Шпаргалка по "Метрологии"

1.ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ МЕТРОЛ-И

Изм-е – есть нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Отраслью науки, изучающей измер., является метрол-я. Это слово состоит из 2-х греческих слов: метрон – мера    и    логос – учение. (Дословно это учение о мерах).

Метрол-я в ее современном понимании — наука об измер.х, методах и ср-вах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Единство измер. – такое, состояние измер., при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измер. известны с заданной вероятностью. Единство измер. необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измер., выполненных в разных местах, в разное время, с использ.м разных методов и средств измер..

Точность измер. характеризуется близостью их результатов к истинному значению измеряемой величины.

Особую роль играет метрол-я в решении важнейшей задачи, стоящей перед нашей промышленностью — повышении технического уровня и качества продукции, и не только потому, что все показатели качества представляют собой величины, контролируемые при помощи соответствующих средств измер.. Современное развитие технологии производства свидетельствует об органической связи ее с метрологией и требует обеспечения необходимых параметров качества в процессе производства продукции.

Т.о. основные задачи метрол-и: - важнейшей задачей метрол-и явл. обеспечение единства и необх. точности измер.;

-           укрепление и развитие государственной метрологической службы и эталонной базы;

-           опережающее развитие и эффективное применение госу­дарственных эталонов страны как материальной основы государст­венной системы обеспечения единства измер.;

-           проведение государственных испытаний и внесение в Гос-й реестр страны допущенных к применению отечествен­ных и импортных средств измер.;

-           улучшение системы передачи размеров единиц физических величин от государственных эталонов всем рабочим ср-вам измер. предприятий и организаций через соответствующие образ­цовые ср-ва;

-           повышение точности поверки измерительных приборов, снижение трудоемкости поверочных работ на основе технического перевооружения государственной метрологической службы и ши­рокого использования гибких измерительных систем;

-           дальнейшее совершенствование и развитие Государствен­ной службы времени и частоты для полного удовлетворения по­требностей народного хозяйства и освоения космоса в эталонных частотах;

-           -и др.

2.Возникновение и развитие единиц физических величин.

Единицы величин начали появляться с того момента, когда у человека возникла необходимость выражать что-либо количественно. Этим «что-либо» могло быть число предметов. В этом случае изм-е было предельно простым, т.к. заключалось в счете числа предметов, а единицей был один предмет, или, как мы говорим, одна штука. Но дальше задача усложнилась, т.к. возникла необходимость определять количество таких объектов, кот. не поддавались штучному счету—жидкостей, сыпучих тел и т. п. Появились меры объема. Эти меры были одновременно и единицами объема при измерении. Потребность измер. длины вызвала появление мер длины.

Первыми мерами длины были части тела человека: пядь, ступня, локоть, а также шаг и т. п. Эти меры были одновременно и единицами длины.

На первом этапе своего развития единицы той или иной величины, как правило, были непосредственно связаны с мерами. Размер единицы измеряемой величины равнялся размеру величины, воспроизводимому мерой. Но так как одна единица оказывалась неудобной для измер. и больших и малых размеров данной величины, применяли несколько единиц, находившихся в кратных и дольных отношениях между собой.

Второй этап развития единиц был связан с развитием науки и прогрессом техники научного эксперимента. Было обнаружено, что свойства физических объектов, кот. были положены в основу создания мер, воспроизводящих единицы величины, не обладают той степенью постоянства и воспроизводимости, кот. требуются в науке, технике и других отраслях деятельности человека. Второй этап характеризуется отказом от единиц величин и закреплением их в «вещественных» образцах.

Третий этап развития единиц физических величин явился следствием дальнейшего бурного развития науки и возросших требований к точности измер.. Отличие третьего этапа от первого — отрыв единиц физических величин от меры, от количественных характеристик свойств физических объектов, служащих для их воспроизведений.

Переходы от одного этапа к другому по отдельным группам физических величин и даже по отдельным величинам совершались (и совершаются до сих пор) в различное время. В частности, единица массы в своем развитии пока остановилась на втором этапе: до сих пор наиболее точно она воспроизводится вещественным эталоном килограмма—платино-иридиевой гирей
3.Системы единиц физических единиц.

Первоначально были созданы системы единиц, основанные на трех единицах. Эти системы охватывали большой круг величин, условно называемых механическими. Из всех этих систем предпочтение отдается системам, построенным на единицах длины — массы — времени как основных. Одной из систем, построенных по этой схеме для метрических единиц, является система метр—килограмм—секунда (МКС).

В научных трудах по физике до настоящего времени применяется система сантиметр—грамм—секунда (СГС), разработанная еще в 1861—1870 гг. и построенная по той же схеме: длина—масса—время.

В течение некоторого времени применяли так называемую техническую систему единиц, построенную по схеме длина — сила—время. При применении метрических единиц основными единицами этой системы   явл. метр—килограмм-сила— секунда (МКГСС).

Поскольку системы механических единиц охватывали не все физические величины, для отдельных отраслей науки и техники системы единиц расширялись путем добавления еще одной основной единицы. Так появилась система тепловых единиц метр — килограмм — секунда — градус температурной шкалы (МКСГ). Система единиц для электрических и магнитных измер. получена добавлением единицы силы тока—ампера (МКСА). Система световых единиц содержит в качестве четвертой основной единицы — канделу (свечу) —единицу силы света.

