказват равни на нула). Съотношението (1), наречено формула за размерност, показва колко пъти ще се промени стойността на полученото количество при определена промяна в стойностите на основните количества. Например, ако стойностите на количествата A, B, C са се увеличили съответно 2, 3 и 4 пъти, тогава според (1) стойността на количеството ще се увеличи с фактор.
Основното практическо значение на формулата за размери е, че тя ви позволява директно да определите всяка производна единица чрез основните единици на дадена система. …
Вярно е, че в този израз постоянният фактор изисква допълнителна дефиниция. Въпреки това, в повечето практически случаи те се опитват да избират. При това условие производната единица се нарича кохерентна.
Международната система от единици SI е кохерентна система (тъй като всички нейни производни единици са кохерентни). Основните физични величини и техните единици в системата SI са представени в таблица 1.