Czym zajmuje się metrologia? Podstawowe pojęcia i definicje w metrologii. Jednostka niesystemowa fv

Podstawowe terminy metrologiczne są ustalane przez standardy państwowe.

1. Podstawowe pojęcia metrologii - pomiar. Według GOST 16263-70 pomiar polega na znalezieniu wartości wielkość fizyczna(FV) eksperymentalnie przy użyciu specjalnych środków technicznych.

Wynikiem pomiaru jest otrzymanie wartości w procesie pomiarowym.

Za pomocą pomiarów uzyskuje się informacje o stanie produkcji, procesach ekonomicznych i społecznych. Przykładowo pomiary są głównym źródłem informacji o zgodności wyrobów i usług z wymogami dokumentacji regulacyjnej podczas certyfikacji.

2. Przyrząd pomiarowy(SI) – specjalny środek techniczny przechowujący jednostkę wielkości w celu porównania wielkości mierzonej z jej jednostką.

3. Zmierz to przyrząd pomiarowy przeznaczony do odtwarzania wielkości fizycznej o zadanej wielkości: odważników, płytek wzorcowych.

Do oceny jakości pomiarów wykorzystuje się następujące właściwości pomiaru: dokładność, zbieżność, odtwarzalność i dokładność.

- Poprawność- właściwość pomiarów, gdy ich wyniki nie są zniekształcone przez błędy systematyczne.

- Konwergencja- właściwość pomiarów odzwierciedlająca bliskość wyników pomiarów wykonanych w tych samych warunkach, tymi samymi przyrządami pomiarowymi, przez tego samego operatora.

- Powtarzalność- właściwość pomiarów, która odzwierciedla bliskość wyników pomiarów tej samej wielkości, wykonywanych w różnych warunkach - w różnym czasie, w różnych miejscach, różnymi metodami i przyrządami pomiarowymi.

Na przykład tę samą rezystancję można zmierzyć bezpośrednio za pomocą omomierza lub amperomierza i woltomierza, korzystając z prawa Ohma. Ale oczywiście w obu przypadkach wyniki powinny być takie same.

- Dokładność- właściwość pomiarów, która odzwierciedla bliskość ich wyników do prawdziwej wartości mierzonej wartości.

Jest to główna właściwość pomiarów, ponieważ najczęściej stosowane w praktyce intencji.

Dokładność pomiarów SI zależy od ich błędu. Wysoka dokładność pomiaru odpowiada niewielkim błędom.

4. Błąd jest różnicą pomiędzy odczytami SI (wynikiem pomiaru) Xmeas i prawdziwą (rzeczywistą) wartością zmierzonej wielkości fizycznej Xd.

Zadaniem metrologii jest zapewnienie jednolitości pomiarów. Dlatego, aby uogólnić wszystkie powyższe terminy, użyj pojęcia jednorodność pomiarów- stan pomiarów, w którym ich wyniki wyrażone są w jednostkach prawnych, a błędy są znane z zadanym prawdopodobieństwem i nie przekraczają ustalonych granic.

Środki faktycznie zapewniające jednolitość pomiarów w większości krajów świata są ustanowione przez prawo i stanowią część funkcji metrologii prawnej. W 1993 r. przyjęto ustawę Federacji Rosyjskiej „O zapewnieniu jednolitości pomiarów”.

Wcześniej normy prawne ustalały rozporządzenia rządowe.

W porównaniu z postanowieniami tych uchwał Ustawa wprowadziła następujące innowacje:

W terminologii - zastąpiono przestarzałe pojęcia i terminy;

Przy licencjonowaniu działalności metrologicznej w kraju prawo do wydawania licencji przysługują wyłącznie organom Państwowej Służby Metrologicznej;

Wprowadzono ujednoliconą legalizację przyrządów pomiarowych;

Ustalono wyraźne rozdzielenie funkcji państwowej kontroli metrologicznej i państwowego nadzoru metrologicznego.

Innowacją jest także rozszerzenie zakresu państwowego nadzoru metrologicznego na operacje bankowe, pocztowe, podatkowe, celne, a także na obowiązkową certyfikację wyrobów i usług;

Zmieniono zasady kalibracji;

Wprowadzono dobrowolną certyfikację przyrządów pomiarowych itp.

Przesłanki przyjęcia ustawy:

Przejście kraju do gospodarki rynkowej;

W rezultacie reorganizacja państwowych służb metrologicznych;

Doprowadziło to do naruszenia system scentralizowany zarządzanie działalnością metrologiczną i służbami wydziałowymi;

Problemy pojawiły się w trakcie państwowego nadzoru i kontroli metrologicznej w związku z pojawieniem się różne formy nieruchomość;

Tym samym problem rewizji podstaw prawnych, organizacyjnych i ekonomicznych metrologii stał się bardzo pilny.

Cele ustawy są następujące:

Ochrona obywateli i gospodarki Federacja Rosyjska przed negatywnymi konsekwencjami nierzetelnych wyników pomiarów;

Promowanie postępu w oparciu o stosowanie państwowych wzorców jednostek wielkości i wykorzystywanie wyników pomiarów o gwarantowanej dokładności;

Tworzenie korzystnych warunków dla rozwoju stosunków międzynarodowych;

Regulacja stosunków między organami rządowymi Federacji Rosyjskiej a osobami prawnymi i osobami fizycznymi w kwestiach wytwarzania, produkcji, eksploatacji, naprawy, sprzedaży i importu przyrządów pomiarowych.

W związku z tym głównymi obszarami stosowania ustawy są handel, opieka zdrowotna i ochrona środowisko, zagraniczna działalność gospodarcza.

Zadanie zapewnienia jednolitości pomiarów powierzono Państwowej Służbie Metrologicznej. Ustawa określa międzysektorowy i podporządkowany charakter jej działalności.

Międzysektorowy charakter działalności powoduje, że status prawny Państwowej Służby Metrologicznej jest zbliżony do innych organów kontrolno-nadzorczych kontrolowany przez rząd(Gosatomnadzor, Gosenergonadzor itp.).

Podrzędny charakter jej działalności oznacza pionowe podporządkowanie jednemu departamentowi – Gosstandartowi Rosji, w ramach którego istnieje samodzielnie i autonomicznie.

Zgodnie z przyjętą ustawą Rząd Federacji Rosyjskiej w 1994 r. zatwierdził szereg dokumentów:

- „Przepisy dotyczące państwowych ośrodków naukowych i metrologicznych”,

- „Procedura zatwierdzania przepisów o służbie metrologicznej federalnych organów wykonawczych i osób prawnych”,

- „Procedura akredytacji służb metrologicznych osób prawnych na uprawnienia legalizacji przyrządów pomiarowych”,

Dokumenty te, wraz z określoną ustawą, stanowią główne akty prawne dotyczące metrologii w Rosji.

Metrologia

Metrologia(z greckiego μέτρον – miara, + inne greckie λόγος – myśl, rozum) – Przedmiotem metrologii jest wydobywanie informacji ilościowych o właściwościach obiektów z zadaną dokładnością i niezawodnością; ramami regulacyjnymi w tym zakresie są normy metrologiczne.

Metrologia składa się z trzech głównych działów:

• Teoretyczny lub fundamentalne – uwzględnia ogólne problemy teoretyczne (rozwój teorii i problemy pomiaru wielkości fizycznych, ich jednostek, metod pomiaru).
• Stosowany- pytania dotyczące studiów praktyczne zastosowanie rozwój metrologii teoretycznej. Zajmuje się wszystkimi kwestiami wsparcia metrologicznego.
• Ustawodawczy- ustanawia obowiązkowe wymagania techniczne i prawne dotyczące stosowania jednostek wielkości fizycznych, metod i przyrządów pomiarowych.

Metrolog

Cele i zadania metrologii

• kreacja ogólna teoria pomiary;
• tworzenie jednostek wielkości fizycznych i układów jednostek;
• opracowywanie i standaryzacja metod i przyrządów pomiarowych, metod określania dokładności pomiarów, podstaw zapewnienia jednolitości pomiarów i jednolitości przyrządów pomiarowych (tzw. „metrologia prawna”);
• tworzenie wzorców i wzorowych przyrządów pomiarowych, weryfikacja miar i przyrządów pomiarowych. Priorytetowym podzadaniem tego kierunku jest opracowanie systemu standardów opartych na stałych fizycznych.

Metrologia bada także rozwój systemu miar, jednostek pieniężnych i liczenia w perspektywie historycznej.

Aksjomaty metrologii

1. Każdy pomiar jest porównaniem.
2. Jakikolwiek pomiar bez informacji a priori jest niemożliwy.
3. Wynik dowolnego pomiaru bez zaokrąglenia wartości jest zmienną losową.

Terminy i definicje metrologiczne

• Jedność pomiarów- stan pomiarów, charakteryzujący się tym, że ich wyniki wyrażone są w jednostkach prawnych, których wielkości w ustalonych granicach są równe wielkościom jednostek reprodukowanych przez wzorce pierwotne, a błędy wyników pomiarów są znane i z danym prawdopodobieństwem nie przekraczają ustalonych granic.
• Wielkość fizyczna- jedna z właściwości obiektu fizycznego, wspólna pod względem jakościowym dla wielu obiektów fizycznych, ale pod względem ilościowym indywidualna dla każdego z nich.
• Pomiar- zespół operacji związanych z wykorzystaniem środka technicznego przechowującego jednostkę wielkości fizycznej, zapewniający określenie związku wielkości mierzonej z jej jednostką i uzyskanie wartości tej wielkości.
• Przyrząd pomiarowy- urządzenie techniczne przeznaczone do pomiarów i posiadające znormalizowane właściwości metrologiczne odtwarzające i (lub) przechowujące jednostkę wielkości, której wielkość przyjmuje się za niezmienną w ramach ustalonego błędu w znanym przedziale czasu.
• Weryfikacja- zespół operacji wykonywanych w celu potwierdzenia zgodności przyrządów pomiarowych z wymaganiami metrologicznymi.
• Błąd pomiaru- odchylenie wyniku pomiaru od wartości rzeczywistej wartości mierzonej.
• Błąd przyrządu pomiarowego- różnica między odczytem przyrządu pomiarowego a rzeczywistą wartością mierzonej wielkości fizycznej.
• Dokładność przyrządu pomiarowego- charakterystyka jakości przyrządu pomiarowego, odzwierciedlająca bliskość jego błędu do zera.
• Licencja- jest to zezwolenie wydawane przez państwową służbę metrologiczną na przydzielonym jej terytorium osobie fizycznej lub prawnej na prowadzenie działalności w zakresie produkcji i naprawy przyrządów pomiarowych.
• Standardowa jednostka ilości- środek techniczny przeznaczony do przesyłania, przechowywania i odtwarzania jednostki wartości.

Historia metrologii

Metrologia sięga czasów starożytnych i jest nawet wspominana w Biblii. Wczesne formy metrologii obejmowały ustanawianie lokalne autorytety proste, arbitralne standardy, często oparte na prostych pomiarach praktycznych, takich jak długość ramienia. Najwcześniej wprowadzono standardy dotyczące ilości takich jak długość, waga i czas, miało to na celu uproszczenie transakcji handlowych i rejestracji ludzka aktywność.

Metrologia nabrała nowego znaczenia w dobie rewolucji przemysłowej, konieczne stało się zapewnienie masowej produkcji.

Historycznie ważne etapy rozwoju metrologii:

• XVIII w. – powstanie wzorca miernika (wzorzec przechowywany jest we Francji, w Muzeum Miar i Wag; obecnie jest to raczej eksponat historyczny niż przyrząd naukowy);
• 1832 – stworzenie absolutnych układów jednostek przez Carla Gaussa;
• 1875 – podpisanie międzynarodowej Konwencji Metrycznej;
• 1960 - opracowanie i instalacja System międzynarodowy jednostki (SI);
• XX w. – badania metrologiczne poszczególnych krajów koordynują Międzynarodowe Organizacje Metrologiczne.

Kamienie milowe historia narodowa metrologia:

• przystąpienie do Konwencji Metrycznej;
• 1893 - utworzenie przez D.I. Mendelejewa Głównej Izby Miar i Wag (współczesna nazwa: „Instytut Metrologii Mendelejewa”);

Światowy Dzień Metrologii obchodzony jest corocznie 20 maja. Święto zostało ustanowione przez Międzynarodowy Komitet Miar i Wag (CIPM) w październiku 1999 r. na 88. posiedzeniu CIPM.

