«Не делайте неправды в мере, в весе и в измерении: да будут у вас весы верные, гири верные »

Вид материала

Лекция

Содержание Л.Ф. Магницкого «Арифметика» (1703) и «Роспись полевой книги» (1709). В 1849 г. была издана науч­но-учебная книга Ф.И. Петрушевс В 1875 г. семнадцатью странами (в том числе и Россией) была подписана Метрическая конвенция Сертификация представляет собой деятельность, направленную на установление и подтверждение соответствия рассматриваемого объекта 1 июля 2003 г. у нас в стране Федеральный закон РФ «О техническом регулировании» Основные понятия и определения Можно выделить три главные функции измерений человеческой деятельности в народном хозяйстве Метрология отражает общую теорию измерений физических Предмет метрологии — измерения, их единство и точность. Основной целью метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и Предмет и задачи метрологии Физическая величина Единица физической величины Единство измерений Средство измерений Измерительный прибор Измерительный преобразователь Вспомогательное средство измерений Измерительная установка По способам получения результатов различают прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.Прямыми Метод непосредственной оценки ... Полное содержание

Подобный материал:

• «Необычные, загадочные, ласковые, верные», 68.83kb.
• Внеклассное мероприятие «Большие секреты маленькой компании» Цели: 1 Дать понятие, 70.54kb.
• Михаила Афанасьевича Булгакова. Вы внимательно слушаете сообщение одноклассников, 59.38kb.
• Диссертации, 37.53kb.
• Занятие клуба «Библиотека, книжка, я – вместе верные друзья!», 123.83kb.
• Б. Б. Гусев 14 марта 2011 г положение, 296.17kb.
• Урок на тему: "Плотность вещества", 63.94kb.
• Классный час во 2б классе Тема: «Наши верные спутники детства», 49.02kb.
• Примерный тест для полусеместровой аттестации, 54.84kb.
• Тема: России верные сыны, 61.95kb.

ЛЕКЦИЯ № 1. Метрология

«Не делайте неправды

в мере, в весе и в измерении:

да будут у вас весы верные, гири верные ...».

Библия

Метрология, стандартизация и сертификация являются инст­рументами обеспечения качества продукции, работ и услуг — важного аспекта экономической и коммерческой деятельности го­сударства.

Сейчас с измерениями имеет дело любой человек. Даже совре­менный быт заполнен приборами и измерениями. Простейший пример измерения — взвешивание товара в магазине. А про технику говорить вообще не приходится, измерительный прибор — главная часть каждого производства, а измерение — важнейшая составляю­щая почти любой работы. Проблемами измерений занимается метрология. Именно эта наука описывает правильное измерение. Сле­довательно, метрология должна входить в базовое образование молодежи, чтобы она могла ориентироваться в современном мире, за­полненном приборами и измерениями.

Метрология как наука и область практической деятельности человечества имеет древние корни. На протяжении развития челове­ческого общества измерения были основой взаимоотношений людей между собой, с окружающими предметами, природой. Из­вестно, что более чем за четыре тысячелетия до н. э. в Древнем Египте и Месопотамии проводили различные виды измерений, в том числе и астрономические. Одна из попыток создания узаконен­ных мер имела место в Греции в VI веке до н. э., где мерой длины в то время был фут, равный приблизительно 297 мм. Позднее попыт­ки введения мер, обязательных и одинаковых для всей страны, были предприняты в Англии в 1001, 1215, 1494 гг., во Франции в 1321 г., в Австрии в 1438 г.

В России измерения также развивались достаточно динамично. В «Уставе князя Владимира Святославовича» о церковных судах 996 г. перечислены виды мер, порученных верховному надзору епископа с обязательствами «блюсти... городския и торговыя всяческие мерила (меры длины) и спуды (меры объема) и завесы (весы) и ставила (ме­ры веса)».

В «Уставе о церковных судах и о людях и о мерилах торговых» (1134-1135) великого князя Всеволода Мстиславовича указывались меры, подлежащие надзору Киевского митрополита и Новгородского епископа. Так, в Великом Новгороде непосредственно осуществляющими надзор являлись староста церкви Иоанна Предте­чи на Опоках (отсюда и «локоть Ивановский») и двое «пошлых», т. е. зажиточных купцов корпорации, и т. д.

