Что является объектом измерения
Основные понятия метрологии
Предмет метрологии
Наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности называется метрологией (греческое слово «метрология» образовано от слов «метрон» – мера и «логос» – учение). К основным направлениям метрологии относят:
Метрологию подразделяют на теоретическую, прикладную и законодательную. Теоретическая метрология занимается вопросами фундаментальных исследований, созданием системы единиц измерений, физических постоянных, разработкой новых методов измерения. Прикладная (практическая) метрология занимается вопросами практического применения в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований в рамках метрологии. Законодательная метрология включает совокупность взаимообусловленных правил и норм, направленных на обеспечение единства измерений, которые возводятся в ранг правовых положений (уполномоченными на то органами государственной власти), имеют обязательную силу и находятся под контролем государства.
С января 2001 года на территории России и стран СНГ взамен ГОСТ 16263-70 «ГСИ. Метрология. Термины и определения» введены рекомендации РМГ 29-99, содержащие основные термины и определения в области метрологии, согласованные с международными стандартами ИСО 31(0-13) и ИСО 1000.
Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью. Средства метрологии – это совокупность средств измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное использование.
Физические величины
Основным объектом измерения в метрологии являются физические величины. Физическая величина – одно из свойств физического объекта (явления, процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.
Физическая величина (краткая форма термина – «величина») применяется для описания материальных систем и объектов (явлений, процессов и т. п.), изучаемых в любых науках (физике, химии и др.).
Важной характеристикой физической величины является ее размерность 
– выражение в форме степенного многочлена, отражающего связь данной величины с основными ФВ системы, в котором коэффициент пропорциональности принят равным единице:
Международная система единиц (СИ)
Совокупность основных и производных единиц, относящихся к некоторой системе величин и построенная в соответствии с принятыми принципами, образует систему единиц. На сегодняшний день Международная система единиц физических величин включает семь основных единиц (табл. 1. таблица 1.1).
| Наименование | Единица измерений | Обозначение | Размерность | |
|---|---|---|---|---|
| международное | российское | |||
| Длина | Метр | m | м | L |
| Масса | Килограмм | kg | кг | М |
| Время | Секунда | S | с | Т |
| Сила электрического тока | Ампер | А | А | I |
| Термодинамическая температура | Кельвин | К | К |  |
| Количество вещества | Моль | mol | моль | N |
| Сила света | Кандела | kd | кд | J |
Решениями Генеральной конференции по мерам и весам приняты такие определения основных единиц измерения физических величин:
Универсальность СИ обеспечивается тем, что 7 основных единиц, положенных в ее основу, являются единицами физических величин, отражающих основные свойства материального мира, и дают возможность образовывать производные единицы для любых физических величин во всех отраслях науки и техники. Этой же цели служат и дополнительные единицы, необходимые для образования производных единиц, зависящих от плоского и телесного углов.
Выделяют следующие преимущества СИ перед другими системами единиц:
Объекты измерений в метрологии. 3
Основным объектом измерения в метрологии являются физические величины.Физическая величина (краткая форма термина — «величина») применяется для описания материальных систем и объектов (явлений, процессов и т.п.), изучаемых в любых науках (физике, химии и др.). Cуществуют основные и производные величины.
В качестве основных выбирают величины, которые характеризуют фундаментальные свойства материального мира.
ГОСТ 8.417 устанавливает семь основных физических величин — длина, масса, время, термодинамическая температура, количество вещества, сила света, сила электрического тока, с помощью которых создается все многообразие производных физических величин и обеспечивается описание любых свойств физических объектов и явлений.
Основные термины и понятия метрологии. 2
Под измерением понимают познавательный процесс, заключающийся в сравнении путем физического эксперимента данной физической величины с известной физической величиной, принятой за единицу измерения.
Воспроизводимость результатов измерений характеризуется близостью результатов измерений, полученных различными средствами измерений (естественно одной и той же точности) различными методами.
Правильность результатов измерений определяется правильностью как самих методик измерений, так и правильностью их использования в процессе измерений, а также близостью к нулю систематической погрешности измерений.
Точность измерений характеризует качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины, т.е. близость к нулю погрешности измерений.
Показатели качества продукции. 25
Для осуществления оценки качества продукции необходимо воспользоваться так называемыми показателями качества.
Различают следующие показатели качества продукции.
Принципы стандартизации. 17
Важнейшие принципы стандартизации.