Powstawanie i różnice metrologii w ZSRR (Rosja) i za granicą

Szybki rozwój nauki, technologii i technologii w XX wieku wymagał rozwoju metrologii jako nauki. W ZSRR metrologia rozwinęła się jako dyscyplina państwowa, gdyż potrzeba poprawy dokładności i powtarzalności pomiarów rosła wraz z industrializacją i rozwojem kompleksu wojskowo-przemysłowego. Metrologia zagraniczna również opierała się na wymaganiach praktycznych, ale wymagania te pochodziły głównie od firm prywatnych. Pośrednią konsekwencją takiego podejścia były regulacje państwowe różnych koncepcji związanych z metrologią, czyli regulacje GOST dotyczące wszystkiego, co wymaga standaryzacji. Za granicą zadanie to podjęły się organizacje pozarządowe, takie jak ASTM.

Z powodu tej różnicy w metrologii ZSRR i republik poradzieckich standardy państwowe(normy) są uznawane za dominujące w przeciwieństwie do konkurencyjnego środowiska zachodniego, gdzie prywatna firma nie może stosować budzącej zastrzeżenia normy lub instrumentu i uzgadniać ze swoimi partnerami inną opcję poświadczania powtarzalności pomiarów.

Wybrane obszary metrologii

• Metrologia lotnicza
• Metrologia chemiczna
• Metrologia medyczna
• Biometria

Nauka o pomiarach, metody i środki zapewnienia ich jedności oraz sposoby osiągania wymaganej dokładności.

POMIAR

JEDNOŚĆ POMIARU

1. Wielkości fizyczne

ILOŚĆ FIZYCZNA (PV)

RZECZYWISTA WARTOŚĆ PV

PARAMETRY FIZYCZNE

Wpływowy fv

ROD FV

Pewność jakościowa FV.

Długość i średnica części-

JEDNOSTKA FV

SYSTEM JEDNOSTEK PV

JEDNOSTKA POCHODNA

Jednostka prędkości- metr/sekundę.

JEDNOSTKA NIESYSTEMOWA FV

dozwolone jednakowo;.

tymczasowo przyjęty;

wycofane z użytku.

Na przykład:

- - jednostki czasu;

w optyce- dioptria- - hektar- - jednostka energii itp.;

- obrotów na sekundę; bar- jednostka ciśnienia (1bar = 100 000 Rocznie);

kwintal itp.

WIELE JEDNOSTEK FV

DOLNAYA FV

Na przykład 1µs= 0,000 001 s.

Podstawowe pojęcia i definicje metrologia

Nauka o pomiarach, metody i środki zapewnienia ich jedności oraz sposoby osiągania wymaganej dokładności.

POMIAR

Wyznaczanie wartości mierzonej wielkości fizycznej eksperymentalnie za pomocą specjalnych środków technicznych.

JEDNOŚĆ POMIARU

Cecha jakości pomiarów polegająca na tym, że ich wyniki wyrażone są w jednostkach prawnych, a błędy wyników pomiarów są znane z zadanym prawdopodobieństwem i nie przekraczają ustalonych granic.

DOKŁADNOŚĆ WYNIKÓW POMIARÓW

Cecha jakości pomiaru, odzwierciedlająca bliskość zera błędu jego wyniku.

1. Wielkości fizyczne

ILOŚĆ FIZYCZNA (PV)

Charakterystyka jednej z właściwości obiektu fizycznego ( układ fizyczny zjawisko lub proces), wspólne jakościowo dla wielu obiektów fizycznych, ale ilościowo indywidualne dla każdego obiektu.

PRAWDZIWA WARTOŚĆ ILOŚCI FIZYCZNEJ

Wartość wielkości fizycznej, która idealnie odzwierciedla odpowiadającą jej wielkość fizyczną pod względem jakościowym i ilościowym.

Pojęcie to jest skorelowane z koncepcją prawdy absolutnej w filozofii.

RZECZYWISTA WARTOŚĆ PV

Wartość PV, wyznaczona eksperymentalnie i na tyle bliska wartości prawdziwej, że dla danego zadania pomiarowego może ją zastąpić.

Na przykład podczas sprawdzania przyrządów pomiarowych wartością rzeczywistą jest wartość miary wzorcowej lub odczyt wzorcowego przyrządu pomiarowego.

PARAMETRY FIZYCZNE

EF, uwzględniany przy pomiarze danego EF jako charakterystyka pomocnicza.

Na przykład częstotliwość podczas pomiaru napięcia prądu przemiennego.

Wpływowy fv

PV, którego pomiar nie jest przewidziany przez dany przyrząd pomiarowy, a który ma wpływ na wyniki pomiaru.

ROD FV

Pewność jakościowa FV.

Długość i średnica części- jednorodne ilości; długość i masa części są wielkościami nierównomiernymi.

JEDNOSTKA FV

Wartość PV o stałym rozmiarze, której tradycyjnie przypisuje się wartość liczbową równą jedności i używa się do ilościowego wyrażania jednorodnej wartości PV.

Jednostek musi być tyle, ile jest fotowoltaiki.

Istnieją jednostki podstawowe, pochodne, wielokrotne, podwielokrotne, systemowe i niesystemowe.

SYSTEM JEDNOSTEK PV

Zbiór podstawowych i pochodnych jednostek wielkości fizycznych.

PODSTAWOWA JEDNOSTKA UKŁADU JEDNOSTEK

Jednostka podstawowej fotowoltaiki w danym układzie jednostek.

Podstawowe jednostki Międzynarodowego Układu Jednostek SI: metr, kilogram, sekunda, amper, kelwin, mol, kandela.

DODATKOWY UKŁAD JEDNOSTEK

Nie ma ścisłej definicji. W układzie SI są to jednostki płaszczyzny – radiany – i bryły – steradyny – kąty.

JEDNOSTKA POCHODNA

Jednostka pochodnej układu jednostek PV, utworzona zgodnie z równaniem łączącym ją z jednostkami podstawowymi lub z jednostkami podstawowymi i już zdefiniowanymi jednostkami pochodnymi.

Jednostka prędkości- metr/sekundę.

JEDNOSTKA NIESYSTEMOWA FV

Jednostka fotowoltaiczna nie wchodzi w skład żadnego z akceptowanych systemów jednostek.

Jednostki niesystemowe w odniesieniu do układu SI dzielą się na cztery typy:

dozwolone jednakowo;.

dopuszczony do stosowania w obszarach specjalnych;

tymczasowo przyjęty;

wycofane z użytku.

Na przykład:

tona: stopień, minuta, sekunda- jednostki kąta; litr; minuta, godzina, dzień, tydzień, miesiąc, rok, wiek- jednostki czasu;

w optyce- dioptria- jednostka miary mocy optycznej; w rolnictwie- hektar- jednostka powierzchni; w fizyce elektronowolt- jednostka energii itp.;

w żegludze morskiej, mila morska, węzeł; w innych obszarach- obrotów na sekundę; bar- jednostka ciśnienia (1bar = 100 000 Rocznie);

kilogram-siła na centymetr kwadratowy; milimetr rtęci; Konie mechaniczne;

kwintal itp.

WIELE JEDNOSTEK FV

Jednostka fotowoltaiczna jest liczbą całkowitą większą niż jednostka systemowa lub niesystemowa.

Na przykład jednostka częstotliwości 1 MHz = 1 000 000 Hz

DOLNAYA FV

Jednostka fotowoltaiczna jest liczbą całkowitą mniejszą niż jednostka systemowa lub niesystemowa.

Na przykład 1µs= 0,000 001 s.

Podstawowe pojęcia i definicje w metrologii

Metrologia– nauka o pomiarach, metody i środki zapewnienia ich jedności oraz sposoby osiągania wymaganej dokładności.

Pomiar bezpośredni– pomiar, w którym bezpośrednio uzyskuje się pożądaną wartość wielkości fizycznej.

Pomiar pośredni– określenie pożądanej wartości wielkości fizycznej na podstawie wyników bezpośrednich pomiarów innych wielkości fizycznych, które są funkcjonalnie powiązane z pożądaną wielkością.

Prawdziwa wartość wielkości fizycznej– wartość wielkości fizycznej, która idealnie charakteryzuje odpowiednią wielkość fizyczną pod względem jakościowym i ilościowym.

Rzeczywista wartość wielkości fizycznej– wartość wielkości fizycznej uzyskana doświadczalnie i na tyle bliska wartości prawdziwej, że można ją zamiast niej zastosować w zadaniu pomiarowym.

Zmierzona wielkość fizyczna– wielkość fizyczna, którą należy zmierzyć zgodnie z głównym celem zadania pomiarowego.

Wpływowa wielkość fizyczna– wielkość fizyczna, która ma wpływ na wielkość mierzonej wielkości i (lub) wynik pomiarów.

Normalny zakres wielkości wpływających– zakres wartości wielkości wpływającej, w którym można pominąć zmianę wyniku pomiaru pod jej wpływem, zgodnie z ustalonymi standardami dokładności.

Zakres roboczy wielkości wpływających– zakres wartości wielkości wpływającej, w ramach którego normalizowany jest dodatkowy błąd lub zmiana wskazań przyrządu pomiarowego.

Sygnał pomiarowy– sygnał zawierający informację ilościową o mierzonej wielkości fizycznej.

Cena z podziałem skali– różnica wartości odpowiadająca dwóm sąsiednim znacznikom skali.

Zakres odczytu przyrządu pomiarowego– zakres wartości skali przyrządu, ograniczony wartościami skali początkowej i końcowej.

Skala– zakres wartości wielkości, w obrębie którego normalizowane są dopuszczalne granice błędu przyrządu pomiarowego.

Różnice w odczytach liczników– różnica wskazań przyrządu w tym samym punkcie zakresu pomiarowego przy płynnym zbliżaniu się do tego punktu od mniejszych i większych wartości mierzonej wartości.

Współczynnik konwersji przetwornika– stosunek sygnału na wyjściu przetwornika pomiarowego, który wyświetla wartość mierzoną, do sygnału wywołującego ją na wejściu przetwornika.

Czułość przyrządu pomiarowego– właściwość przyrządu pomiarowego, określona stosunkiem zmiany sygnału wyjściowego tego przyrządu do wywołującej ją zmiany wartości mierzonej

Błąd bezwzględny przyrządu pomiarowego– różnica między odczytem przyrządu pomiarowego a rzeczywistą (rzeczywistą) wartością mierzonej wielkości, wyrażoną w jednostkach mierzonej wielkości fizycznej.

Błąd względny przyrządu pomiarowego– błąd przyrządu pomiarowego, wyrażony jako stosunek błędu bezwzględnego przyrządu pomiarowego do wyniku pomiaru lub do wartości rzeczywistej mierzonej wielkości fizycznej.

Zmniejszony błąd przyrządu pomiarowego– błąd względny, wyrażony jako stosunek błędu bezwzględnego przyrządu pomiarowego do umownie przyjętej wartości wielkości (lub wartości wzorcowej), stały w całym zakresie pomiarowym lub w jego części. Często za wartość normalizującą przyjmuje się zakres odczytu lub górną granicę pomiaru. Podany błąd wyraża się zazwyczaj w procentach.

Błąd systematyczny przyrządu pomiarowego– składnik błędu przyrządu pomiarowego, przyjmowany jako stały lub naturalnie zmienny.

Losowy błąd przyrządu pomiarowego– składowa błędu przyrządu pomiarowego, zmieniająca się losowo.

Błąd podstawowy przyrządu pomiarowego– błąd przyrządu pomiarowego stosowanego w normalnych warunkach.

Dodatkowy błąd przyrządu pomiarowego– składowa błędu przyrządu pomiarowego, która powstaje oprócz błędu głównego w wyniku odchylenia którejkolwiek z wielkości wpływających od jej wartości normalnej lub w wyniku przekroczenia normalnego zakresu wartości.

Granica dopuszczalnego błędu przyrządu pomiarowego– największa wartość błędu przyrządów pomiarowych, ustalona w dokumencie regulacyjnym dla danego typu przyrządu pomiarowego, przy której uznaje się go jeszcze za zdatny do stosowania.

Klasa dokładności przyrządu pomiarowego– uogólniona charakterystyka danego rodzaju przyrządu pomiarowego, odzwierciedlająca zwykle stopień jego dokładności, wyrażony granicami błędów dopuszczalnych głównych i dodatkowych oraz innymi cechami wpływającymi na dokładność.