Немец-опричник Генрих Штаден писал об Иване Грозном: «Ны­нешний великий князь достиг того, что по всей Русской земле, по всей державе — одна вера, один вес, одна мера». В начале XVIII в. по указу Петра I наблюдение за правильностью торговых весов и мер было возложено на Департамент торговли и мануфактур Министер­ства финансов, а также на чинов полиции.

В начале XVIII в. появились книги, где описывалась действующая русская метрологическая система Л.Ф. Магницкого «Арифметика» (1703) и «Роспись полевой книги» (1709). В 1849 г. была издана науч­но-учебная книга Ф.И. Петрушевского «Общая метрология», по которой учились первые поколения русских метрологов.

По мере развития промышленного производства повышались требования к применению и хранению мер, стремление к унификации размеров единиц величин.

Так, в 1736 г. российский Сенат образовал комиссию мер и весов. Зарождение в России метрологической служ­бы относится к 1841 г. В соответствии с принятым Указом «О системе Российских мер и весов», узаконившим ряд мер длины, объ­ема и веса, при Петербургском монетном дворе было организовано «Депо образцовых мер и весов» — первое государственное повероч­ное учреждение, основными задачами которого являлось хранение эталонов, составление таблиц русских и иностранных мер, изготов­ление менее точных по сравнению с эталонами образцовых мер и рассылка последних в регионы страны. Поверка мер и весов на мес­тах была вменена в обязанность городским думам, управам и казенным палатам. Были организованы «ревизионные группы», включающие представителей местных властей и купечества, которые имели право изымать неверные или неклейменные меры, а владель­цев таких мер привлекать к ответственности. Таким образом, в России были заложены основы единой государственной метрологи­ческой службы. 6

В 1875 г. семнадцатью странами (в том числе и Россией) была подписана Метрическая конвенция, целью которой была унификация национальных систем единиц измерений и установление единых фак­тических эталонов длины и массы (метра и килограмма). Для этого было организовано Международное бюро мер и весов (МБМВ), находящееся в г. Севре близ Парижа. Сейчас МБМВ — центр, обес­печивающий единство измерений в международном масштабе.

Основателем отечественной метрологии был Д. И. Менделеев (1834-1907). Он так определял значение измерений:

«В природе мера и вес суть, главное орудие познания. Наука начинается с тех пор, как начинают измерять, точная наука немыслима без меры».

В 1893 г. по указу императора была основана Главная палата мер и весов, дирек­тором которой был назначен Д.И. Менделеев. В задачи палаты входило хранение эталонов и обеспечение поверки по ним средств измерений, а также и проведение научных исследований в области метрологии. Существенный вклад в развитие отечественной метроло­гии внесла академическая комиссия в составе академиков О.В. Струве, Г.И. Вильда и Б.С. Якоби (1870). Здесь уместно привести высказывание Б.С. Якоби: «Искусство измерений является могущественным оружи­ем, созданным человеческим разумом для проникновения в законы природы и подчинения ее сил нашему господству».

На современном этапе развития мировой экономики, характери­зующейся применением взаимосвязанных систем машин и приборов, использованием широкой номенклатуры веществ и материалов, зна­чительно возросли потребности в стандартизации. Упрощенно под стандартизацией понимают установление и применение правил с целью упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон.

С развитием общества непрерывно совершенствовалась трудовая деятельность людей, что проявлялось в создании различных предме­тов, орудий труда, новых трудовых приемов. При этом люди стремились отбирать и фиксировать наиболее удачные результаты трудовой деятельности с целью их повторного использования (при­менение в Древнем Риме единой системы мер, строительных деталей стандартного размера, водопроводных труб стандартного диаметра). В эпоху Возрождения в связи с развитием экономических связей между государствами начинают широко использовать методы стан­дартизации. Так, в связи с необходимостью строительства большого количества судов в Венеции начала осуществляться сборка галер из заранее изготовленных деталей и узлов. Началом же международной стандартизации можно считать учреждение МБМВ.