1.Добровольное применение стандартов и обеспечение условий для их единообразного применения. Национальный стандарт применяется на добровольной основе равным образом и в равной мере независимо от страны и (или) места происхождения продукции, осуществления процессов жизненного цикла продукции (ЖЦП), выполнения работ и оказания услуг, видов или особенностей сделок и лиц (являющихся изготовителями, исполнителями, продавцами, приобретателями).
2.Применение международного стандарта как основы разработки национального стандарта. Исключение могут составить случаи, когда: соответствие требованиям международных стандартов невозможно вследствие несоответствия их требований климатическим и географическим особенностям РФ или техническим (технологическим) особенностям отечественного производства; Россия выступает против международного стандарта в рамках процедуры голосования в международной организации по стандартизации.
3.Сбалансированность интересов сторон, разрабатывающих, изготавливающих, предоставляющих и потребляющих продукцию (услугу). Иначе говоря, необходим максимальный учет законных интересов перечисленных сторон. Участники работ по стандартизации, исходя из возможностей изготовителя продукции и исполнителя услуги, с одной стороны, и требований потребителя — с другой, должны найти консенсус, который понимается как общее согласие, т.е. как отсутствие возражений по существенным вопросам у большинства заинтересованных сторон, стремление учесть мнение всех сторон и сблизить несовпадающие точки зрения. Консенсус не предполагает полного единодушия.
4.Системность стандартизации. Системность — это рассмотрение каждого объекта как части более сложной системы. Например, бутылка как потребительская тара входит частью в транспортную тару — ящик, последний укладывается в контейнер, а контейнер помещается в транспортное средство. Системность предполагает совместимость всех элементов сложной системы.
5.Динамичность и опережающее развитие стандарта. Как известно, стандарты моделируют реально существующие закономерности в хозяйстве страны. Однако научно-технический прогресс вносит изменения в технику, в процессы управления. Поэтому стандарты должны адаптироваться к происходящим переменам. Динамичность обеспечивается периодической проверкой стандартов, внесением в них изменений, отменой НД. Для того чтобы вновь создаваемый стандарт был меньше подвержен моральному старению, он должен опережать развитие общества. Опережающее развитие обеспечивается внесением в стандарт перспективных требований к номенклатуре продукции, показателям качества, методам контроля и пр. Опережающее развитие также обеспечивается путем учета на этапе разработки НД международных и региональных стандартов, прогрессивных национальных стандартов других стран.
6.Недопустимость создания препятствий производству и обращению продукции, выполнению работ и оказанию услуг в большей степени, чем это минимально необходимо для выполнения целей стандартизации. Руководствуясь принципом опережающей стандартизации при формировании уровня требований национального стандарта или технического регламента, следует учитывать готовность страны, организаций к выполнению повышенных требований. В противном случае введение нового документа может парализовать деятельность значительной части организаций.
7.Эффективность стандартизации. Применение НД должно давать экономический или социальный эффект. Непосредственный экономический эффект дают стандарты, ведущие к экономии ресурсов, повышению надежности, технической и информационной совместимости. Стандарты, направленные на обеспечение безопасности жизни и здоровья людей, окружающей среды, обеспечивают социальный эффект.
8.Принцип гармонизации. Этот принцип предусматривает разработку гармонизированных стандартов и недопустимость установления таких стандартов, которые противоречат техническим регламентам. Обеспечение идентичности документов, относящихся к одному и тому же объекту, но принятых как организациями по стандартизации в нашей стране, так и международными (региональными) организациями, позволяет разработать стандарты, которые не создают препятствий в международной торговле.
9.Четкость формулировок положений стандарта. Возможность двусмысленного толкования нормы свидетельствует о серьезном дефекте НД.
10.Комплексность стандартизации взаимосвязанных объектов. Качество готовых изделий определяется качеством сырья, материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделий. Поэтому стандартизация готовой продукции должна быть увязана со стандартизацией объектов, формирующих ее качество. Комплексность стандартизации предусматривает увязку стандартов на готовые изделия со стандартами на сборочные единицы, детали, полуфабрикаты, материалы, сырье, а также технические средства, методы организации производства и способы контроля.
11.Объективность проверки требований. Стандарты должны устанавливать требования к основным свойствам объекта стандартизации, которые могут быть объективно проверены, включая требования, обеспечивающие безопасность для жизни, здоровья и имущества, окружающей среды, совместимость и взаимозаменяемость. Объективная проверка требований к продукции осуществляется, как правило, техническими средствами измерения (приборами, методами химического анализа). Объективная проверка требований к услугам может осуществляться также с помощью социологических и экспертных методов. В качестве объективного доказательства используются сертификаты соответствия, заключения надзорных органов.
