Практическая работа №1
ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ МЕТРОЛОГИИ
Цель работы
Изучение основных понятий и определений метрологии (соглас-
но РМГ 29-99).
Введение
Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 17 мая 2000 г. N 139-ст межгосударственные рекомендации РМГ 29-99 введены в действие непосредственно в качестве Рекомендаций по метрологии Российской Федерации с 1 января 2001 г. взамен МИ 2247-93 и ГОСТ 16263-70. Термины, установленные настоящим документом, рекомендуется применять во всех видах документации, научно-технической, учебной и справочной литературе по метрологии, входящих в сферу работ по стандартизации и (или) использующих результаты этих работ.
Теоретические положения
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
В метрологии выделяют основные разделы.
Теоретическая метрология – раздел метрологии, предметом которого является разработка фундаментальных основ метрологии.
Законодательная метрология – раздел метрологии, предметом которого 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 общества.
Практическая (прикладная) метрология – раздел метрологии,
предметом которого являются вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии.
5
Физические величины
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.
Размер физической величины – количественная определен-
ность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу.
Значение физической величины – выражение размера физиче-
ской величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.
Числовое значение физической величины – отвлеченное чис-
ло, входящее в значение величины.
Истинное значение физической величины – значение физиче-
ской величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину. Истинное значение физической величины может быть получено только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений.
Действительное значение физической величины – значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.
Система физических величин – совокупность физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами, когда одни величины принимают за независимые, а другие определяют как функции независимых величин.
Основная физическая величина – физическая величина, вхо-
дящая в систему величин и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы.
Производная физическая величина – физическая величина,
входящая в систему величин и определяемая через основные величины этой системы.
Размерность физической величины – выражение в форме сте-
пенного одночлена, составленного из произведений символов основных физических величин в различных степенях и отражающего связь данной физической величины с физическими величинами, принятыми в данной системе величин за основные с коэффициентом пропорциональности, равным 1.
6
Показатель размерности физической величины – показатель степени, в которую возведена размерность основной физической величины, входящая в размерность производной физической величины.
Размерная физическая величина – физическая величина, в раз-
мерности которой хотя бы одна из основных физических величин возведена в степень, не равную нулю.
Безразмерная физическая величина – физическая величина, в
размерность которой основные физические величины входят в степени, равной нулю.
Когерентная единица физической величины – производная единица физической величины, связанная с другими единицами системы единиц уравнением, в котором числовой коэффициент принят равным 1.
Виды измерений
Измерение – 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.
Равноточные измерения – ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях с одинаковой тщательностью.
Неравноточные измерения – ряд измерений какой-либо величины, выполненных различающимися по точности средствами измерений и (или) в разных условиях.
Однократное измерение – измерение, выполненное один раз. Многократное измерение – измерение физической величины
одного и того же размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, т.е. состоящее из ряда однократных измерений.
Статическое измерение – измерение физической величины, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения.
Динамическое измерение – измерение изменяющейся по размеру физической величины.
Абсолютное измерение – измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант.
7
Относительное измерение – измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.
Прямое измерение – проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для определения зависимости между ними.
Косвенные измерения – измерения, при которых значение физической величины находят на основании функциональной зависимости между этой величиной и другими величинами, полученными в результате прямых измерений. Например, определение площади, объема, диаметра большого вала, цистерны (вначале рулеткой определяют длину окружности, а затем по зависимости l = ·d определяют d = =l/ ).
Совокупные измерения – проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях.
Совместные измерения – проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для определения зависимости между ними.
Основные характеристики измерений
Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенное в основу измерений (измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта).
Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений.
Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины. Погрешность измерений вызывается несовершенством методов и средств измерений, непостоянством условий наблюдения, недостаточным опытом экспериментатора и особенностями его органов чувств.
Точность результата измерений – одна из характеристик каче-
ства измерения, отражающая близость к нулю погрешности результа-
8
та измерения. Считают, что чем меньше погрешность измерения, тем больше его точность.
Прецизионность – степень близости друг к другу независимых результатов измерений, полученных в конкретных регламентированных условиях. Независимыми результатами измерений считаются результаты, полученные способом, на который не оказывает влияние никакой предшествующий результат, полученный при испытаниях того же самого объекта.
Сходимость результатов измерений – близость друг к другу ре-
зультатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью. Сходимость результатов измерений может быть выражена количественно через характеристики их рассеяния.
Воспроизводимость результатов измерений – близость резуль-
татов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами, разными средствами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерений (температуре, давлению, влажности и др.).
Методы измерений
Метод непосредственной оценки – метод измерений, при кото-
ром значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений.
Метод сравнения с мерой – метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями (мерами массы с известным значением).
Нулевой метод измерений – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля. Например, измерение электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием.
Метод измерений замещением – метод сравнения с мерой, в ко-
тором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины. Например, взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов (метод Борда).
Метод измерений дополнением – метод сравнения с мерой, в
котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же
9