Меню

Какие существуют аспекты значимости измерений



Основные понятия и задачи метрологии

Лекция № 1

Основы метрологии

« Основные понятия и задачи метрологии. Области и виды измерений. Шкалы измерений»

Измерения являются одним из важнейших путей раз­вития научно-технического прогресса, познания природы и общества человеком. В практической деятельности мы постоянно имеем дело с измерениями, они имеют первостепенное значение во всех сферах производства и потребления, оценки качества товаров, внедрения новых технологий и управления ими.

Наука, изучающая измерения, называется метроло­гией. Слово «метрология» образовано из двух греческих слов: «метрон» — мера и «логос» — учение. Дословный перевод слова «метрология» — учение о мерах. Долгое время метрология оставалась в основном описательной (эмпирической) наукой о различных мерах и соотноше­ниях между ними. Метрология как наука об измерениях наиболее интенсивно стала развиваться в XX в. благодаря открытиям в области математических и физических наук. Сегодня можно считать, что уровень развития современно­го государства, включая его торговлю, промышленность, медицину, науку, оборону, строительство, экологию и услу­ги, в значительной мере определяется состоянием и дина­мичным развитием метрологического обеспечения.

Теоретическая метрология занимается фундаменталь­ными вопросами теории измерений, разработкой новых методов измерений, созданием систем единиц измерений и физических постоянных.

Прикладная метрология изучает вопросы практичес­кого применения результатов разработок теоретической и законодательной метрологии в различных сферах де­ятельности.

Законодательная метрология устанавливает обязатель­ные правовые, технические и юридические требования по применению единиц величин, эталонов, стандартных образцов, методов и средств измерений, направленные на обеспечение единства и точности измерений в интересах общества.

Предметом метрологии является получение количес­твенной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью.

Главными задачами метрологии являются:

• обеспечение единства измерений (ОЕИ);

• унификация единиц величин и признание их закон­ности;

• разработка систем воспроизведения единиц величин и передача их размеров рабочим средствам измерений.
Основное понятие метрологии — измерение. Изме­рение — это нахождение значения величины опытным путем с помощью специальных технических средств или, другими словами, совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины.

Значимость измерений выражается в трех аспектах: фи­лософском, научном и техническом.

Философский аспект заключается в том, что измерения являются основным средством объективного познания окружающего мира, важнейшим универсальным методом познания физических явлений и процессов. Научный аспект измерений состоит в том, что с помощью изме­рений осуществляется связь теории и практики, без них невозможны проверка научных гипотез и развитие науки. Технический аспект измерений — это получение количес­твенной информации об объекте управления и контроля, без которой невозможно обеспечение условий проведения технологического процесса, качества продукции и эффек­тивного управления процессом.

Величи­на — одно из свойств объекта (системы, явления, процес­са), которое может быть выделено среди других свойств и оценено (измерено) тем или иным способом, в том числе и количественно. Если свойство объекта (явления, процесса) является качественной категорией, так как ха­рактеризует отличительные особенности в различии или общности его с другими объектами, то понятие величины служит для количественного описания одного из свойств этого объекта. Величины подразделяются на идеальные и реальные, последние из которых бывают физичес­кие и нефизические. Пример физических величин и их классификация приведены на рис. 5.1.

Рис. 5.1 Классификация физических величин

Количественное содержание ин­дивидуального свойства объекта является размером вели­чины, а числовую оценку ее размера называют значением величины. Например, разные вещества обладают той или иной плотностью, но каждое из них имеет вполне оп­ределенное значение: у воды плотность при 20 °С равна 0,998 г/см 3 , а ртути — 13,540 г/см 3 . Отсюда следует, что одна и та же величина как вполне определенное свойство будет при одинаковых единицах измерения для разных веществ, фаз и систем отличаться размером.

Единица величины — это фиксированное значение ве­личины, которое принято за единицу данной величины и применяется для количественного выражения одно­родных с ней величин. Различают истинное значение величины, идеально отражающее свойство объекта, и дейс­твительное — найденное экспериментально, достаточно близкое к истинному значению величины и которое можно использовать вместо него.