Первые упоминания о стандартах в России отмечены во времена правления Ивана Грозного, когда были введены для измерения пу­шечных ядер стандартные калибры — кружала. Петр I, стремясь к расширению торговли с другими странами, не только ввел техниче­ские условия, учитывающие повышенные требования иностранных рынков к качеству отечественных товаров, но и организовал прави­тельственные бракеражные комиссии в Петербурге и Архангельске. В обязанность комиссий входила тщательная проверка качества экс­портируемого Россией сырья (древесины, льна, пеньки и др.).

Как таковая стандартизация развивалась практически параллель­но с измерениями и метрологией. В России первые нормы и правила взаимодействия элементов общественного производства можно найти в «Соборном уложении царя Алексея Михайловича» (1649). Зарож­дением стандартизации можно считать некоторые правила и нормы, принятые указами Петра I (1686-1725). Началом же стандартизации в России является создание Главной палаты мер и весов.

В 1930 г. произошло объединение метрологии и стандартизации. Была проведена большая работа по изучению состояния метрологи­ческой деятельности. Опыт, полученный в эти годы, оказался полезным во время Великой Отечественной войны, когда потребова­лось быстрое восстановление измерительного хозяйства на эвакуированных предприятиях. После окончания войны сеть пове­рочных и метрологических организаций начала быстро восстанавли­ваться. Были созданы новые метрологические институты.

Назначение продукции — удовлетворить ту или иную потребность человека. Для этого она должна быть качественной. Повышению каче­ства способствует конкуренция между производителями, которые, как правило, выходят на рынок для решения прежде всего своих задач, а не для удовлетворения потребностей приобретателя. Защитить приобрета­теля от недобросовестности производителя и продавца призваны подтверждение соответствия и сертификация.

Сертификация представляет собой деятельность, направленную на установление и подтверждение соответствия рассматриваемого объекта определенным требованиям. Важным аспектом совершенст­вования сертификации стал Федеральный закон РФ «О техническом регулировании», где введено обобщающее международное понятие «подтверждение соответствия», как документальное удостоверение соответствия продукции или иных объектов, процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выпол­нения работ или оказания услуг требованиям технических регламентов, положениям стандартов или условиям договоров.

Хотя термин «сертификация» стал внедряться в повседневной жизни в последние три десятилетия, тем не менее сертификация как процедура применяется давно и термин «сертификат» известен с XIX в. Так, в Энциклопедическом словаре Ф.А. Брокгауза и И.А. Еф­рона (1900), дается несколько определений сертификата, одно из них: сертификат — это удостоверение. Имеются сведения о том, что про­изводители товаров издавна гарантировали качество своих изделий, в том числе письменно, т. е. снабжали их (по современной терминоло­гии) «заявлениями о соответствии».

В области метрологии сертификация давно известна как деятель­ность по официальной проверке и клеймению приборов. Клеймение свидетельствует о том, что прибор удовлетворяет сертификационным требованиям по его метрологическим характеристикам. Более 100 лет термин «сертификат» используется в международной практике.

Действующий с 1 июля 2003 г. у нас в стране Федеральный закон РФ «О техническом регулировании» определил новую систему тре­бований к продукции, процессам производства, работам и услугам. По существу закон направлен на создание основ единой политики в областях технического регулирования, метрологии, стандартизации и сертификации, отвечающей современным международным требова­ниям. В результате принятия закона появились новые правовые акты, прежде всего технические регламенты, которые существенно меняют повседневную экономическую жизнь Российской Федерации.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Бурный рост радиоэлектронной промышленности, широкое внедрение компьютеров и автоматизация производства невозможны без совершенство­вания метрологии, метрологического обеспечения и измерительной аппара­туры, создания новых методов измерений и средств контроля. Измерения охватывают все новые физические величины, значительно расширяются диапазоны измерений как в сторону измерения очень больших значений, так и в сторону сверхмалых значений физических величин. Непрерывно повы­шаются требования к точности измерений: в радиотехнике с высокой точно­стью необходимо измерять параметры и характеристики электрических сиг­налов и цепей в частотном диапазоне от инфранизких (от лат. infra — ниже) до сверхвысоких частот (от 10 Гц до 3-10 Гц и более). Чтобы успешно справиться с разнообразными проблемами измерений, необходимо усвоить некоторые общие принципы их решения, нужна единая научная и законода­тельная база, обеспечивающая на практике высокое качество измерений. Та­кой базой является метрология.