4.Международная система единиц

Наличие ряда систем единиц измер. физических величин и большое число внесистемных единиц, неудобства, возникающие на практике в связи с пересчетами при переходе от одной системы к другой, вызвали необходимость создания единой универсальной системы единиц, которая охватывала бы все отрасли науки и техники и была бы принята в международном масштабе.

В 1948 г. на IX Генеральной конференции по мерам и весам поступили предложения принять для международных отношений единую практическую систему единиц. В качестве основных единиц рекомендовались: метр, килограмм (единица массы), секунда и одна из электрических единиц.

Х Генеральная конференция (1954 г.) приняла в качестве основных единиц новой системы следующие:

В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам окончательно приняла новую систему, присвоив ей наименование Международная система единиц (System International) с сокращенным обозначением «SI», в русской транскрипции «СИ».

В 1963 г. в СССР был введен ГОСТ 9867—61 «Международная система единиц», согласно которому СИ была признана предпочтительной. Наряду с этим в СССР действовало восемь государственных стандартов на единицы. В настоящее время введен в действие Госстандартом единый гос-й стандарт—ГОСТ 8.417—81 «ГСИ. Единицы физических величин», охватывающий все отрасли науки и техники и основанный на Международной системе единиц.

Дополнительными единицами СИ явл.: единица плоского угла – радиан и единица телесного угла – стерадиан.

Остальные единицы называются производными. Например, скорость (м/с), давление (Па), плотность (кг/м3).

5.Эталоны. Классификация эталонов

Для обеспечения единства измер. необходима тождественность единиц, в кот. проградуированы все ср-ва измер. одной и той же физической величины. Единство измер. достигается путем точного воспроизведения и хранения установленных единиц физических величин и передачи их размеров применяемым ср-вам измер..

Размеры единиц воспроизводятся, хранятся и передаются с помощью эталонов и образцовых средств измер..

Высшим звеном в метрологической цепи передачи размеров единиц измер. явл. эталоны. Эталон предст. собой средство измер. (или комплекс средств измер.), обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины (или одну из этих функций) с целью передачи размера единицы образцовым, а от них рабочим ср-вам измер., утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.

Международные эталоны единиц физических величин хранятся в Международном бюро мер и весов (МБМВ).

К международным вещественным эталонам-мерам относится прототип килограмма — платино-иридиевая гиря. Основное назначение эталона –  служить материально-технической базой воспроизведения и хранения единиц физических величин.

Гос-е эталоны бывают двух видов:  – первичные, воспроизводящие единицу в соответствии с ее определением с наивысшей в стране точностью. Примером первичного эталона является комплекс средств измер. для воспроизведения единицы массы – килограмма с помощью платино-иридиевого прототипа и весов;  – специальные эталоны установлены для воспроизведения единиц в особых условиях, в кот. прямая передача размера единицы от сущ. эталонов технически неосуществима с требуемой точность. Он заменяет для этих условий первичный эталон.

В метролог. практике большое распространение имеют вторичные эталоны, значение кот. устанавливается по первичным эталонам. Они создаются и утв. тогда, когда это необх. для организации поверочных работ и обеспечения сохранности и наименьшего износа Гос. эталона. Примером вторичного эталона служит прототип (копия) единицы массы килограмма платино-иридиевой гири, изгот. из нержавеющей стали.

По своему метроло. назначению вторичные эталоны делятся на:

1) эталоны-копии предст. собой вторичный эталон, предназнач. для хранения единицы и передачи ее размера рабочим эталонам;

2) эталоны сравнения вторичный эталон, прим. для сличения эталонов; 3) эталон-свидетель это вторичный эталон, предназнач. для поверки сохранности гос-го эталона и для замены в случае порчи или утраты. 4) рабочий эталон вторичный эталон, прим. для передачи размера единицы образцовым ср-вам измер. высшей точности и при необходимости наиболее точным рабочим ср-вам измер..

6.Классификация измер.

Изм-е является важнейшим понятием в метрол-и. Это организованное действие человека, выполняемое для количественного познания свойств физического объекта с помощью определения опытным путем значения какой-либо физической величины.

Сущ. несколько видов измер.. При классификации их обычно исходят из характера зависимости измеряемой величины от времени, вида уравнения измер., условий, определяющих точность результата измер., и способов выражения этих результатов.

1) По характеру зависимости измеряемой величины от времени измер. разделяются на: – статические, при кот. измеряемая величина остается постоянной во времени. Пр., измер. размеров тела, постоянного давления;  – динамические, в процессе кот. измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени. Например, измер. пульсирующих давлений, вибраций.

2) По способу получения результатов измер. (виду уравнения измер.) их разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Совокупные и совместные измер. часто прим. в измер.х различных параметров и характеристик в области электротехники. В качестве примера совместных измер. можно назвать изм-е электрического сопротивления при 20°С и температурных коэффициентов измерительного резистора по данным прямых измер. его сопротивления при различных температурах.

3) По условиям, определяющим точность результата, измер. делятся на три класса.

1. Измер. максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники.

2. Контрольно-поверочные измер., погрешность кот. с определенной вероятностью не должна превышать некоторое заданное значение.