Основное уравнение измерения:

где Q — значение величины — это оценка ее размера в ви­де некоторого числа принятых для нее единиц; q — числовое значение величины Q — отвлеченное число, выражающее отношение значения величины к соответствующей единице данной величины; [Q] — выбранная единица измерения величины Q. Например, за единицу измерения напряжения элек­трического тока принят 1 В, тогда значение напряжения электрической сети U= q • [U] = 220 • [1 В] = 220 В. Здесь числовое значение q = 220. Но если за единицу напряже­ния принять [1 кВ], то U= q • [U] = 0,22- [1 кВ] = 0,22 кВ, т.е. числовое значение q — 0,22. Таким образом, примене­ние различных единиц (1 В и 1 кВ) приводит к изменению числового значения результата измерения.

Читайте также:  Как измерить социальный интеллект

Единство измерений такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в Российской Федерации единицах ве­личин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты из­мерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ И СРЕДСТВАХ ИЗМЕРЕНИЙ.

Измерения электрических и неэлектрических величин. Основные понятия и определения.

Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Значимость измерений выражается в трех аспектах: философском, научном и техническом.

Философский аспект заключается в том, что измерения являются важнейшим универсальным методом познания физических явлений и процессов.

Научный аспект измерений состоит в том, что с их помощью осуществляется связь теории и практики, без них невозможны проверка научных гипотез и развитие науки.

Технический аспект измерений – это получение количественной информации об объекте управления и контроля, без которой невозможно обеспечение заданных условий технологического процесса, качества продукции и эффективного управления процессом.

Термин «измерение» связывается преимущественно с физическими величинами. Физическая величина (ФВ) – одно из свойств физического объекта (системы, явления, процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.

Единица физической величины это физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное единице. Различают истинное значение физической величины, идеально отражающее свойство объекта, и действительное – найденное экспериментально, достаточно близкое к истинному значению физической величины и которое можно использовать вместо него.

Отсюда вытекает следующее определение измерения: измерение это процесс, заключающийся в сравнении путем физического эксперимента данной физической величины с некоторым ее значением, принятым за единицу измерения.

Единство измерений такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц воспроизводимых первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны с заданной вероятностью и не выходят за установленные (допускаемые) пределы. Единство измерений необходимо длятого, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.

Область измерений совокупность измерений физических величин, свойственных какой-либо области науки или техники и выделяющихся своей спецификой. Вид измерений – часть области измерений, имеющая свои особенности и отличающаяся однородностью измеряемых величин.

Принято различать следующие области и виды измерений.

1. Измерение геометрических величин: длин, отклонений формы поверхностей, параметров сложных поверхностей, углов.

2. Измерение механических величин: массы, силы, крутящих моментов, прочности и пластичности, параметров движения, твердости.

3. Измерение параметров потока, расхода, уровня, объема веществ: массового и объемного расхода жидкостей в трубопроводах, расхода газов, вместимости, пара- метров открытых потоков, уровня жидкости.

4. Измерение давления, вакуумные измерения: избыточного давления; абсолютного давления, переменного давления, вакуума.

5. Физико-химические измерения: вязкости, плотности, содержания (концентрации) компонентов в твердых, жидких и газообразных веществах, влажности газов, твердых веществ, электрохимические измерения.

6. Теплофизические и температурные измерения: температуры, теплофизических величин.

7. Измерения времени и частоты: методы и средства воспроизведения и хранения единиц и шкал времени и частоты; измерения интервалов времени; измерения частоты периодических процессов; методы и средства передачи размеров единиц времени и частоты.

8. Измерения электрических и магнитных величин на постоянном и переменном токе: силы тока, количества электричества, электродвижущей силы, напряжения, мощности и энергии, угла сдвига фаз; электрического сопротивления, проводимости, емкости, индуктивности и добротности контуров электрических цепей; параметров магнитных полей; магнитных характеристик материалов.

9. Радиоэлектронные измерения: интенсивности сигналов; параметров формы и спектра сигналов; параметров трактов с сосредоточенными и распределенными постоянными; свойств веществ и материалов радиотехническими методами; антенные измерения.

Читайте также:  Ознакомлению с килограммом как единицей измерения массы

10. Измерения акустических величин: акустические – в воздушной среде и в газах; акустические – в водной среде; акустические – в твердых телах; аудиометрия и измерения уровня шума.