Błąd wyniku pomiaru– odchylenie wyniku pomiaru od prawdziwej (rzeczywistej) wartości mierzonej wielkości.

Miss (rażący błąd pomiaru)– błąd wyniku pojedynczego pomiaru zawartego w serii pomiarów, który dla danych warunków znacznie różni się od pozostałych wyników tej serii.

Błąd metody pomiaru– składnik systematycznego błędu pomiaru wynikający z niedoskonałości przyjętej metody pomiaru.

Poprawka– wartość wielkości wpisanej do nieskorygowanego wyniku pomiaru w celu wyeliminowania składników błędu systematycznego. Znak korekty jest przeciwny do znaku błędu. Korektę wprowadzoną do odczytu urządzenia pomiarowego nazywamy poprawką odczytu urządzenia.

Podstawowe pojęcia i definicje metrologia

Nauka o pomiarach, metody i środki zapewnienia ich jedności oraz sposoby osiągania wymaganej dokładności.

POMIAR

Wyznaczanie wartości mierzonej wielkości fizycznej eksperymentalnie za pomocą specjalnych środków technicznych.

JEDNOŚĆ POMIARU

Cecha jakości pomiarów polegająca na tym, że ich wyniki wyrażone są w jednostkach prawnych, a błędy wyników pomiarów są znane z zadanym prawdopodobieństwem i nie przekraczają ustalonych granic.

DOKŁADNOŚĆ WYNIKÓW POMIARÓW

Cecha jakości pomiaru, odzwierciedlająca bliskość zera błędu jego wyniku.

1. Wielkości fizyczne

ILOŚĆ FIZYCZNA (PV)

Cecha jednej z właściwości obiektu fizycznego (układu fizycznego, zjawiska lub procesu), która jest jakościowo wspólna dla wielu obiektów fizycznych, ale ilościowo indywidualna dla każdego obiektu.

PRAWDZIWA WARTOŚĆ ILOŚCI FIZYCZNEJ

Wartość wielkości fizycznej, która idealnie odzwierciedla odpowiadającą jej wielkość fizyczną pod względem jakościowym i ilościowym.

Pojęcie to jest skorelowane z koncepcją prawdy absolutnej w filozofii.

RZECZYWISTA WARTOŚĆ PV

Wartość PV, wyznaczona eksperymentalnie i na tyle bliska wartości prawdziwej, że dla danego zadania pomiarowego może ją zastąpić.

Na przykład podczas sprawdzania przyrządów pomiarowych wartością rzeczywistą jest wartość miary wzorcowej lub odczyt wzorcowego przyrządu pomiarowego.

PARAMETRY FIZYCZNE

EF, uwzględniany przy pomiarze danego EF jako charakterystyka pomocnicza.

Na przykład częstotliwość podczas pomiaru napięcia prądu przemiennego.

Wpływowy fv

PV, którego pomiar nie jest przewidziany przez dany przyrząd pomiarowy, a który ma wpływ na wyniki pomiaru.

ROD FV

Pewność jakościowa FV.

Długość i średnica części- jednorodne ilości; długość i masa części są wielkościami nierównomiernymi.

JEDNOSTKA FV

Wartość PV o stałym rozmiarze, której tradycyjnie przypisuje się wartość liczbową równą jedności i używa się do ilościowego wyrażania jednorodnej wartości PV.

Jednostek musi być tyle, ile jest fotowoltaiki.

Istnieją jednostki podstawowe, pochodne, wielokrotne, podwielokrotne, systemowe i niesystemowe.

SYSTEM JEDNOSTEK PV

Zbiór podstawowych i pochodnych jednostek wielkości fizycznych.

PODSTAWOWA JEDNOSTKA UKŁADU JEDNOSTEK

Jednostka podstawowej fotowoltaiki w danym układzie jednostek.

Podstawowe jednostki Międzynarodowego Układu Jednostek SI: metr, kilogram, sekunda, amper, kelwin, mol, kandela.

DODATKOWY UKŁAD JEDNOSTEK

Nie ma ścisłej definicji. W układzie SI są to jednostki płaszczyzny – radiany – i bryły – steradyny – kąty.

JEDNOSTKA POCHODNA

Jednostka pochodnej układu jednostek PV, utworzona zgodnie z równaniem łączącym ją z jednostkami podstawowymi lub z jednostkami podstawowymi i już zdefiniowanymi jednostkami pochodnymi.

Jednostka prędkości- metr/sekundę.

JEDNOSTKA NIESYSTEMOWA FV

Jednostka fotowoltaiczna nie wchodzi w skład żadnego z akceptowanych systemów jednostek.

Jednostki niesystemowe w odniesieniu do układu SI dzielą się na cztery typy:

dozwolone jednakowo;.

dopuszczony do stosowania w obszarach specjalnych;

tymczasowo przyjęty;

wycofane z użytku.

Na przykład:

tona: stopień, minuta, sekunda- jednostki kąta; litr; minuta, godzina, dzień, tydzień, miesiąc, rok, wiek- jednostki czasu;

w optyce- dioptria- jednostka miary mocy optycznej; w rolnictwie- hektar- jednostka powierzchni; w fizyce elektronowolt- jednostka energii itp.;

w żegludze morskiej, mila morska, węzeł; w innych obszarach- obrotów na sekundę; bar- jednostka ciśnienia (1bar = 100 000 Rocznie);

kilogram-siła na centymetr kwadratowy; milimetr rtęci; Konie mechaniczne;

kwintal itp.

WIELE JEDNOSTEK FV

Jednostka fotowoltaiczna jest liczbą całkowitą większą niż jednostka systemowa lub niesystemowa.

Na przykład jednostka częstotliwości 1 MHz = 1 000 000 Hz

DOLNAYA FV

Jednostka fotowoltaiczna jest liczbą całkowitą mniejszą niż jednostka systemowa lub niesystemowa.

Na przykład 1µs= 0,000 001 s.

Metrologia Podstawowe pojęcia i definicje

UDC 389,6(038):006,354 Grupa T80

PAŃSTWOWY SYSTEM ZAPEWNIENIA JEDNORODNOŚCI POMIARÓW

Państwowy system zapewnienia jednolitości pomiarów.

Metrologia. Podstawowe pojęcia i definicje

ISS 01.040.17

Data wprowadzenia 2001-01-01

Przedmowa

1 OPRACOWANE przez Ogólnorosyjski Instytut Badań Naukowych Metrologii im. DI Mendelejew Gosstandart z Rosji

WPROWADZONE przez Sekretariat Techniczny Międzystanowej Rady ds. Normalizacji, Metrologii i Certyfikacji

2 PRZYJĘTE przez Międzystanową Radę ds. Normalizacji, Metrologii i Certyfikacji (protokół nr 15 z 26-28 maja 1999 r.)

Nazwa stanu	Nazwa krajowej jednostki normalizacyjnej
Republika Azerbejdżanu	Azgosstandart
Republika Armenii	Armgostandard
Białoruś	Państwowy Standard Białorusi
	Gruzstandart
Republika Kazachstanu	Gosstandart Republiki Kazachstanu
Republika Mołdawii	Standard Mołdawii
Federacja Rosyjska	Gosstandart Rosji
Republika Tadżykistanu	Standard Tadżycki
Turkmenia	Główny Inspektorat Państwowy Turkmenistanu
Republika Uzbekistanu	Uzgosstandart
	Państwowy Standard Ukrainy

3 Dekretem Państwowego Komitetu Federacji Rosyjskiej ds. Normalizacji i Metrologii z dnia 17 maja 2000 r. Nr 139-st, Zalecenia międzypaństwowe RMG 29-99 weszły w życie bezpośrednio jako Zalecenia dotyczące metrologii Federacji Rosyjskiej z dnia 1 stycznia 2001 r. .

4 ZAMIAST GOST 16263-70

5 REPUBLIKACJA. Wrzesień 2003

Wprowadzono poprawkę nr 1, przyjętą przez Międzystanową Radę ds. Normalizacji, Metrologii i Certyfikacji (protokół nr 24 z dnia 5 grudnia 2003 r.) (IUS nr 1 z 2005 r.)

Wstęp

Terminy ustanowione w tych zaleceniach ułożone są w sposób systematyczny, odzwierciedlający ustalony system podstawowych pojęć metrologii. Warunki podane są w punktach 2-13. Każda sekcja zawiera ciągłą numerację terminów.

Dla każdego pojęcia ustalany jest jeden termin, który ma numer artykułu terminologicznego. Znacznej liczbie terminów towarzyszą ich krótkie formy i (lub) skróty, które należy stosować w przypadkach wykluczających możliwość ich odmiennej interpretacji.

Terminy posiadające numer artykułu terminologicznego pisane są pogrubioną czcionką, a ich skrócone formy i skróty są jasne. Terminy występujące w uwagach zapisano kursywą.

W alfabetycznym indeksie terminów w języku rosyjskim określone terminy są wymienione w kolejności alfabetycznej, wskazując numer artykułu terminologicznego (na przykład „wartość 3,1”). W takim przypadku dla terminów podanych w uwagach po numerze artykułu wskazana jest litera „p” (np. zalegalizowane jednostki 4,1 pkt.).

Dla wielu ustalonych terminów podano odpowiedniki w językach obcych w języku niemieckim (de), angielskim (en) i francuskim (fr). Są one również wymienione w alfabetycznych indeksach równoważnych terminów w języku niemieckim, angielskim i francuskim.

W przypadku podanego w nawiasie słowa „stosować” w wyrażeniu 2.4 oraz słów szeregu obcojęzycznych odpowiedników terminów podanych w nawiasie można w razie potrzeby pominąć.

Pojęcie „jednostka dodatkowa” nie jest zdefiniowane, gdyż określenie to w pełni ujawnia jego treść.

Czym jest metrologia i dlaczego ludzkość jej potrzebuje?

Metrologia - nauka o pomiarach

Metrologia to nauka o pomiarach, metodach i środkach zapewnienia ich jedności oraz sposobach osiągnięcia wymaganej dokładności.
Jest to nauka zajmująca się ustalaniem jednostek miar różnych wielkości fizycznych i odtwarzaniem ich wzorców, opracowywaniem metod pomiaru wielkości fizycznych, a także analizą dokładności pomiarów oraz badaniem i eliminowaniem przyczyn błędów w pomiarach.

W życiu praktycznym ludzie wszędzie zajmują się pomiarami. Pomiary takich wielkości jak długość, objętość, ciężar, czas itp. spotykane są na każdym kroku i znane są od niepamiętnych czasów. Oczywiście metody i środki pomiaru tych wielkości w starożytności były prymitywne i niedoskonałe, jednak bez dla nich nie sposób wyobrazić sobie ewolucji Homo sapiens.

Znaczenie pomiarów w nowoczesne społeczeństwo. Służą nie tylko jako podstawa wiedzy naukowo-technicznej, ale mają ogromne znaczenie w rozliczaniu zasobów materialnych i planowaniu, dla celów wewnętrznych i handel zagraniczny, w celu zapewnienia jakości produktu, wymienności komponentów i części oraz doskonalenia technologii, w celu zapewnienia bezpieczeństwa pracy i innych rodzajów działalności człowieka.

Metrologia ma bardzo ważne dla postępu naturalnego i nauki techniczne, gdyż zwiększenie dokładności pomiarów jest jednym ze sposobów udoskonalenia sposobów ludzkiego poznania przyrody, odkryć i praktycznego zastosowania dokładnej wiedzy.
Aby zapewnić postęp naukowo-techniczny, metrologia musi w swoim rozwoju wyprzedzać inne dziedziny nauki i techniki, gdyż dla każdej z nich dokładne pomiary są jedną z głównych dróg ich doskonalenia.

Cele nauki metrologii

Ponieważ metrologia bada metody i środki pomiaru wielkości fizycznych z maksymalną dokładnością, jej zadania i cele wynikają z samej definicji nauki. Biorąc jednak pod uwagę ogromne znaczenie metrologii jako nauki dla postępu naukowego i technologicznego oraz ewolucji społeczeństwa ludzkiego, wszystkie terminy i definicje metrologii, w tym jej cele i zadania, są ujednolicone w dokumentach regulacyjnych - GOST ow.
A więc główne zadania metrologii (zgodnie z GOST 16263-70) Czy:

· ustalanie jednostek wielkości fizycznych, wzorców państwowych i wzorcowych przyrządów pomiarowych;

· rozwój teorii, metod i środków pomiaru i kontroli;

· zapewnienie jednolitości pomiarów i jednolitych przyrządów pomiarowych;

· rozwój metod oceny błędów, stanu aparatury pomiarowej i kontrolnej;

· rozwój metod przenoszenia wielkości jednostek ze wzorców lub referencyjnych przyrządów pomiarowych do roboczych przyrządów pomiarowych.