1.1. Общие сведения

Метрология (от греч. «metron» — мера, «logos» — учение) — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

В современном обществе метрология как область науки и прак­тики играет большую роль. Это связано с тем, что фактически нет ни одной сферы человеческой деятельности, где бы ни использовались результаты измерений. В нашей стране ежедневно производится от 50 до 200 млрд измерений, свыше 4 млн человек считают измерения своей профессией.

Доля затрат на измерения составляет 15...20 % затрат общественного труда, а в отраслях промышленности, произво­дящих сложную технику (радиоэлектроника, электротехника, станко­строение и др.), она достигает 50...70 %. О масштабах затрат на по­лучение достоверных результатов измерений свидетельствуют следующие цифры: в 2004 г. стоимость этих работ в Российской Фе­дерации составляла 3,8 % от величины внутреннего валового продук­та (ВВП). В развитых странах эта цифра достигает 9... 12 % ВВП. Подсчитано, что количество средств измерений растет прямо про­порционально квадрату прироста промышленной продукции. Это означает, что при увеличении объема промышленной продукции в 2 раза число средств измерений может вырасти в 4 раза. В настоящее время в нашей стране насчитывается более 1,5 млрд средств измере­ний. Эффект, получаемый в народном хозяйстве благодаря примене­нию средств измерений, составляет около 8... 10 руб. на 1 руб. затрат.

Таким образом, измерения являются важнейшим инструментом познания объектов и явлений окружающего мира и играют огромную роль в развитии народного хозяйства. Повышение качества измере­ний и успешное внедрение новых методов измерений, зависят от уровня развития метрологии как науки.

Можно выделить три главные функции измерений человеческой деятельности в народном хозяйстве:

• учет продукции народного хозяйства, исчисляющейся по массе, длине, объему, расходу, мощности, энергии;

• измерения, проводимые для контроля и регулирования технологи­ческих процессов (особенно в автоматизированных производствах) и для обеспечения нормального функционирования транспорта и связи;

• измерения физических величин, технических параметров, соста­ва и свойств веществ, проводимые при научных исследованиях, ис­пытаниях и контроле продукции в различных отраслях народного хо­зяйства.

При измерениях получают информацию о состоянии производст­венных, экономических и социальных процессов. Эта информация — основа для принятия решений в научных экспериментах, о качестве продукции при внедрении систем качества и т. д. И только достовер­ность и соответствующая точность результатов измерений обеспечи­вает правильность принимаемых решений на всех уровнях управле­ния. Получение недостоверной информации приводит к неверным решениям, снижению качества продукции, возможным авариям.

Метрология отражает общую теорию измерений физических ве­личин, устанавливает и регламентирует единицы физических величин и их системы, порядок передачи размеров единиц от эталонов единиц величин (эталон) рабочим эталонам и рабочим средствам измерений, методы и средства измерений, общие методы обработки результатов измерений и оценки их точности.

Предмет метрологии — измерения, их единство и точность.

Метрология включает в себя методы выполнения практически всех измерительных работ, а также их теоретические и правовые основы.

Объектами метрологии являются единицы величин, средства измерений, эталоны, методики выполнения измерений.

Традиционным объектом метрологии являются физические вели­чины. Кроме физических величин в последнее десятилетие в при­кладной метрологии начали использоваться нефизические величины. Это связано с применением термина «измерение» в новых для метро­логии сферах — экономике, медицине, информатике, управлении ка­чеством и пр.

Основной целью метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью.

Средства метрологии — совокупность средств измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное ис­пользование.

