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» возводя к двум греческим словам: metron, что переводится как «мера», и logos — «учение». Бурное развитие метрологии пришлое; 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 пара­ метров, 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.

 

 

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 метрологии 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 пол 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 приборпредставляет 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.