11. Оптические и оптико-физические измерения: световые, измерения оптических свойств материалов в видимой области спектра; энергетических параметров некогерентного оптического излучения; энергетических параметров пространственного распределения энергии и мощности непрерывного и импульсного лазерного и квазимонохроматического излучения; спектральных, частотных характеристик, поляризации лазерного излучений; параметров оптических элементов, оптических характеристик материалов; характеристик фотоматериалов и оптической плотности.

12. Измерения ионизирующих излучений и ядерных констант: дозиметрических характеристик ионизирующих излучений; спектральных характеристик ионизирующих излучений; активности радионуклидов; радиометрических характеристик ионизирующих излучений.

Объектом измерения являютсяфизическая система, процесс, явление и т.д., которые характеризуются одной или несколькими измеряемыми физическими величинами.

ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, СИСТЕМА СИ

Основным предметом измерения в метрологии является физическая величина.

Физическая величина применяется для описания систем и объектов, относящихся к любым наукам и сферам деятельности.

Физические величины подразделяются на два вида: основные и производные.

Совокупность физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами, создает систему физических величин, при этом одни величины принимаются как независимые, а другие определяются как функции независимых величин.

Основная физическая величина – это величина, входящая в систему величин и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы.

Производная физическая величина – величина, входящая в систему величин и определяемая через основные величины этой системы. В качестве примера производных величин механики системы LМТ может быть сила F, приложенная к материальной точке и определяемая уравнением:

где т – масса точки; а – ускорение, вызванное действием силы F.

Основным величинам соответствуют основные единицы измерений, а производным – производные единицы измерений.

Важной характеристикой физической величины является ее размерность – выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов основных физических величин в различных степенях и отражающее связь данной физической величины с физическими величинами, принятыми в данной системе величин за основные с коэффициентом пропорциональности, равным 1.

Физическая величина, в размерности которой хотя бы одна из основных физических величин возведена в степень, не равную нулю, называется размерной физической величиной.

Безразмерной называется такая физическая величина, в размерности которой основные физические величины входят в степени, равной нулю.

Любая система единиц физических величин представляет собой совокупность основных и производных единиц. Единица измерения физической величины – это физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин.

В настоящее время в Российской Федерации используется система единиц физических величин СИ, введенная ГОСТ 8.417 – 2002 «ГСИ. Единицы физических величин», которая соответствует международной системе SI. В качестве основных единиц приняты метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела (табл. 1).

Таблица 1. –Основные единицы физических величин системы СИ

Величина Единица
Обозначение
Наименование Размерность Рекомендуемое обозначение Наименование Русское Международное
Длина L l метр м m
Масса M m килограмм кг kg
Время T t секунда с s
Сила электрического тока I I ампер А A
Термодинамическая температура Θ T кельвин К K
Сила света J J кандела кд cd
Количество вещества N n моль моль mol

Производная единица – это единица производной физической величины системы единиц, образованная в соответствии с уравнением, связывающим ее с основными единицами или с основными и уже определенными производными. Например, м/с – единица скорости, образованная из основных единиц СИ – метра и секунды.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ И СРЕДСТВАХ ИЗМЕРЕНИЙ.

Под термином «измерение физической величины» понимают совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины..

Задачей любого измерения является нахождение значения измеряемой физической величины с определенной точностью. Объект измерения – это физическая система (процесс, явление и т.д.), которая характеризуется одной или несколькими измеряемыми физическими величинами. Процесс измерения состоит из ряда последовательных этапов (рис. 2).

Рисунок 2. Этапы процесса измерения.

Дата добавления: 2017-01-16 ; просмотров: 4658 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Аспекты измерения

1. Измерения являются мощным познавательным инструментом, а также имеют большое значение для хозяйственной деятельности человека.

Читайте также:  Прибор для измерения давления у детей до года

▲ Измерения проводятся для получения информации об окружаю- щем мире, для формирования объективной картины мира.

▲ Измерения обеспечивают количественную характеристику окружающего мира, раскрывают действующие в природе закономерности.