Основными задачами метрологии являются:

• обеспечение единства измерений;

• установление единиц физических величин;

• обеспечение единообразия средств измерений;

• установление государственных эталонов и рабочих эталонов, контроля и испытаний, а также передачи размеров единиц от уста­новленных эталонов или рабочих эталонов рабочим средством изме­рений;

• установление номенклатуры, методов нормирования, оценки и контроля показателей точности результатов измерений и мет­рологических характеристик средств измерений;

• разработка оптимальных принципов, приемов и способов обра­ботки результатов измерения и методов оценки погрешностей.

Одна из главных задач метрологии — обеспечение единства из­мерений. Согласно Закону Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений» «единство измерений — состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах ве­личин и погрешности измерений не выходят за установленные гра­ницы с заданной вероятностью». Эта задача может быть решена при соблюдении двух условий, которые называют основополагающими:

- выражение результатов измерений в единых узаконенных единицах;

- установление допускаемых погрешностей результатов измере­ний и пределов, за которые они не должны выходить при заданной вероятности.

Современная метрология включает методы выполнения практи­чески всех измерений в научно-исследовательской деятельности и на производстве, а также их правовые и теоретические основы.

Метро­логия делится на три раздела: теоретическую {фундаментальную, на­учную), законодательную (правовую) и прикладную (практическую).

Теоретическая метрология занимается разработкой и изучени­ем фундаментальных вопросов теории измерений. В более широком смысле теоретическая метрология, являясь основной базой измери­тельной техники, занимается изучением проблем измерений в це­лом, а также образующих измерения элементов: средств и приборов измерений, физических величин и их единиц, методов и методик измерений, результатов и погрешностей измерений и пр.

Предметом законодательной метрологии является установление обязательных технических и юридических требований по примене­нию единиц физических величин, эталонов, методов и средств изме­рений, направленных на обеспечение единства и необходимости точ­ности измерений в интересах всего мирового сообщества. По существу правовые основы метрологии обеспечивают единообразие средств и единство измерений посредством установленных государ­ством правил. Государственное регулирование выполняется путем применения правовых актов через федеральные органы исполнитель­ной власти (министерства и ведомства), Федеральное агентство по тех­ническому регулированию и метрологии (в которое 30 июня 2004 г. преобразован бывший Государственный комитет Российской Феде­рации по стандартизации и метрологии — Госстандарт России), Госу­дарственную метрологическую службу и метрологические службы государственных органов управления и юридических лиц.

Прикладная метрология связана с изучением вопросов практи­ческого применения разработок теоретической метрологии.


Предмет и задачи метрологии

С течением мировой истории человеку приходилось изме­рять различные вещи, взвешивать продукты, отсчитывать время. Для этой цели понадобилось создать целую систему различных измерений, необходимую для вычисления объе­ма, веса, длины, времени и т. п. Данные подобных изме­рений помогают освоить количественную характеристику окружающего мира. Крайне важна роль подобных измерений при развитии цивилизации. Сегодня никакая отрасль народ­ного хозяйства не могла бы правильно и продуктивно функ­ционировать без применения своей системы измерений. Ведь именно с помощью этих измерений происходит форми­рование и управление различными технологическими про­цессами, а также контролирование качества выпускаемой продукции. Подобные измерения нужны для самых различ­ных потребностей в процессе развития научно-технического прогресса: и для учета материальных ресурсов и планирова­ния, и для нужд внутренней и внешней торговли, и для про­верки качества выпускаемой продукции, и для повышения уровня защиты труда любого работающего человека. Несмот­ря на многообразие природных явлений и продуктов мате­риального мира, для их измерения существует такая же многообразная система измерений, основанных на очень су­щественном моменте — сравнении полученной величины с другой, ей подобной, которая однажды была принята за еди­ницу. При таком подходе физическая величина расценивает­ся как некоторое число принятых для нее единиц, или, гово­ря иначе, таким образом получается ее значение. Существует наука, систематизирующая и изучающая подобные единицы измерения, — метрология. Как правило, под метрологией подразумевается наука об измерениях, о существующих сред­ствах и методах, помогающих соблюсти принцип их един­ства, а также о способах достижения требуемой точности.

