Лекция 7. Общие положения теории измерения физических величин.

План лекции

1. Физические величины и единицы физических величин.

2. Измерение физических величин.

3. Основы теории точности измерений. Погрешности методов и средств измерений.

Физические величины и единицы физических величин.

Физическая величина (ФВ) - характеристика одного из свойств физиче­ского объекта (физической системы, явления или процесса), общая в качест­венном отношении многим физическим объектам, но в количественном отно­шении индивидуальная для каждого объекта.

На практике мы имеем дело с такими физическими величинами как длина, время, температура, масса, плоский и телесный угол, сила, давление, скорость, ускорение, электрическое напряжение, сила электрического тока, ос­вещенность и со многими другими. Все они определяют некоторые общие в ка­чественном отношении физические свойства, количественные характеристики которых могут быть совершенно различными. Получение сведений об этих ко­личественных характеристиках и являются задачей измерений.

Для измерения физических величин нужно иметь единицы их измере­ния.

 Единица физической величины - это физическая величина, которой по оп­ределению присвоено числовое значение, равное единицы.

Единицы физических величин, их наименования, обозначения и правила применения устанавливают ГОСТ 8.417-81 «ГСИ. Единицы физических вели­чин». Согласно этому стандарту обязательному применению подлежат единицы Международной системы единиц (международное сокращенное наименование - SI -System International). Наряду с единицами SI (СИ) допускается применять внесистемные единицы, а также относительные и логарифмические величины и единицы.

Система СИ разработана совместными усилиями специалистов ряда стран и в настоящее время признана наиболее совершенной формой метриче­ской системы мер. У нас в стране система СИ является обязательной с 1 января 1980 года.

Напомним, что основными единицами системы СИ являются:

Метр (м) - единица длины;

Килограмм (кг) - единица массы;

Секунда (с) - единица времени;

Ампер (А) - единица силы тока;

Кельвин (к) - единица термодинамической температуры;

Моль (моль) - единица количества вещества;

Кандела (КД) - единица силы света.

К дополнительным единицам относятся:

Радиан (рад) - единица плоского угла;

Стерадиан (ср) - единица телесного угла.

Кроме основных и дополнительных единиц система предусматривает производные единицы, образуемые из основных и дополнительных при помощи определяющих уравнений.

Для обеспечения единства измерений необходимо точное воспроизве­дение, хранение установленных единиц ФВ и передача их размеров всем рабо­чим средствам измерений с помощью эталонов и образцовых средств измере­ний.

Высшим звеном в метрологической цепи передачи размеров единиц изме­рений являются эталоны.

Эталон единицы - это средство измерений (или комплекс средств изме­рений), обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений, выполненное по особой спецификации и официально утвержденное в установ­ленном порядке в качестве эталона.

По точности воспроизведения единицы ФВ эталоны подразделяются на три группы: первичные, специальные и вторичные.

Первичным называется эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране точностью.

Специальный эталон обеспечивает воспроизведение единицы в осо­бых условиях и заменяет для этих условий первичный эталон. Первичные и специальные эталоны оформляются стандартами в качестве государственных.

Вторичный эталон — эталон, значения которого устанавливают по первичному эталону. В соответствии с ГОСТ 8.057-73 по метрологическому на­значению вторичные эталоны разделяются на эталоны - копии, эталоны - срав­нения, эталоны - свидетели и рабочие эталоны.

Эталон — копию применяют вместо государственного эталона для хранения единицы и передачи ее размера. Допускается применение эталонов - копий не в физическом, а лишь в метрологическом (по степени точности вос­произведения единицы) смысле.

Эталон сравнения применяют для сличений эталонов, которые нельзя транспортировать и которые находятся в различных органах метрологической службы.

Эталон — свидетель используют для проверки неизменности размера единицы, воспроизводимой с помощью государственного эталона.

Рабочий эталон применяют для хранения и передачи размера едини­цы образцовым средствам измерений высшего разряда и при необходимости наиболее точным рабочим мерам и измерительным приборам. В качестве рабочего до­пускается применение государственного эталона, если это предусмотрено пра­вилами его хранения и применения.