▲ Точные измерения являються основой фундаментальних открытий.

▲ Измерения играют ведущую роль в практическом воплощении в жизнь результатов точных знаний.

В промышленной деятельности благодаря измерениям осуществляются:

▲ учет продукции по длине, массе, объему, затратам, мощности, энергии;

▲ измерения для обеспечения регулирования технологических процес сов, обеспечения нормального функционирования транспорта и святи;

▲ измерения физических величин, технических параметров, состава и свойств веществ и материалов, которые осуществляются при научных исследованиях, испытаниях и контроле продукции в различных отраслях хозяйства.

Повышение точности измерений позволяет в итоге повысить качество продукции, способствует экономии всех видов ресурсов – энергетических, материальных, трудовых.

Затраты на получение достоверных результатов измерений в развитых странах составляют 9…12 % от ВНП ( в Украине – 2 %).

2. Принято различать следующие области и виды измерений:

1. Геометрические измерения (длина, угол, отклонения формы и расположения поверхностей, параметры шероховатости поверхности, координаты сложной поверхности).

2. Механические измерения (маса, сила, крутячий момент , напряжения идеформация, твердость, параметры движения).

3. Измерения расхода, вместимости, уровня, параметров потока.

4. Измерения давления и вакуума.

5. Физико-химические измерения (вязкость, плотность, влажность, концентрация компонентов).

6. Температурные и теплофизические измерения.

7. Измерения времни и частоты.

8. Электрические и магнитные измерения на постоянном и переменнном токе (сила тока, напряжение, энергия, мощность, сопротивление, проводимость, магнитные характеристики материалов и т.д.).

9. Радиоэлектронные измерения (интенсивность, параметры формы и спектра сигналов и т.д.).

10. Виброакустические измерения (параметры вибрации, акустические измерения в газовой и жидкой среде и в твердых телах, уровень шума).

11. Оптические и оптико-физические измерения (сила света, освещенность, энергетические параметры излучения, характеристики лазерного излучения, оптические свойства материалов),

12. Измерения параметров ионизирующих злучений и ядерних констант.

13. Биологические и биомедицинские измерения.

3.Кроме видов, различают также формы измерений.

Наиболее элементарной формой измерения является номинальное измерение. При таком измерении все величины, которые должны бать измерены, делят на несколько классов или групп таким образом, что измеряемая величина попадает только в один класс или группу. С помощью такого измерения осуществляют классификацию.

Номинальное измерение выгодно с экономической точки зрения: оно является достаточно простым и дешевым. Однако оно не может указати, какое из событий больше или меньше.

Нижнюю ступень среди форм количественных измерений занимает порядковое измерение. При подобном измерении можно определить относительную величину двух характеристик и расположить характеристики в определеном порядке согласно раз меру, величине или интенсивности.

Измерение более высокого уровня носит название интервального.

С помощью подобного измерения можно не только установить тот факт, что одна величина больше другой, равна ей или менше, но также определить, справедливо ли это в пределах определенного интервала.

Следующая форма измерения более высокого уровня обладает всеми свойствами предыдущих типов, но при этом добавляется фиксированное начало отсчета. Этот тип измерения называется пропорциональным.

Измерениями наивысшего уровня являются кардинальные измерения. С помощью таких измерений устанавливают соотношение между значением той или иной величины и значением эталонной вличины, определенной заранее.

4. Одним из наиболее существенных аспектов (характеристик) измерения является сбор информации. Измерения проводятся для того, чтобы что-то узнать об объекте измерения. Получение информации является необходимым, но не достаточным для определения измерения.

Другой аспект измерения состоит в том, что оно должно быть избирательным. Т.е измерение может снабдить нас сведениями только о том свойстве, которое мы хотим узнать, но ничего не говорит ни об одном из многих других состояний или явлений вокруг нас.

Третий аспект – измерение должно быть объективным, его исход не должен зависеть от наблюдателя. Чтобы гарантировать объективность измерения, мы должны воспользоваться теми или иными техническими средствами или приборами.

Т.о. измерение можно определить как получение информации с помощью измерительных систем в форме результата измерения, отражающего характеристику объекта измерения или явление в окружающем нас мире.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.003 с) .

Источник