Происхождение самого термина «метрология» возводят к двум греческим словам: metron, что переводится как «мера», и logos — «учение». Бурное развитие метрологии пришлось на конец XX в. Оно неразрывно связано с развитием новых технологий. До этого метрология была лишь описательным научным предметом. Следует отметить и особое участие в соз­дании этой дисциплины Д. И. Менделеева, которому подева­лось вплотную заниматься метрологией с 1892 по 1907 гг., когда он руководил этой отраслью российской науки. Таким образом, можно сказать, что метрология изучает:

1) методы и средства для учета продукции по следующим показателям: длине, массе, объему, расходу и мощности;

2) измерения физических величин и технических пара­метров, а также свойств и состава веществ;

3) измерения для контроля и регулирования технологиче­ских процессов.

Выделяют несколько основных направлений метрологии:

1) общая теория измерений;

2) системы единиц физических величин;

3) методы и средства измерений;

4) методы определения точности измерений;

5) основы обеспечения единства измерений, а также ос­новы единообразия средств измерения;

6) эталоны и образцовые средства измерений;

7) методы передачи размеров единиц от образцов средств измерения и от эталонов рабочим средствам измерения. Важным понятием в науке метрологии является единство

измерений, под которым подразумевают такие измерения, при которых итоговые данные получаются в узаконенных единицах, в то время как погрешности данных измерений получены с заданной вероятностью. Необходимость существо­вания единства измерений вызвана возможностью сопостав­ления результатов различных измерений, которые были проведены в различных районах, в различные временные отрезки, а также с применением разнообразных методов и средств измерения.

Следует различать также объекты метрологии:

1) единицы измерения величин;

2) средства измерений;

3) методики, используемые для выполнения измерений и т. д.

Метрология включает в себя: во-первых, общие правила, нормы и требования, во-вторых, вопросы, нуждающиеся в государственном регламентировании и контроле. И здесь речь идет о:

1) физических величинах, их единицах, а также об их из­мерениях;

2) принципах и методах измерений и о средствах измери­тельной техники;

3) погрешностях средств измерений, методах и средствах обработки результатов измерений с целью исключения погрешностей;

4) обеспечении единства измерений, эталонах, образцах;

5) государственной метрологической службе;

6) методике поверочных схем;

7) рабочих средствах измерений.

В связи с этим задачами метрологии становятся: усовер­шенствование эталонов, разработка новых методов точных измерений, обеспечение единства и необходимой точности измерений.

.Предмет и задачи метрологии.