WYKŁAD nr 1. Metrologia

Przedmiot i zadania metrologii

Na przestrzeni dziejów człowiek musiał mierzyć różne rzeczy, ważyć jedzenie i liczyć czas. W tym celu konieczne było stworzenie całego systemu różnorodnych miar niezbędnych do obliczenia objętości, masy, długości, czasu itp. Dane z takich pomiarów pomagają opanować ilościowe cechy otaczającego świata. Rola takich pomiarów w rozwoju cywilizacji jest niezwykle istotna. Dziś nie ma przemysłu Gospodarka narodowa nie mógłby funkcjonować prawidłowo i produktywnie bez wykorzystania swojego systemu pomiarowego. Przecież to za pomocą tych pomiarów tworzy się i zarządza różnymi procesy technologiczne a także monitorowanie jakości produktów. Pomiary takie są potrzebne dla różnorodnych potrzeb w procesie rozwoju postępu naukowo-technicznego: dla rozliczania zasobów materialnych i planowania, dla potrzeb handlu krajowego i zagranicznego, dla sprawdzania jakości produktów, dla zwiększania poziom ochrony pracy każdej osoby pracującej. Pomimo różnorodności Zjawiska naturalne i produkty świata materialnego, do ich pomiaru stosuje się ten sam zróżnicowany system miar, oparty na bardzo istotnym punkcie - porównaniu uzyskanej wartości z inną, podobną do niej, która kiedyś została przyjęta jako jednostka. Przy tym podejściu za wielkość fizyczną uważa się pewną liczbę przyjętych dla niej jednostek, czyli inaczej mówiąc, w ten sposób uzyskuje się jej wartość. Istnieje nauka, która systematyzuje i bada takie jednostki miar - metrologia. Metrologia z reguły oznacza naukę o pomiarach, istniejące środki oraz metody pomagające zachować zasadę ich jedności, a także sposoby osiągnięcia wymaganej dokładności.

Pochodzenie samego terminu „metrologia” jest wznoszące! na dwa greckie słowa: metron, co tłumaczy się jako „mierzyć” i logos, „nauczanie”. Gwałtowny rozwój metrologii nastąpił pod koniec XX wieku. Jest to nierozerwalnie związane z rozwojem nowych technologii. Wcześniej metrologia miała charakter wyłącznie opisowy przedmiot naukowy. Należy również zauważyć, że w tworzeniu tej dyscypliny brał udział D.I. Mendelejew, który był ściśle związany z metrologią od 1892 do 1907... kiedy kierował tą branżą nauka rosyjska. Można zatem powiedzieć, że studia metrologiczne:

1) metody i środki rozliczania produktów według następujących wskaźników: długość, waga, objętość, zużycie i moc;

2) pomiary wielkości fizycznych i parametrów technicznych oraz właściwości i składu substancji;

3) pomiary do monitorowania i regulacji procesów technologicznych.

Istnieje kilka głównych obszarów metrologii:

1) ogólna teoria pomiaru;

2) układy jednostek wielkości fizycznych;

3) metody i środki pomiaru;

4) metody określania dokładności pomiaru;

5) podstawa zapewnienia jednolitości pomiarów oraz podstawa jednolitości przyrządów pomiarowych;

6) normy i przykładowe przyrządy pomiarowe;

7) metody przenoszenia wielkości jednostek z próbek przyrządów pomiarowych i ze wzorców na robocze przyrządy pomiarowe. Ważnym pojęciem w nauce metrologii jest jedność pomiarów, czyli takie pomiary, w których dane końcowe uzyskuje się w jednostkach prawnych, natomiast błędy danych pomiarowych uzyskuje się z zadanym prawdopodobieństwem. Potrzeba jednolitości pomiarów wynika z możliwości porównywania wyników różnych pomiarów przeprowadzonych na różnych obszarach, w różnych okresach czasu, a także wykorzystania różne metody i przyrządy pomiarowe.

Należy także wyróżnić obiekty metrologiczne:

1) jednostki miary wielkości;

2) przyrządy pomiarowe;

3) techniki stosowane przy wykonywaniu pomiarów itp.

Metrologia obejmuje: po pierwsze, Główne zasady, normy i wymagania, po drugie, kwestie wymagające regulacji i kontroli ze strony rządu. A tu mowa o:

1) wielkości fizyczne, ich jednostki i miary;

2) zasady i metody pomiarów oraz sprzęt pomiarowy;

3) błędy przyrządów pomiarowych, metod i środków przetwarzania wyników pomiarów w celu eliminacji błędów;

4) zapewnienie jednolitości pomiarów, wzorców, próbek;

5) państwowa służba metrologiczna;

6) metodologia schematów weryfikacji;

7) działające przyrządy pomiarowe.

W tym zakresie zadaniami metrologii stają się: doskonalenie standardów, opracowywanie nowych metod precyzyjnych pomiarów, zapewnienie jednolitości i niezbędnej dokładności pomiarów.

Warunki

Bardzo ważnym czynnikiem prawidłowego rozumienia dyscypliny i nauki metrologii są stosowane w niej terminy i pojęcia. Trzeba powiedzieć, że ich prawidłowe sformułowanie i interpretacja ma ogromne znaczenie, gdyż percepcja każdego człowieka jest indywidualna i wiele, nawet ogólnie przyjętych terminów, pojęć i definicji, interpretuje on po swojemu, korzystając ze swojego doświadczenia życiowego i kierując się instynktem, jego życiowe credo. A w przypadku metrologii bardzo ważne jest jednoznaczne interpretowanie tych terminów dla wszystkich, ponieważ takie podejście umożliwia optymalne i pełne zrozumienie każdego zjawiska życiowego. W tym celu stworzono specjalny standard terminologiczny, zatwierdzony na szczeblu państwowym. Ponieważ Rosja postrzega się obecnie jako część światowego systemu gospodarczego, stale trwają prace nad ujednoliceniem terminów i pojęć oraz tworzeniem międzynarodowego standardu. Z pewnością ułatwia to proces wzajemnie korzystnej współpracy z krajami wysoko rozwiniętymi obce kraje i partnerzy. Tak więc w metrologii stosuje się następujące wielkości i ich definicje:

1) wielkość fizyczna, reprezentowanie własność ogólna odnośnie jakości duża ilość przedmioty fizyczne, ale indywidualne dla każdego w sensie wyrażenia ilościowego;

2) jednostka wielkości fizycznej, co implikuje wielkość fizyczną, której pod warunkiem przypisuje się wartość liczbową równą jeden;

3) pomiar wielkości fizycznych, przez co rozumiemy ilościową i jakościową ocenę obiektu fizycznego za pomocą przyrządów pomiarowych;

4) przyrząd pomiarowy, będący urządzeniem technicznym posiadającym znormalizowane właściwości metrologiczne. Należą do nich urządzenie pomiarowe, miara, układ pomiarowy, przetwornik pomiarowy, zespół układów pomiarowych;

5) urządzenie pomiarowe jest przyrządem pomiarowym wytwarzającym sygnał informacyjny w postaci zrozumiałej dla bezpośredniego odbioru przez obserwatora;

6) mierzyć– także przyrząd pomiarowy odtwarzający wielkość fizyczną o danej wielkości. Na przykład, jeśli urządzenie jest certyfikowane jako przyrząd pomiarowy, miarą jest jego skala ze znakami cyfrowymi;

7) System pomiarowy, postrzegane jako zestaw przyrządów pomiarowych, które są ze sobą połączone kanałami transmisji informacji w celu wykonywania jednej lub większej liczby funkcji;

8) przetwornik pomiarowy– także przyrząd pomiarowy wytwarzający informacyjny sygnał pomiarowy w postaci dogodnej do przechowywania, przeglądania i nadawania za pośrednictwem kanałów komunikacyjnych, ale niedostępnej dla bezpośredniego postrzegania;

9) zasada pomiaru jako zbiór zjawisk fizycznych, na których opierają się pomiary;

10) metoda pomiaru jako zespół technik i zasad posługiwania się technicznymi przyrządami pomiarowymi;

11) technika pomiarowa jako zbiór metod i zasad, opracowane przez organizacje zajmujące się badaniami metrologicznymi, zatwierdzone przez prawo;

12) błąd pomiaru, reprezentująca nieistotną różnicę między prawdziwymi wartościami wielkości fizycznej a wartościami uzyskanymi w wyniku pomiaru;

13) podstawowa jednostka miary, rozumiana jako jednostka miary, posiadanie oficjalnie zatwierdzonego standardu;

14) jednostka pochodna jako jednostka miary, związane z jednostkami podstawowymi opartymi na modelach matematycznych poprzez zależności energetyczne, bez wzorca;

15) odniesienie, który jest przeznaczony do przechowywania i odtwarzania jednostki wielkości fizycznej, do przesyłania jej parametrów wymiarowych do przyrządów pomiarowych znajdujących się niżej w schemacie legalizacji. Istnieje pojęcie „wzorca pierwotnego”, co oznacza przyrząd pomiarowy charakteryzujący się największą w kraju dokładnością. Istnieje koncepcja „standardu porównawczego”, interpretowanego jako środek łączenia standardów usług międzystanowych. Istnieje koncepcja „kopii standardowej” jako środka miary służącego do przenoszenia rozmiarów jednostek na środki standardowe;

16) wzorowy produkt przez który rozumie się przyrząd pomiarowy przeznaczony wyłącznie do przekazywania wymiarów jednostek działającym przyrządom pomiarowym;

17) narzędzie pracy, rozumiany jako „środek pomiarowy służący do oceny zjawisko fizyczne»;

18) dokładność pomiarów, interpretowana jako wartość liczbowa wielkości fizycznej, odwrotność błędu, decyduje o klasyfikacji standardowych przyrządów pomiarowych. Ze względu na dokładność pomiarów przyrządy pomiarowe można podzielić na: najwyższe, wysokie, średnie, niskie.

Klasyfikacja pomiarów

Klasyfikacji przyrządów pomiarowych można dokonać według następujących kryteriów.

1. Charakterystyka dokładności pomiary dzielimy na równe i nierówne.

Pomiary o jednakowej precyzji wielkość fizyczna to seria pomiarów pewnej wielkości dokonanych przy użyciu przyrządów pomiarowych (MI) z tą samą dokładnością i w identycznych warunkach początkowych.

Nierówna dokładność pomiarów wielkość fizyczna to seria pomiarów pewnej wielkości dokonanych przy użyciu przyrządów pomiarowych o różnej dokładności i (lub) w różnych warunkach początkowych.

2. Według liczby pomiarów pomiary dzielą się na pojedyncze i wielokrotne.

Pojedynczy pomiar jest pomiarem jednej wielkości dokonanym jednorazowo. W praktyce pojedyncze pomiary obarczone są dużym błędem, dlatego w celu jego ograniczenia zaleca się wykonanie pomiarów tego typu co najmniej trzykrotnie i przyjęcie z ich wyniku średniej arytmetycznej.

Wiele pomiarów jest pomiarem jednej lub większej liczby wielkości dokonanym cztery lub więcej razy. Pomiar wielokrotny to seria pojedynczych pomiarów. Minimalna liczba pomiarów, przy której pomiar można uznać za wielokrotny, wynosi cztery. Wynikiem pomiarów wielokrotnych jest średnia arytmetyczna wyników wszystkich wykonanych pomiarów. Przy powtarzanych pomiarach błąd maleje.

3. Według rodzaju zmiany wartości pomiary dzielą się na statyczne i dynamiczne.

Pomiary statyczne- Są to pomiary stałej, niezmiennej wielkości fizycznej. Przykładem takiej stałej w czasie wielkości fizycznej jest długość działki.

Pomiary dynamiczne– są to pomiary zmiennej, niestałej wielkości fizycznej.

4. Według celu Pomiary dzielą się na techniczne i metrologiczne.

Pomiary techniczne– są to pomiary dokonywane technicznymi przyrządami pomiarowymi.

Pomiary metrologiczne to pomiary wykonane przy użyciu wzorców.