12.Обеспечение условий для единообразного применения стандартов. Например, указанный принцип следует учитывать при разработке стандартов организаций. Хотя порядок разработки, утверждения, учета изменения и отмены стандартов организаций устанавливается ими самостоятельно, он должен учитывать: во-первых, принципы стандартизации; во-вторых, универсальные правила, действующие в отношении стандартов любого статуса в части правил построения, изложения, оформления стандартов.
Лекция по теме «Объекты и субъекты метрологии»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Объекты и субъекты метрологии
Объекты метрологии. Величины, их классификация и характеристика
Классификация физических величин и единиц их измерения
Субъекты метрологии, их классификация и краткая характеристика
1. Объекты метрологии: величины, их классификация и характеристики
Основными объектами метрологии являются величины и измерения.
Величины подразделяются на физические и нефизические.
Физическая величина – одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них
Долгое время считалось, что объектами метрологии могут быть лишь физические величины. Однако в последнее время возникла необходимость измерения и нефизических величин, в основном через физические величины. Таким образом, сфера применения метрологии значительно расширилась.
Вместе с тем необходимо отметить, что отдельные авторы (М.Н. Селиванов, И.М. Лифиц) считают, что к нефизическим величинам целесообразно применять термин не «измерение», а «оценивание». В то же время в новом ФЗ ОЕИ применяется только термин «измерение».
Получение информации о размере физической и нефизической величины является целью и конечным результатом любого измерения.
Значения измеряемых величин, как отмечалось, индивидуальны и в определенной мере случайны, что обусловлено основным постулатом метрологии : «Любой отсчет является случайным».
Несмотря на это в метрологии принято различать следующие значения физических величин: истинное, действительное и результат наблюдения.
Значения физических величин выражаются в установленных, принятых единицах измерения.
Измерение конкретной физической величины производят путем ее сравнения с величиной, принятой за единицу этой величины. Результатом измерения будет определенное число, показывающее соотношение измеряемой величины с единицей физической величины.
2. Классификация физических величин и единиц их изменения
Классификация единиц измерения физических величин представлена на рис. 2.2.
Как отмечалось, наряду с системными единицами СИ допускается применение внесистемных единиц. Примером внесистемных единиц массы, являющимися производными от килограмма, могут служить тонна, центнер, пуд, карат, золотник и др.
Для удобства применения единиц физических величин приняты приставки для образования кратных и дольных единиц, например, деци, санти и т.д.
Объект измерения
Методы измерений
Лекция 2
Метод измерения – это специальный прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.
Классификация методов измерений
1) По общим приемам получения результатов измерений различают:
− прямой метод измерений;
− косвенный метод измерений.
2) По условиям измерения различают:
− контактный метод измерений (основан на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения);
− бесконтактный метод измерений (основан на том, что чувствительный элемент прибора не приводится в контакт с объектом измерения).
3) По способу сравнения измеряемой величины с ее единицей различают:
− метод непосредственной оценки;
− метод сравнения с мерой.
Метод непосредственной оценки – значение величины определяют непосредственно по отчетному устройству измерительного прибора. Мера, отражающая единицу измерения, в измерении не участвует. (Например, измерение массы – весами (циферблатными), силы тока – амперметром.)
Метод сравнения с мерой – измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. (Например, измерение массы рычажными весами с гирями.)
Существует ряд разновидностей этого метода:
Объект измерения – это тело (физическая система, процесс, явление и т.д.), которое характеризуется одной или несколькими измеряемыми или подлежащими измерению физическими величинами.
Бесконечное множество физических объектов, окружающих нас, обладает бесконечным множеством различных качеств и свойств. Из этого огромного количества человек выделяет некоторое ограниченное число свойств, общих в качественном отношении для ряда однородных объектов и достаточных для их описания. В каждом таком качестве, в свою очередь, может быть выделено множество градаций. Если мы в состоянии установить размер градации, т.е. единицу данного свойства и физически реализовать ее в виде меры или шкалы, то, сопоставив размер интересующего нас свойства объекта с такой мерой или со шкалой, мы получим его количественную оценку. Свойства, для которых могут быть установлены и воспроизведены градации определенного размера, называются физическими величинами.
Физическая величина (ФВ) – это свойство, общее в качественном отношении для множества объектов, физических систем, их состояний и происходящих в них процессов, но индивидуальное в количественном отношении для каждого из них.