1. Основные термины, применяемые в метрологии.
Термин «метрология» произошел от греческих слов : метрос – мера, логос – учение, слово. В современном понимании это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
К основным направлениям метрологии относятся : общая теория измерений; единицы физических величин и их системы; методы и средства измерений; методы определения точности измерений; основы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерения; эталоны и образцовые средства измерений; методы передачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств измерений рабочим средствам измерений. Часть из них имеют научный характер.
Другая часть относится к законодательной метрологии. Законодательный характер метрологии обуславливает стандартизацию ее терминов и определений.
Физическая величина – свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.
Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Под измерением понимается процесс экспериментального сравнения данной физической величины с однородной физической величиной, значение которой принято за единицу.
Единица физической величины – физическая величина, которой по определению присвоено значение, равное 1.
Единицы физической величины представляют собой вспомогательный аппарат, применимый при изучении объектов природы. Принципиально можно представить бесконечное множество единиц физических величин. Но практика выдвигает требование единства измерений, которое можно обеспечить при любой системе единиц. Однако для сопоставления результатов измерений без пересчетов (при переходе от одной системы единиц к другой) необходимо, чтобы результаты измерений выражались в узаконенных единицах.
Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Как ясно из определения, это понятие включает не только выполнение условия единства используемых единиц физических величин, но и значение погрешности измерения.
Средство измерений – техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства. По техническому назначению средства измерений подразделяются на меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи, вспомогательные средства измерений, измерительные установки и измерительные системы.
Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера (кварцевый генератор является мерой частоты электрических колебаний). Мера, воспроизводящая ряд одноименных величин различного размера, называется многозначной (конденсатор постоянной емкости выполняет роль однозначной меры, а конденсатор переменной емкости – многозначной). Часто используется набор мер – специально подобранный комплект мер, применяемых не только отдельно, но и в различных сочетаниях для воспроизведения ряда одноименных величин различного размера.
Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы бывают аналоговые и цифровые, показывающие и регистрирующие.
Измерительный преобразователь – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Первичным называется преобразователь, являющийся первым в электрической цепи и к которому непосредственно подводится измеряемая величина. Передающий измерительный преобразователь предназначен для дистанционной передачи сигнала измерительной информации; масштабный измерительный преобразователь – для изменения измеряемой величины в заданное число раз.
Вспомогательное средство измерений – средство измерения величин, влияющих на метрологические свойства другого средства измерений при его применении.
Эти средства применяют для контроля за поддержанием значений влияющих величин в заданных пределах.
Измерительная установка – совокупность функционально объединенных средств измерений (мер, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной (для автоматической обработки, передачи и использования в
АСУ) для непосредственного восприятия наблюдателем и расположенная в одном месте.
Измерительная система – совокупность средств измерений (мер, И.П., И.Пр.) и вспомогательных устройств соединенных между собой каналами связи, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме удобной для автоматической обработки, передачи и использования в АСУ.

2. Классификация измерений.

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения делятся на статические и динамические.
Статические измерения соответствуют случаю, когда измеряемая величина остается постоянной.
Динамические – когда измеряемая величина изменяется.
По способам получения результатов различают прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.
Прямыми называются измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных.

При этом измеряемую величину сравнивают с мерой измерительными приборами, градуированными в требуемых единицах
(сила тока – А – метром).


При косвенных измерениях искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Косвенные измерения широко распространены в тех случаях, когда искомую величину невозможно или сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат.


При совокупных измерениях одновременно измеряют несколько однотипных величин и искомые значения величин находят решая систему уравнений, полученных при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.


Совместные измерения – производимые одновременно измерения двух или нескольких одноименных величин для нахождения зависимости между ними.


По способу выражения результатов измерений различают абсолютные и относительные измерения.
Абсолютное измерение основано на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант
(измерение напряжения в Вольтах).
Относительным называется измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.
По используемому методу измерения – совокупности приемов использования принципов и средств измерений различают :


Метод непосредственной оценки, в котором значение величины определяется непосредственно по отсчетному устройству измерительного преобразователя прямого действия.


Метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Этот метод имеет следующие модификации : противопоставления, дифференциальный, нулевой, замещения, совпадений.
Метод противопоставления – измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения с помощью которого устанавливаются соотношения между этими величинами.
Метод дифференциальный – на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой.
Метод нулевой – результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля.
Метод замещения – измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой.
Метод совпадений – разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов.

3. Основные характеристики измерений.
Принцип измерений – физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерений.
Погрешность измерений – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.
Истинное значение физической величины идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующие свойства объекта, но оно остается неизвестным, поэтому с помощью измерений находят такое действительное значение, настолько приближающееся к истинному, что для данной цели может быть использовано вместо него.
Точность измерения – качество измеряемой величины, отражающее близость к нулю систематической погрешностей результатов (т.е. таких погрешностей, которые остаются постоянными или закономерно изменяются при повторных измерениях одной и той же величины). Правильность измерений зависит от того, насколько были верны средства измерений, используемые при эксперименте.
Достоверность измерения – степень доверия к результатам измерений.
Измерения для которых известны вероятные характеристики отклонения результатов от истинного значения относятся к достоверным. Наличие погрешности ограничивает достоверность измерений, так как вносит ограничение в число достоверных значащих цифр числового значения измеряемой величины и определяет точность измерений.
Сходимость измерений – качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях.
Воспроизводимость измерений – качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполненных в различных условиях (в различное время, в различных местах).