5. W drodze przedstawienia wyniku pomiary dzielą się na bezwzględne i względne.

Pomiary bezwzględne– są to pomiary, które przeprowadza się poprzez bezpośredni, bezpośredni pomiar wielkości podstawowej i (lub) zastosowanie stałej fizycznej.

Pomiary względne- są to pomiary, w których oblicza się stosunek wielkości jednorodnych, przy czym licznikiem jest porównywana wielkość, a mianownik stanowi podstawę porównania (jednostka). Wynik pomiaru będzie zależał od tego, jaka wartość zostanie przyjęta jako podstawa porównania.

6. Metodami uzyskiwania wyników pomiary dzielą się na bezpośrednie, pośrednie, kumulatywne i łączne.

Pomiary bezpośrednie– są to pomiary dokonywane za pomocą miar, tj. wielkość mierzoną porównuje się bezpośrednio z jej miarą. Przykładem pomiarów bezpośrednich jest pomiar kąta (miara - kątomierz).

Pomiary pośrednie to pomiary, w których wartość wielkości mierzonej jest obliczana na podstawie wartości uzyskanych w wyniku pomiarów bezpośrednich i znanej zależności między tymi wartościami a wielkością mierzoną.

Pomiary zbiorcze– są to pomiary, których wynikiem jest rozwiązanie pewnego układu równań, na który składają się równania otrzymane w wyniku pomiaru możliwych kombinacji mierzonych wielkości.

Wspólne pomiary– są to pomiary, podczas których dokonuje się pomiaru co najmniej dwóch niejednorodnych wielkości fizycznych w celu ustalenia istniejącej między nimi zależności.

Jednostki

W 1960 roku na XI Generalnej Konferencji Miar i Wag zatwierdzono Międzynarodowy Układ Jednostek Miar (SI).

Międzynarodowy Układ Jednostek Miar opiera się na siedmiu jednostkach obejmujących następujące dziedziny nauki: mechanikę, elektryczność, ciepło, optykę, fizykę molekularną, termodynamikę i chemię:

1) jednostka długości (mechanika) – metr;

2) jednostka masy (mechanika) – kilogram;

3) jednostka czasu (mechanika) – drugi;

4) jednostka siły prąd elektryczny(Elektryczność) - amper;

5) jednostka temperatury termodynamicznej (ciepła) – kelwin;

6) jednostka światłości (optyka) – kandela;

7) jednostka ilości substancji ( Fizyka molekularna, termodynamika i chemia) – kret.

W Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar istnieją dodatkowe jednostki:

1) jednostka miary kąta płaskiego – radian;

2) jednostka miary kąta bryłowego – steradian W ten sposób, poprzez przyjęcie Międzynarodowego Układu Jednostek, jednostki miary wielkości fizycznych we wszystkich dziedzinach nauki i technologii zostały usprawnione i sprowadzone do jednego typu, ponieważ wszystkie pozostałe jednostki wyrażane są za pomocą siedmiu podstawowych i dwóch dodatkowych jednostek SI. Na przykład ilość energii elektrycznej wyrażana jest w sekundach i amperach.

Błąd pomiaru

W praktyce stosowania pomiarów ich dokładność staje się bardzo ważnym wskaźnikiem, który reprezentuje stopień zbliżenia wyników pomiarów do jakiejś wartości rzeczywistej, co służy do jakościowego porównania operacji pomiarowych. A jako ocenę ilościową z reguły stosuje się błąd pomiaru. Co więcej, im mniejszy błąd, tym większa jest brana pod uwagę dokładność.

Zgodnie z teorią prawa błędu, jeśli konieczne jest dwukrotne zwiększenie dokładności wyniku (z wyłączeniem błędu systematycznego), wówczas liczbę pomiarów należy zwiększyć 4-krotnie; jeśli konieczne jest 3-krotne zwiększenie dokładności, wówczas liczbę pomiarów zwiększa się 9-krotnie itp.

Proces oceny błędu pomiaru uważany jest za jedno z najważniejszych działań zapewniających jednorodność pomiarów. Oczywiście istnieje ogromna liczba czynników wpływających na dokładność pomiaru. W związku z tym jakakolwiek klasyfikacja błędów pomiarowych jest raczej dowolna, gdyż często w zależności od warunków procesu pomiarowego błędy mogą pojawiać się w różnych grupach. Ponadto, zgodnie z zasadą zależności od formy, te wyrażenia błędu pomiaru mogą być: bezwzględne, względne i zredukowane.

Dodatkowo, w zależności od charakteru przejawu, przyczyn występowania i możliwości eliminacji, składowymi mogą być błędy pomiarowe.W tym przypadku wyróżnia się następujące składowe błędu: systematyczny i losowy.

Składnik systematyczny pozostaje stały lub zmienia się wraz z kolejnymi pomiarami tego samego parametru.

Składnik losowy zmienia się, gdy ten sam parametr zostanie ponownie losowo zmieniony. Obie składowe błędu pomiaru (przypadkowa i systematyczna) występują jednocześnie. Co więcej, wartość błędu losowego nie jest z góry znana, gdyż może on powstać na skutek szeregu bliżej nieokreślonych czynników.Nie można całkowicie wykluczyć tego rodzaju błędu, jednakże jego wpływ można w pewnym stopniu ograniczyć poprzez obróbkę wyników pomiarów.

Błąd systematyczny i na tym polega jego specyfika w porównaniu z błędem losowym, który wykrywany jest niezależnie od jego źródła, rozpatrywany jest według jego składowych w powiązaniu ze źródłami występowania.

Składniki błędu można także podzielić na: metodologiczne, instrumentalne i subiektywne. Subiektywne błędy systematyczne są związane z Cechy indywidulane operator. Błąd taki może wystąpić na skutek błędów w odczytach lub braku doświadczenia operatora. Zasadniczo błędy systematyczne wynikają z elementów metodologicznych i instrumentalnych. O składniku metodologicznym błędu decyduje niedoskonałość metody pomiaru, sposób stosowania SI, błędność wzorów obliczeniowych i zaokrąglanie wyników. Składnik instrumentalny pojawia się w wyniku wewnętrznego błędu SI, określonego przez klasę dokładności, wpływ SI na wynik i rozdzielczość SI. Istnieje również coś takiego jak „rażące błędy lub chybienia”, które mogą pojawić się na skutek błędnych działań operatora, nieprawidłowego działania przyrządu pomiarowego lub nieprzewidzianych zmian w sytuacji pomiarowej. Błędy tego typu wykrywane są najczęściej podczas przeglądania wyników pomiarów przy zastosowaniu specjalnych kryteriów. Ważnym elementem Klasyfikacja ta to zapobieganie błędom, rozumiane jako najbardziej racjonalny sposób ograniczania błędów, polegający na eliminacji wpływu dowolnego czynnika.

Rodzaje błędów

Wyróżnia się następujące rodzaje błędów:

1) błąd bezwzględny;

2) błąd względny;

3) zmniejszony błąd;

4) błąd podstawowy;

5) dodatkowy błąd;

6) błąd systematyczny;

7) błąd losowy;

8) błąd instrumentalny;

9) błąd metodologiczny;

10) błąd osobisty;

11) błąd statyczny;

12) błąd dynamiczny.

Błędy pomiarowe są klasyfikowane według następujących kryteriów.

Zgodnie z metodą wyrażeń matematycznych błędy dzielą się na błędy bezwzględne i błędy względne.

Na podstawie interakcji zmian w czasie i wartości wejściowej błędy dzieli się na błędy statyczne i błędy dynamiczne.

Ze względu na charakter występowania błędy dzielimy na błędy systematyczne i błędy losowe.

Absolutny błąd– jest to wartość obliczona jako różnica pomiędzy wartością wielkości otrzymaną w procesie pomiaru a rzeczywistą (rzeczywistą) wartością tej wielkości.

Błąd bezwzględny oblicza się za pomocą następującego wzoru:

Q n = Q n ? Q 0 ,

gdzie AQ n – błąd bezwzględny;

Qn– wartość pewnej wielkości uzyskana w procesie pomiarowym;

Pytanie 0– wartość tej samej wielkości przyjęta jako podstawa porównania (wartość rzeczywista).

Absolutny błąd pomiaru– jest to wartość liczona jako różnica pomiędzy liczbą będącą wartością nominalną miary, a rzeczywistą (rzeczywistą) wartością wielkości reprodukowanej przez miarę.

Względny błąd to liczba odzwierciedlająca stopień dokładności pomiaru.

Błąd względny oblicza się za pomocą następującego wzoru:

gdzie?Q – błąd bezwzględny;

Pytanie 0– rzeczywista (rzeczywista) wartość mierzonej wielkości.

Błąd względny wyraża się w procentach.

Zmniejszony błąd jest wartością obliczoną jako stosunek wartości błędu bezwzględnego do wartości normalizującej.

Wartość standardową określa się w następujący sposób:

1) dla przyrządów pomiarowych, dla których zatwierdzono wartość nominalną, tę wartość nominalną przyjmuje się jako wartość wzorcową;

2) dla przyrządów pomiarowych z wartość zerowa znajduje się na krawędzi skali pomiarowej lub poza nią, za wartość normalizującą przyjmuje się wartość końcową z zakresu pomiarowego. Wyjątkiem są przyrządy pomiarowe o znacznie nierównej skali pomiarowej;

3) dla przyrządów pomiarowych, których znacznik zerowy znajduje się wewnątrz zakresu pomiarowego, za wartość normalizującą przyjmuje się sumę końcowych wartości liczbowych zakresu pomiarowego;

4) dla przyrządów pomiarowych (przyrządów pomiarowych), w których skala jest nierówna, za wartość normalizacyjną przyjmuje się całą długość skali pomiarowej lub długość jej tej części, która odpowiada zakresowi pomiarowemu. Błąd bezwzględny wyraża się następnie w jednostkach długości.

Błąd pomiaru obejmuje błąd przyrządu, błąd metody i błąd zliczania. Ponadto błąd liczenia powstaje na skutek niedokładności określenia ułamków podziału skali pomiarowej.

Błąd instrumentalny– jest to błąd powstały na skutek błędów popełnionych w procesie wytwarzania części funkcjonalnych przyrządów pomiarowych.

Błąd metodologiczny to błąd, który występuje z następujących powodów:

1) niedokładność w budowie modelu procesu fizycznego, na którym opiera się przyrząd pomiarowy;

2) nieprawidłowe użycie przyrządów pomiarowych.

Subiektywny błąd– jest to błąd wynikający z niskiego stopnia kwalifikacji operatora przyrządu pomiarowego, a także z błędu narządu wzroku człowieka, tj. przyczyną błędu subiektywnego jest czynnik ludzki.

Błędy w oddziaływaniu zmian w czasie i wielkości wejściowej dzielimy na błędy statyczne i dynamiczne.

Błąd statyczny– jest to błąd powstający w procesie pomiaru stałej (niezmiennej w czasie) wielkości.

Błąd dynamiczny jest błędem, którego wartość liczbową oblicza się jako różnicę pomiędzy błędem występującym przy pomiarze wielkości niestałej (zmiennej w czasie) a błędem statycznym (błądem wartości mierzonej wielkości w pewnym momencie czas).

W zależności od charakteru zależności błędu od wielkości wpływających, błędy dzielą się na podstawowe i dodatkowe.

Podstawowy błąd– jest to błąd uzyskany w normalnych warunkach pracy przyrządu pomiarowego (przy normalnych wartościach wielkości wpływających).

Dodatkowy błąd– jest to błąd, który pojawia się, gdy wartości wielkości wpływających nie odpowiadają ich wartościom normalnym lub gdy wielkość wpływająca przekracza granice obszaru wartości normalnych.

Normalne warunki– są to warunki, w których wszystkie wartości wielkości wpływających są normalne lub nie wykraczają poza granice normalnego zakresu.

Warunki pracy– są to warunki, w których zmiana wielkości wpływających ma szerszy zakres (wartości wpływające nie wykraczają poza granice roboczego zakresu wartości).

Zakres roboczy wielkości wpływających– jest to zakres wartości, w którym normalizowane są wartości błędu dodatkowego.

Ze względu na charakter zależności błędu od wartości wejściowej błędy dzieli się na addytywne i multiplikatywne.

Błąd addytywny– jest to błąd powstający na skutek sumowania wartości liczbowych i niezależny od wartości mierzonej wielkości pobranej modulo (bezwzględnie).