Таким образом, основным объектом измерения в метрологии являются физические величины.
Существуют основные и производные физические величины.
В качестве основных ФВ выбирают величины, которые характеризуют фундаментальные свойства материального мира.
Производные единицы ФВ – единицы, образованные уравнениями, связывающими их с основными единицами или уже определенными производными.
В Российской Федерации используется система единиц СИ, введенная ГОСТ 8.417 «Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы физических величин».
Основные физические величины системы СИ: метр (длина), килограмм (масса), секунда (время), ампер (сила электрического тока), кельвин (термодинамическая температура), моль (количество вещества), кандела (сила света).
Качественной характеристикой величины является размерность.
Размерность обозначается символом dim. (от лат. dimension).
Размерность основных физических величин обозначается соответствующими заглавными буквами:
dim l = L; dim m = M; dim t = T.
Размерность производной физической величины выражается через размерность основных физических величин с помощью степенного одночлена:
Количественной характеристикой величины служит ее размер.
Целью измерения и его конечным результатом является нахождение значения физической величины.
Значение физической величины – оценка физической величины в принятых для измерения данной величины единицах.
В теории измерений существуют понятия истинного, измеренного и действительного значения ФВ.
Нахождение истинного значения измеряемой физической величины является центральной проблемой метрологии. Стандарт определяет истинное значение как значение физической величины, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта.
Одним из постулатов метрологии является положение о том, что: истинное значение физической величины существует, однако определить его путем измерения невозможно.
Действительное значение – значение физической величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному, что для данной цели может быть использовано вместо него.
Измеряемая физическая величина – физ. величина, подлежащая измерению в соответствии с поставленной измерительной задачей.
Влияющая физическая величина – физ. величина непосредственно не измеряемая средством измерения, но оказывающая влияние на него или на объект измерения таким образом, что это приводит к искажению результата измерения.
Физический параметр – физическая величина, характеризующая частную особенность измеряемой величины. (Напр.: при измерении напряжения переменного тока в качестве параметров напряжения могут выступать амплитуда колебаний, мгновенное значение напряжения, среднее квадратичное значение и др.)
Постоянная величина – физ. величина, размер которой по условиям измерительной задачи можно считать не изменяющимся за время, превышающее длительность измерения.
Переменная величина – физ. величина, изменяющаяся по размеру в процессе измерения.
Объекты метрологии
Метрология – это наука об измерениях. Она изучает приемы и средства обеспечения их единства, а также разрабатывает методики, направленные на получение максимально точных результатов. Цель метрологии заключается в получении достоверных данных о свойствах, признаках, особенностях одушевленных и неодушевленных предметов, организмов, явлениях.
Объектами метрологии являются измерения и величины
Величиной называют свойство измеряемого объекта, которое является общим для всех одноименных объектов в качественном смысле, но специфическим с количественной точки зрения. Величины – это основные объекты метрологии. Какое-то время ученые придерживались позиции, что измерить можно только физические параметры реальности. С развитием науки появилась потребность фиксации нефизических величин. Благодаря этому область применения метрологических методик в разы расширилась.
Выделяют два вида величин:
Некоторые ученые склоняются к мнению, что к величинам нефизического характера не целесообразно применять термин «измерение». Они предлагают использовать понятие «оценивание», однако в ФЗ «Об обеспечении единства измерений» используется исключительно слово «измерение».
Характеристики объектов изучения метрологии
Величины имеют два признака: количественный и качественный. Качественное описание выражается в размерности. Она обозначается как dim. Например, размерность таких основных объектов метрологии, как время, длина, масса, обозначается соответствующими заглавными буквами: dim t = Т, dim l = L, dim m = М, соответственно. Индекс размерности может иметь знак «плюс» или «минус», быть нулевым или в виде дроби. Когда он становится равным нулю, величина считается безразмерной.
Количественная характеристика величины – это размер. Она выражается в значении изучаемой величины. Получение достоверных данных о размере – конечные цель и результат каждого измерения.
Значение величины для конкретного объекта индивидуально и в каком-то смысле случайно. Однако в метрологии выделяют несколько видов значений:
Значения физических величин выражаются в единицах измерения. Измерения величин – это своего рода сравнение конкретного значения с величиной, которая принята за единицу данной величины. Единицы измерения относятся к объектам Федерального Закона «Об обеспечении единства измерений». В документе прописаны правила написания единиц величин и их применения на территории Российской Федерации.