2. Термины

Очень важным фактором правильного понимания дис­циплины и науки метрология служат использующиеся в ней термины и понятия. Надо сказать, что, их правильная фор­мулировка и толкование имеют первостепенное значение, так как восприятие каждого человека индивидуально и мно­гие, даже общепринятые термины, понятия и определения он трактует по-своему, используя свой жизненный опыт и следуя своим инстинктам, своему жизненному кредо. А для метрологии очень важно толковать термины однозначно для всех, поскольку такой подход дает возможность опти­мально и целиком понимать какое-либо жизненное явление. Для этого был создан специальный стандарт на терминоло­гию, утвержденный на государственном уровне. Поскольку Россия на сегодняшний момент воспринимает себя частью мировой экономической системы, постоянно идет работа над унификацией терминов и понятий, создается между­народный стандарт. Это, безусловно, помогает облегчить процесс взаимовыгодного сотрудничества с высокоразви­тыми зарубежными странами и партнерами. Итак, в метро-

логии используются следующие величины и их определе­ния:

1) физическая величина, представляющая собой общее свойство в отношении качества большого количества физических объектов, но индивидуальное для каждого в смысле количественного выражения;

2) единица физической величины, что подразумевает под собой физическую величину, которой по условию при­своено числовое значение, равное единице;

3) измерение физических величин, под которым имеется в виду количественная и качественная оценка физическо­го объекта с помощью средств измерения;

4) средство измерения, представляющее собой техниче­ское средство, имеющее нормированные метрологические характеристики. К ним относятся измерительный прибор, мера, измерительная система, измерительный преобразо­ватель, совокупность измерительных систем;

5) измерительный прибор представляет собой средство из­мерений, вырабатывающее информационный сигнал в та­кой форме, которая была бы понятна для непосредствен­ного восприятия наблюдателем;

6) мера — также средство измерений, воспроизводящее физическую величину заданного размера. Например, если прибор аттестован как средство измерений, его шкала с оцифрованными отметками является мерой;

7) измерительная система, воспринимаемая как совокуп­ность средств измерений, которые соединяются друг с дру­гом посредством каналов передачи информации для вы­полнения одной или нескольких функций;

8) измерительный преобразователь — также средство изме­рений, которое производит информационный измери­тельный сигнал в форме, удобной для хранения, просмот­ра и трансляции по каналам связи, но не доступной для непосредственного восприятия;

9) принцип измерений как совокупность физических явле­ний, на которых базируются измерения;

10) метод измерений как совокупность приемов и принципов использования технических средств измерений;

11) методика измерений как совокупность методов и правил, разработанных метрологическими научно-исследователь­скими организациями, утвержденных в законодательном порядке;

12) погрешность измерений, представляющую собой незна­чительное различие между истинными значениями физи­ческой величины и значениями, полученными в результа­те измерения;

13) основная единица измерения, понимаемая как единица из­мерения, имеющая эталон, который официально утвержден;

14) производная единица как единица измерения, связанная с основными единицами на основе математических моде­лей через энергетические соотношения, не имеющая эта­лона;

15) эталон, который имеет предназначение для хранения и воспроизведения единицы физической величины, для трансляции ее габаритных параметров нижестоящим по поверочной схеме средствам измерения. Существует поня­тие «первичный эталон», под которым понимается сред­ство измерений, обладающее наивысшей в стране точ­ностью. Есть понятие «эталон сравнений», трактуемое как средство для связи эталонов межгосударственных служб. И есть понятие «эталон-копия» как средство измерений для передачи размеров единиц образцовым средствам;

16) образцовое средство, под которым понимается сред­ство измерений, предназначенное только для трансляции габаритов единиц рабочим средствам измерений;

17) рабочее средство, понимаемое как «средство измере­ний для оценки физического явления»;

18) точность измерений, трактуемая как числовое значение физической величины, обратное погрешности, определяет классификацию образцовых средств измерений. По пока­зателю точности измерений средства измерения можно разделить на: наивысшие, высокие, средние, низкие.