Nastawienie multiplikatywne jest błędem, który zmienia się wraz ze zmianami wartości mierzonej wielkości.

Należy zaznaczyć, że wartość bezwzględnego błędu addytywnego nie jest powiązana z wartością mierzonej wielkości i czułością przyrządu pomiarowego. Błędy bezwzględne addytywne są stałe w całym zakresie pomiarowym.

Wartość bezwzględnego błędu addytywnego określa minimalną wartość wielkości, jaką może zmierzyć przyrząd pomiarowy.

Wartości błędów multiplikatywnych zmieniają się proporcjonalnie do zmian wartości mierzonej wielkości. Wartości błędów multiplikatywnych są również proporcjonalne do czułości przyrządu pomiarowego.Błąd multiplikatywny powstaje w wyniku wpływu wielkości wpływających na charakterystyki parametryczne elementów urządzenia.

Błędy mogące powstać w trakcie pomiaru klasyfikuje się ze względu na charakter ich wystąpienia. Atrakcja:

1) błędy systematyczne;

2) błędy losowe.

Poważne błędy i pomyłki mogą również wystąpić w procesie pomiarowym.

Błąd systematyczny- Ten część cały błąd wyniku pomiaru, który nie zmienia się lub zmienia się w sposób naturalny przy powtarzanych pomiarach tej samej wielkości. Zazwyczaj błąd systematyczny stara się wyeliminować możliwymi sposobami (np. stosując metody pomiarowe zmniejszające prawdopodobieństwo jego wystąpienia), jeżeli jednak błędu systematycznego nie da się wyeliminować, to przed rozpoczęciem pomiarów oblicza się go i odpowiednio Do wyniku pomiaru wprowadzane są poprawki. W procesie normalizacji błędu systematycznego określa się granice jego dopuszczalnych wartości. Błąd systematyczny decyduje o dokładności pomiarów przyrządów pomiarowych (właściwość metrologiczna).

Błędy systematyczne w niektórych przypadkach można określić eksperymentalnie. Wynik pomiaru można następnie doprecyzować poprzez wprowadzenie poprawki.

Metody eliminowania błędów systematycznych dzielą się na cztery typy:

1) eliminacja przyczyn i źródeł błędów przed rozpoczęciem pomiarów;

2) eliminacja błędów w procesie już rozpoczętego pomiaru metodami podstawienia, kompensacji błędów znakiem, opozycji, obserwacji symetrycznych;

3) korekta wyników pomiarów poprzez dokonanie poprawki (eliminacja błędów w obliczeniach);

4) określenie granic błędu systematycznego, jeżeli nie można go wyeliminować.

Eliminacja przyczyn i źródeł błędów przed rozpoczęciem pomiarów. Ta metoda jest opcją najbardziej optymalną, gdyż jej zastosowanie ułatwia dalszy przebieg pomiarów (nie ma potrzeby eliminowania błędów w procesie już rozpoczętego pomiaru ani dokonywania korekt uzyskanego wyniku).

Aby wyeliminować błędy systematyczne w procesie już rozpoczętego pomiaru, stosuje się różne metody

Sposób wprowadzania zmian opiera się na wiedzy o błędzie systematycznym i aktualnych wzorcach jego zmian. Stosując tę ​​metodę, wprowadza się poprawki do wyniku pomiaru uzyskanego z błędami systematycznymi, równymi co do wielkości tym błędom, ale o przeciwnym znaku.

Metoda substytucyjna polega na tym, że wielkość mierzoną zastępuje się miarą umieszczoną w takich samych warunkach, w jakich znajdował się przedmiot pomiaru. Metodę zastępczą stosuje się przy pomiarze następujących parametrów elektrycznych: rezystancji, pojemności i indukcyjności.

Metoda kompensacji błędu znaku polega na tym, że pomiarów dokonuje się dwukrotnie w taki sposób, że w wynikach pomiarów wpisywany jest błąd o nieznanej wielkości z przeciwnym znakiem.

Metoda sprzeciwu podobny do metody kompensacji znaku. Metoda ta polega na wykonywaniu pomiarów dwukrotnie, tak aby źródło błędu w pierwszym pomiarze miało odwrotny wpływ na wynik drugiego pomiaru.

Błąd losowy- jest to składowa błędu wyniku pomiaru, zmieniająca się losowo, nieregularnie przy wykonywaniu kolejnych pomiarów tej samej wielkości. Wystąpienia błędu losowego nie da się przewidzieć ani przewidzieć. Błędu losowego nie da się całkowicie wyeliminować, zawsze w pewnym stopniu zniekształca on końcowy wynik pomiaru. Można jednak zwiększyć dokładność wyniku pomiaru, wykonując powtarzane pomiary. Przyczyną błędu losowego może być np. przypadkowa zmiana czynniki zewnętrzne wpływające na proces pomiarowy. Błąd losowy przy wykonywaniu powtarzalnych pomiarów z odpowiednio dużą dokładnością powoduje rozproszenie wyników.

Błędy i rażące błędy– są to błędy znacznie przekraczające błędy systematyczne i losowe oczekiwane w danych warunkach pomiaru. Błędy i błędy rażące mogą pojawić się na skutek rażących błędów podczas procesu pomiarowego, awaria technicznaśrodki pomiaru nieoczekiwanych zmian warunków zewnętrznych.

Dobór przyrządów pomiarowych

Przy wyborze przyrządów pomiarowych należy przede wszystkim uwzględnić dopuszczalną wartość błędu dla danego pomiaru, ustaloną w odpowiednich przepisach dokumenty regulacyjne.

Jeżeli w odpowiednich dokumentach regulacyjnych nie określono dopuszczalnego błędu, maksymalny dopuszczalny błąd pomiaru należy uregulować w dokumentacji technicznej produktu.

Przy wyborze przyrządów pomiarowych należy również wziąć pod uwagę:

1) dopuszczalne odchylenia;

2) metody pomiaru i metody kontroli. Głównym kryterium wyboru przyrządów pomiarowych jest zgodność przyrządów pomiarowych z wymogami niezawodności pomiaru, uzyskanie rzeczywistych (rzeczywistych) wartości mierzonych wielkości z zadaną dokładnością przy minimalnych kosztach czasu i materiałów.

Aby optymalnie dobrać przyrządy pomiarowe należy posiadać następujące dane wyjściowe:

1) wartość nominalną mierzonej wielkości;

2) wielkość różnicy między wartością maksymalną i minimalną mierzonej wielkości, uregulowaną w dokumentacji regulacyjnej;

3) informację o warunkach przeprowadzania pomiarów.

Jeżeli konieczne jest dobranie układu pomiarowego w oparciu o kryterium dokładności, wówczas jego błąd należy obliczyć jako sumę błędów wszystkich elementów układu (miary, przyrządy pomiarowe, przetworniki pomiarowe), zgodnie z obowiązującymi przepisami prawa dla każdego systemu.

Wstępny dobór przyrządów pomiarowych dokonywany jest według kryterium dokładności, a ostateczny dobór przyrządów pomiarowych musi uwzględniać następujące wymagania:

1) do roboczego zakresu wartości wielkości wpływających na proces pomiarowy;

2) do wymiarów przyrządu pomiarowego;

3) do masy przyrządu pomiarowego;

4) do konstrukcji przyrządu pomiarowego.

Przy wyborze przyrządów pomiarowych należy wziąć pod uwagę preferencje znormalizowanych przyrządów pomiarowych.

19. Metody ustalania i rozliczania błędów

Metody wyznaczania i rozliczania błędów pomiarowych służą do:

1) na podstawie wyników pomiarów uzyskać rzeczywistą (rzeczywistą) wartość mierzonej wielkości;

2) określić dokładność uzyskanych wyników, tj. stopień ich zgodności z wartością rzeczywistą (rzeczywistą).

W procesie ustalania i rozliczania błędów oceniane są:

1) wartość oczekiwana;

2) odchylenie standardowe.

Estymacja parametrów punktowych(oczekiwanie matematyczne lub odchylenie standardowe) to oszacowanie parametru, które można wyrazić pojedynczą liczbą. Oszacowanie punktowe jest funkcją danych eksperymentalnych i dlatego samo w sobie musi być zmienną losową rozłożoną zgodnie z prawem zależnym od prawa rozkładu wartości pierwotnej zmiennej losowej. Prawo rozkładu wartości szacunkowych punktowych będzie zależą także od szacowanego parametru oraz od liczby testów (eksperymentów).

Szacunki punktowe są następujących typów:

1) obiektywne oszacowanie punktowe;

2) efektywne oszacowanie punktowe;

3) spójne oszacowanie punktowe.

Bezstronne oszacowanie punktowe jest estymacją parametru błędu, którego matematyczne oczekiwanie jest równe temu parametrowi.

Obowiązujący punkt o

Metrologia- nauka o pomiarach, metody i środki zapewnienia ich jedności oraz sposoby osiągania wymaganej dokładności. Taką definicję podają wszystkie rosyjskie przepisy, od GOST 16263-70 po niedawno przyjęte zalecenia RMG 29-2013.

Międzynarodowy Słownik Metrologii (VIM3) podaje szerszą definicję terminu metrologia jako nauki o pomiarach i jej zastosowaniach, która obejmuje wszystkie teoretyczne i praktyczne aspekty pomiarów, niezależnie od ich niepewności i pola zastosowania.

Odniesienie. GOST 16263-70 „GSI. Metrologia. Podstawowe terminy i definicje” obowiązywała od 01.01.1971, zastąpiona od 01.01.2001 przez RMG 29-99 o tej samej nazwie.
SG 29-2013 „GSI. Metrologia. Podstawowe terminy i definicje” – Zalecenia dotyczące normalizacji międzystanowej (wprowadzone od 01.01.2015 zamiast RMG 29-99). Zostały one zaktualizowane i zharmonizowane ze słownikiem VIM3-2008 (wydanie III). Jego pełna nazwa to Międzynarodowy Słownik Metrologii: Podstawowy i Pojęcia ogólne i powiązane terminy.

Jeśli porozmawiamy w prostym języku metrologia zajmuje się pomiarem wielkości fizycznych charakteryzujących wszelkiego rodzaju materialne obiekty, procesy lub zjawiska. Jej zainteresowania obejmują rozwój i praktyczne zastosowanie technologii, narzędzi i sprzętu pomiarowego, a także narzędzi i metod przetwarzania otrzymanych informacji. Ponadto metrologia zapewnia prawną regulację działań oficjalnych struktur i osób, w taki czy inny sposób związanych z wykonywaniem pomiarów w ich działalności, bada i systematyzuje doświadczenia historyczne.

Samo słowo „metrologia” pochodzi od greckich słów „metron” – miara i „logos” – doktryna. Początkowo doktryna rozwinęła się jako nauka o miarach i zależnościach pomiędzy różnymi wielkościami miar (stosowana m.in różne kraje) i miała charakter opisowy (empiryczny).

Pomiary nowych współczesnych wielkości, poszerzanie zakresów pomiarowych, zwiększanie ich dokładności, wszystko to przyczynia się do powstania najnowsze technologie, wzorce i przyrządy pomiarowe (MI), doskonalenie sposobów pojmowania przez człowieka przyrody, znajomość ilościowych cech otaczającego świata.

Ustalono, że obecnie istnieje potrzeba pomiaru ponad dwóch tysięcy parametrów i wielkości fizycznych, jednak dotychczas w oparciu o dostępne narzędzia i metody zmierzono już około 800 wielkości. Trwa rozwój nowych typów pomiarów faktyczny problem i za naszych czasów. Metrologia pochłania najnowsze osiągnięcia naukowe i zajmuje szczególne miejsce wśród nauk technicznych, gdyż dla postępu naukowo-technicznego i ich doskonalenia metrologia musi wyprzedzać inne dziedziny nauki i techniki.

Żaden specjalista techniczny nie może obejść się bez znajomości metrologii (na pomiary przeznacza się około 15% społecznych kosztów pracy). Żadna branża nie może funkcjonować bez wykorzystania własnego systemu pomiarowego. To na podstawie pomiarów zarządzane są procesy technologiczne i monitorowana jest jakość wytwarzanych wyrobów. Według ekspertów z rozwiniętych krajów uprzemysłowionych pomiary i związane z nimi operacje szacuje się na 3–9% produktu krajowego brutto.

Cele i zadania metrologii

Celem metrologii jako nauki jest zapewnienie jednolitości pomiarów (UME); wydobywanie informacji ilościowych o właściwościach obiektu, otaczającego go świata i procesów z zadaną dokładnością i niezawodnością.

Celem metrologii praktycznej jest metrologiczne wsparcie produkcji, tj. tworzenie i stosowanie podstaw naukowych i organizacyjnych, środków technicznych, zasad i przepisów niezbędnych do IO oraz wymaganej dokładności pomiarów.

Zadania metrologiczne:

• realizacja Polityka publiczna w OEI;
• opracowanie nowych i udoskonalenie obecnych ram regulacyjnych dla działalności związanej z inteligencją i działalnością metrologiczną;
• tworzenie jednostek wielkości (MU), systemów jednostek, ich unifikacja i uznawanie legalności;
• opracowywanie, doskonalenie, utrzymywanie, porównywanie i stosowanie państwowych podstawowych standardów jednostek wielkości;
• doskonalenie metod (zasad pomiaru) przenoszenia jednostek miar ze wzorca na mierzony obiekt;
• opracowanie metod przenoszenia wielkości jednostek wielkości z pierwotnych i roboczych wzorców miar do roboczego SI;
• prowadzenie Federalnego Funduszu Informacyjnego dla OEI oraz udostępnianie zawartych w nim dokumentów i informacji;
• świadczenie usług publicznych dla OEI zgodnie z zakresem akredytacji;
• ustalanie zasad i przepisów dotyczących testowania przyrządów pomiarowych;
• rozwój, doskonalenie, standaryzacja metod i przyrządów pomiarowych, metody wyznaczania i zwiększania ich dokładności;
• rozwój metod oceny błędów, stanu przyrządów pomiarowych i kontroli;
• doskonalenie ogólnej teorii pomiarów.

Odniesienie. Wcześniej zadania metrologii zostały sformułowane w GOST 16263-70.

Zgodnie z przydzielonymi zadaniami metrologię dzieli się na z metrologii teoretycznej, stosowanej, legislacyjnej i historycznej.

Metrologia teoretyczna lub podstawowa zajmuje się rozwojem teorii, problematyką pomiaru wielkości, ich jednostek i metod pomiaru. Metrologia teoretyczna zajmuje się ogólnymi problemami, które pojawiają się podczas wykonywania pomiarów w określonej dziedzinie techniki, humanistyka, a nawet na styku wielu, czasem bardzo różnorodnych dziedzin wiedzy. Metrologowie-teoretycy mogą zajmować się np. zagadnieniami pomiaru wymiarów liniowych, objętości i grawitacji w przestrzeni n-wymiarowej, opracowywać metody instrumentalnej oceny natężenia promieniowania ciał kosmicznych w odniesieniu do warunków lotów międzyplanetarnych, czy też tworzyć całkowicie nowe technologie, które umożliwiają zwiększenie intensywności procesu i poziomu dokładności oraz innych jego parametrów, udoskonalenie środków technicznych z nim związanych itp. Tak czy inaczej, niemal każde przedsięwzięcie w jakiejkolwiek działalności zaczyna się od teorii i dopiero po takim opracowaniu przechodzi w sferę konkretnego zastosowania.

Metrologia stosowana lub praktyczna zajmuje się zagadnieniami wsparcia metrologicznego, praktycznym wykorzystaniem osiągnięć metrologii teoretycznej oraz realizacją przepisów metrologii prawnej. Jego zadaniem jest dostosowanie ogólnych postanowień i obliczeń teoretycznych z poprzedniej części do jasno określonego, wysoce specjalistycznego problemu przemysłowego lub naukowego. Jeśli więc zajdzie konieczność oceny wytrzymałości wału silnika, skalibrowania dużej liczby rolek łożyskowych czy zapewnienia np. kompleksowej kontroli metrologicznej w procesie badań laboratoryjnych, praktycy wybiorą odpowiednią technologię spośród dużej liczby już znanych, opracują je i ewentualnie uzupełnią o zastosowanie do tych warunków, określą niezbędny sprzęt i narzędzia, liczebność i kwalifikacje personelu, a także przeanalizują wiele innych aspektów technicznych konkretnego procesu.

Metrologia prawna ustanawia wiążące prawne i wymagania techniczne w sprawie stosowania wzorców, jednostek wielkości, metod i przyrządów pomiarowych mających na celu zapewnienie jednolitości pomiarów (UMU) i wymaganej ich dokładności. Nauka ta zrodziła się na styku wiedzy technicznej i społecznej i ma na celu zapewnienie jednolitego podejścia do pomiarów prowadzonych we wszystkich bez wyjątku obszarach. Metrologia prawna graniczy także bezpośrednio ze standaryzacją, która zapewnia kompatybilność technologii, przyrządów pomiarowych i innych atrybutów wsparcia metrologicznego zarówno na poziomie krajowym, jak i międzynarodowym. Obszar zainteresowań metrologii prawnej obejmuje pracę z wzorcami wielkości mierzonych, zagadnienia legalizacji przyrządów i sprzętu pomiarowego oraz szkolenia specjalistów, a także wiele innych zagadnień. Głównym dokumentem prawnym regulującym działalność w tym zakresie jest Ustawa Federacji Rosyjskiej N 102-FZ „O zapewnieniu jednolitości miar” z dnia 26 czerwca 2008 roku. Ramy regulacyjne obejmują również szereg regulaminów, przepisów i przepisów technicznych, które określają wymagania prawne dla niektórych obszarów i rodzajów działalności prawników zajmujących się metrologią.

Metrologia historyczna przeznaczone do badania i systematyzacji jednostek i systemów miar stosowanych w przeszłości, technologicznego i instrumentalnego wsparcia monitorowania parametrów obiektów i procesów fizycznych, historycznej organizacji aspekty prawne, statystyki i wiele więcej. W tej części poznajemy także historię i ewolucję jednostek monetarnych, śledząc powiązania pomiędzy ich systemami, które ukształtowały się w warunkach różnych społeczeństw i kultur. Metrologia historyczna, równolegle z numizmatyką, zajmuje się badaniem jednostek monetarnych, ponieważ w okresie narodzin miar jako takich w dużej mierze powtarzały się podstawowe podstawy metod oceny wartości i innych parametrów zupełnie niezwiązanych z obliczeniami pieniężnymi.

Z drugiej strony metrologia historyczna nie jest nauką czysto społeczną, gdyż często przy jej pomocy przywracane są utracone, ale mimo to aktualne technologie pomiarowe, śledzone są ścieżki rozwoju w oparciu o przeszłe doświadczenia i prognozowane są obiecujące zmiany w tym obszarze, nowością są opracowane rozwiązania inżynieryjne. Często postępowe metody oceny dowolnych parametrów są rozwinięciem już znanych, poprawionych z uwzględnieniem nowych możliwości. nowoczesna nauka i technologia. Studiowanie historii jest niezbędne do pracy ze standardami pomiarowymi w zakresie ich rozwoju i doskonalenia, zapewnienia zgodności metod tradycyjnych i obiecujących, a także usystematyzowania praktycznych osiągnięć w celu ich wykorzystania w przyszłości.

Fragmenty historii rozwoju metrologii

Do przeliczania wszelkiego rodzaju pomiarów, zliczania czasu itp. ludzkość potrzebowała stworzyć system różnych pomiarów w celu określenia objętości, wagi, długości, czasu itp. Dlatego metrologia, jako dziedzina działalności praktycznej, powstała w czasach starożytnych.

Historia metrologii wpisuje się w historię rozwoju rozumu, sił wytwórczych, państwowości i handlu, wraz z nimi dojrzewała i doskonaliła się. Tak więc już za czasów wielkiego księcia Światosława Jarosławowicza zaczęto stosować na Rusi „wzorowy środek” - „złoty pas” księcia. Próbki przechowywano w kościołach i klasztorach. Za nowogrodzkiego księcia Wsiewołoda nakazano coroczną kontrolę środków, a za ich nieprzestrzeganie nałożono karę - aż do kary śmierci włącznie.

„Karta Dwiny” z 1560 r. autorstwa Iwana Groźnego regulowała zasady przechowywania i przenoszenia wielkości substancji sypkich - ośmiornicy. Pierwsze egzemplarze znajdowały się w zamówieniach państwa moskiewskiego, świątyń i kościołów. Prace nad nadzorem środków i ich weryfikacją prowadzono wówczas pod nadzorem Chaty Pomorskiej i Wielkiej Izby Celnej.

Piotr I zezwolił na używanie w Rosji miar angielskich (stopy i cale). Opracowano tabele miar i zależności pomiędzy miarami rosyjskimi i zagranicznymi. Kontrolowano stosowanie środków w handlu, w kopalniach i fabrykach oraz w mennicach. Zarząd Admiralicji dbał o prawidłowe stosowanie miar przyrządów goniometrycznych i kompasów.

W 1736 r. utworzono Komisję Miar i Wag. Pierwotną miarą długości był miedziany arszin i drewniany sąż. Funtowa pozłacana odważnik z brązu jest pierwszym zalegalizowanym standardem państwowym. Żelazne arszyny wykonano na zamówienie carycy Elżbiety Pietrowna w 1858 roku.

8 maja 1790 roku Francja przyjęła metr jako jednostkę długości – jedną czterdziestą milionową południka Ziemi. (Zostało oficjalnie wprowadzone we Francji dekretem z 10 grudnia 1799 r.)

W Rosji w 1835 roku zatwierdzono standardy masy i długości - funt platynowy i sążń platynowy (7 stóp angielskich). Rok 1841 to rok otwarcia w Rosji Składu Wzorowych Miar i Wag.

20 maja 1875 roku Konwencję Metryczną podpisało 17 państw, w tym Rosja. Powstały międzynarodowe i krajowe prototypy kilograma i metra. (Dzień Metrologa obchodzony jest 20 maja).

Od 1892 r. Składnicą Wzorowych Miar i Wag kierował słynny rosyjski naukowiec D.I. Mendelejew. W metrologii epokę Mendelejewa nazywa się zwykle okresem od 1892 do 1918 roku.

W 1893 roku na bazie Składnicy utworzono Główną Izbę Miar i Wag – instytut metrologiczny, w którym przeprowadzano badania i sprawdzanie różnych przyrządów pomiarowych. (Mendelejew stał na czele Izby do 1907 r.). Obecnie jest to Ogólnorosyjski Instytut Metrologii im. D.I. Mendelejewa.

Na podstawie Przepisów o miarach i wagach z 1899 r. Otwarto w różnych miastach Rosji 10 kolejnych namiotów kalibracyjnych.

XX wiek wraz z odkryciami w matematyce i fizyce przekształcił M w naukę o pomiarach. Współcześnie stan i kształtowanie się zaplecza metrologicznego w dużej mierze determinuje poziom przemysłu, handlu, nauki, medycyny, obronności i rozwoju państwa jako całości.

Metryczny system miar i wag został wprowadzony dekretem Rady Komisarzy Ludowych RSFSR z 14 września 1918 r. (rozpoczął to „etap normatywny” w rosyjskiej metrologii). Przystąpienie do Międzynarodowej Konwencji Metrycznej nastąpiło w 1924 r., a także utworzenie komitetu normalizacyjnego w Rosji.

1960 - Powstał Międzynarodowy Układ Jednostek Miar. W ZSRR zaczęto go używać w 1981 r. (GOST 8.417-81). 1973 - zatwierdzony w ZSRR System państwowy zapewnienie jednolitości pomiarów (GSI).

1993 przyjęto: pierwszą ustawę Federacji Rosyjskiej „O zapewnieniu jednolitości pomiarów”, ustawy Federacji Rosyjskiej „O normalizacji” i „O certyfikacji produktów i usług”. Ustalono odpowiedzialność za naruszenie norm prawnych i obowiązkowych wymagań norm w zakresie jednorodności pomiarów i wsparcia metrologicznego.

Bez przyrządów pomiarowych i metod ich stosowania postęp naukowo-techniczny byłby niemożliwy. W nowoczesny świat ludzie nie mogą się bez nich obejść nawet w życiu codziennym. Dlatego tak rozległa warstwa wiedzy nie mogła nie zostać usystematyzowana i uformowana w całość. Do określenia tego kierunku używa się pojęcia „metrologia”. Czym są przyrządy pomiarowe z punktu widzenia wiedza naukowa? Można powiedzieć, że jest to przedmiot badań, jednak działalność specjalistów w tej dziedzinie z konieczności ma charakter praktyczny.

Koncepcja metrologii

W główny pomysł Metrologię często uważa się za zbiór wiedzy naukowej o środkach, metodach i metodach pomiaru, obejmujący także koncepcję ich jedności. Aby regulować praktyczne zastosowanie tej wiedzy, istnieje federalna agencja metrologii, która technicznie zarządza majątkiem w dziedzinie metrologii.

Jak widać, pomiar zajmuje centralne miejsce w pojęciu metrologii. Pomiar oznacza w tym kontekście uzyskanie informacji o przedmiocie badań – w szczególności informacji o właściwościach i charakterystykach. Warunkiem koniecznym jest eksperymentalny sposób uzyskania tej wiedzy za pomocą narzędzi metrologicznych. Należy również wziąć pod uwagę, że metrologia, normalizacja i certyfikacja są ze sobą ściśle powiązane i tylko w połączeniu mogą dostarczyć praktycznie cennych informacji. Jeśli więc metrologia zajmuje się zagadnieniami rozwojowymi, to normalizacja ustala jednolite formy i zasady stosowania tych samych metod, a także rejestrowania cech obiektów zgodnie z określonymi normami. Jeśli chodzi o certyfikację, jej celem jest określenie zgodności badanego obiektu z określonymi parametrami określonymi w normach.

Cele i zadania metrologii

Metrologia stoi przed kilkoma istotnymi wyzwaniami, które umiejscowione są w trzech obszarach – teoretycznym, legislacyjnym i praktycznym. W miarę rozwoju wiedzy naukowej cele z różnych kierunków wzajemnie się uzupełniają i dopasowują, ale ogólnie zadania metrologii można przedstawić następująco:

• Tworzenie układów jednostek i charakterystyk miar.
• Rozwijanie ogólnej wiedzy teoretycznej na temat pomiarów.
• Standaryzacja metod pomiarowych.
• Zatwierdzanie standardów metod pomiarowych, środków sprawdzających i środków technicznych.
• Badanie systemu miar w kontekście perspektywy historycznej.

Jedność pomiarów

Podstawowy poziom standaryzacji oznacza, że ​​wyniki pomiarów są odzwierciedlone w zatwierdzonym formacie. Oznacza to, że charakterystyka pomiaru jest wyrażona w przyjętej formie. Co więcej, dotyczy to nie tylko niektórych wartości pomiarowych, ale także błędów, które można wyrazić biorąc pod uwagę prawdopodobieństwa. Jedność metrologiczna istnieje, aby umożliwić porównanie wyników uzyskanych w różnych warunkach. Co więcej, w każdym przypadku metody i środki muszą pozostać takie same.

Jeśli rozważymy podstawowe pojęcia metrologii z punktu widzenia jakości uzyskiwanych wyników, wówczas główną będzie dokładność. W pewnym sensie jest to powiązane z błędem, który zniekształca odczyty. Właśnie w celu zwiększenia dokładności stosuje się pomiary seryjne w różnych warunkach, dzięki czemu możliwe jest uzyskanie pełniejszego obrazu przedmiotu badań. Istotną rolę w poprawie jakości pomiarów odgrywają także działania profilaktyczne mające na celu sprawdzenie wyposażenia technicznego, testowanie nowych metod, analizę standardów itp.

Zasady i metody metrologii

Za osiągnięcia Wysoka jakość W wyniku pomiarów metrologia opiera się na kilku podstawowych zasadach, do których należą m.in.:

• Zasada Peltiera, skupiająca się na określeniu energii pochłoniętej podczas przepływu promieniowania jonizującego.
• Zasada Josephsona, na podstawie której dokonuje się pomiarów napięcia w obwodzie elektrycznym.
• Zasada Dopplera, która zapewnia pomiary prędkości.
• Zasada grawitacji.

Dla tych i innych zasad opracowano szeroką bazę metod, za pomocą których prowadzone są badania praktyczne. Należy wziąć pod uwagę, że metrologia jest nauką o pomiarach, które są wspierane przez stosowane narzędzia. Natomiast środki techniczne opierają się na określonych zasadach i metodach teoretycznych. Do najpowszechniejszych metod zalicza się metodę oceny bezpośredniej, pomiaru masy na wadze, podstawienia, porównania itp.

Urządzenia pomiarowe

Jednym z najważniejszych pojęć metrologii jest środek pomiaru. Z reguły odtwarza lub przechowuje określoną wielkość fizyczną. Podczas aplikacji bada obiekt, porównując zidentyfikowany parametr z parametrem referencyjnym. Przyrządy pomiarowe to szeroka grupa przyrządów, które posiadają wiele klasyfikacji. Ze względu na ich konstrukcję i zasadę działania wyróżnia się na przykład przetworniki, urządzenia, czujniki, urządzenia i mechanizmy.

Stanowisko pomiarowe jest stosunkowo nowoczesnym typem urządzenia stosowanego w metrologii. Jakie jest to ustawienie w praktyce? W odróżnieniu od najprostszych narzędzi, instalacja jest maszyną zawierającą całą gamę funkcjonalnych elementów. Każdy z nich może być odpowiedzialny za jedno lub więcej działań. Przykładem są kątomierze laserowe. Służą budowniczym do określania szerokiego zakresu parametrów geometrycznych, a także do obliczeń za pomocą wzorów.

Co to jest błąd?

Błąd odgrywa również znaczącą rolę w procesie pomiarowym. W teorii uważany jest za jedno z podstawowych pojęć metrologii, odzwierciedlające w tym przypadku odchylenie wartości uzyskanej od wartości rzeczywistej. To odchylenie może być przypadkowe lub systematyczne. Projektując przyrządy pomiarowe, producenci zwykle uwzględniają pewną ilość błędów w wykazie cech. To dzięki ustaleniu możliwych granic odchyleń wyników można mówić o wiarygodności pomiarów.

Ale nie tylko błąd określa możliwe odchylenia. Niepewność to kolejna cecha, która kieruje metrologią w tym zakresie. Czym jest niepewność pomiaru? W przeciwieństwie do błędu, praktycznie nie działa z dokładnymi lub stosunkowo dokładnymi wartościami. Wskazuje jedynie na wątpliwość co do konkretnego wyniku, ale znowu nie określa przedziałów odchyleń, które mogłyby powodować taki stosunek do uzyskanej wartości.

Rodzaje metrologii według obszaru zastosowania

Metrologia w takiej czy innej formie jest zaangażowana w prawie wszystkie sfery działalności człowieka. W budownictwie tymi samymi przyrządami pomiarowymi rejestruje się odchyłki konstrukcji od płaszczyzn, w medycynie wykorzystuje się je w oparciu o najprecyzyjniejszą aparaturę, w inżynierii mechanicznej specjaliści posługują się także urządzeniami, które pozwalają określić charakterystykę w najdrobniejszych szczegółach . Większe projekty specjalistyczne realizuje Agencja Regulacji Technicznych i Metrologii, która jednocześnie prowadzi bank norm, ustala przepisy, prowadzi katalogowanie itp. Organ ten w różnym stopniu obejmuje wszystkie obszary badań metrologicznych, rozszerzając zatwierdzonych dla nich standardów.

Wniosek

W metrologii istnieją wcześniej ustalone i niezmienne standardy, zasady i metody pomiaru. Ale jest też szereg jej kierunków, które nie mogą pozostać niezmienione. Dokładność jest jedną z kluczowych cech zapewnianych przez metrologię. Czym jest dokładność w kontekście procedury pomiarowej? Jest to wielkość zależna w dużej mierze od technicznych środków pomiaru. I to właśnie w tym obszarze metrologia rozwija się dynamicznie, pozostawiając po sobie przestarzałe, nieefektywne narzędzia. Ale to tylko jeden z najbardziej uderzających przykładów, w których obszar ten jest regularnie aktualizowany.

Słowo „metrologia” powstało z połączenia dwóch greckich słów: „metron” – miara i logos – doktryna. Dosłowne tłumaczenie słowa „metrologia” oznacza naukę o miarach. Metrologia przez długi czas pozostawała głównie nauką opisową o różnych miarach i związkach między nimi. Od końca ubiegłego wieku, dzięki postępowi nauk fizycznych, metrologia uległa znacznemu rozwojowi. Dużą rolę w rozwoju współczesnej metrologii jako jednej z nauk o cyklu fizycznym odegrał D. I. Mendelejew, który kierował metrologią krajową w latach 1892–1907.

Metrologia we współczesnym rozumieniu jest nauką o pomiarach, metodach, środkach zapewnienia ich jedności oraz sposobach osiągania wymaganej dokładności.

Pod jednorodność pomiarów rozumieć stan pomiarów, w którym ich wyniki wyrażone są w jednostkach znormalizowanych, a błędy pomiaru są znane z określonym prawdopodobieństwem. Jedność pomiarów jest konieczna, aby można było porównywać wyniki pomiarów wykonanych w różnych miejscach inny czas, stosując różne metody i przyrządy pomiarowe.

Dokładność pomiarów charakteryzuje się zbliżeniem ich wyników do prawdziwej wartości mierzonej wartości. Ponieważ nie istnieją absolutnie dokładne instrumenty, dokładność instrumentów można omawiać jedynie w kategoriach teorii prawdopodobieństwa i statystyka matematyczna. Najważniejszym zadaniem metrologii jest doskonalenie standardów, opracowywanie nowych metod precyzyjnych pomiarów oraz zapewnienie jednolitości i niezbędnej dokładności pomiarów.

Metrologia obejmuje następujące działy:

1. Metrologia teoretyczna, gdzie rozważane są ogólne zagadnienia teorii pomiaru.

2. Metrologia stosowana zajmuje się zagadnieniami praktycznego zastosowania wyników badań teoretycznych

3. Metrologia prawna uwzględnia zbiór zasad, norm i wymagań regulowanych przez organy rządowe w celu zapewnienia jednolitości pomiarów i jednolitości przyrządów pomiarowych.

Pod pomiar rozumieć proces uzyskiwania informacji ilościowej o wartości dowolnej wielkości fizycznej metodą eksperymentalną za pomocą przyrządów pomiarowych.

Wielkość fizyczna- jest to właściwość jakościowo wspólna dla wielu obiektów fizycznych (układów, ich stanów i procesów w nich zachodzących), ale ilościowo indywidualna dla każdego obiektu.

Jednostka wielkości fizycznej to wielkość fizyczna, której wielkości przypisuje się wartość liczbową 1. Wielkość wielkości fizycznej to ilościowa zawartość w danym przedmiocie właściwości odpowiadającej pojęciu „wielkości fizycznej”.

Dla każdej wielkości fizycznej należy ustalić jednostkę miary. Wszystkie wielkości fizyczne są ze sobą powiązane zależnościami. Ich całość można uznać za układ wielkości fizycznych. Co więcej, jeśli wybierzesz kilka wielkości fizycznych dla podstawowy, to można za ich pośrednictwem wyrazić inne wielkości fizyczne.

Wszystkie jednostki miary są podzielone na podstawowe i pochodne(utworzone z głównych). Nazywa się wyrażeniem odzwierciedlającym związek wielkości fizycznej z podstawowymi wielkościami fizycznymi układu wymiar wielkości fizycznej.

Niektóre koncepcje teorii wymiarów

Operację określenia wymiaru wielkości fizycznej x oznaczono odpowiednią dużą literą

Teoria wymiarów opiera się na następujących stwierdzeniach (twierdzeniach)

1. Wymiary lewej i prawej części muszą zawsze się zgadzać, tj.

jeśli istnieje jakieś wyrażenie typu

2. Algebra wymiarów jest multikatywna, tj. dla wymiarów zdefiniowana jest operacja mnożenia, a operacja mnożenia kilku wielkości jest równa iloczynowi ich wymiarów

3. Wymiar ilorazu podzielenia dwóch wielkości jest równy stosunkowi ich wymiarów

4. Wymiar wielkości podniesionej do potęgi jest równy wymiarowi wielkości podniesionej do odpowiedniej potęgi

Operacje dodawania i odejmowania wymiarów nie są zdefiniowane.

Z zapisów teorii wymiarowości wynika, że ​​wymiar jednej wielkości fizycznej powiązany pewnymi relacjami z innymi wielkościami fizycznymi (czyli dla wielkości wchodzącej w skład układu wielkości fizycznych) można wyrazić poprzez wymiary tych wielkości.

Wymiarem wielkości fizycznej jest jej cechy jakościowe.