Международная система единиц физических величин (СИ), субъекты метрологии. Виды измерений

ЛЕКЦИЯ

Время занятия: 2 часа

Тип занятия: Комбинированное

Группа: 211

План занятия

Дисциплина: « Стандартизация, метрология и подтверждение соответствия»

Дата:

Тема: Международная система единиц физических величин (СИ), субъекты метрологии. Виды измерений.

Цели:

- цель познания: Обобщить знания студентов о методах измерений и физических величинах.

цель развития: Развивать умения осуществлять поиск и использование информации, необходимой для профессионального и личностного развития.

- цель воспитания: воспитывать устойчивый интерес к выбранной специальности

Средства обучения: ГОСТ, доклады студентов

Оборудование занятия: ПЭВМ. Видеопроектор.

Ход занятия

№	Этап занятия	Содержание и методы организации работы	Время этапа	Методическое обеспечение
	Организационное начало занятия	— Приветствие студентов, настрой на занятие. — Проверка готовности к занятиям		Список студентов, план занятия
	Актуализация опорных знаний	Доклады студентов		.
	Мотивация	- Сообщение темы постановка цели и задач занятия: - Изложение требований к знаниям и умениями обязательных для студентов после изучения темы
	Основная часть	1. Физические величины 2. Методы измерений
	Рефлексия	1. Какие физические величины вы можете отнести к основным и почему? 2. Что нового для вас было в этой теме? 3. Что вы еще хотели бы узнать по данной теме?
	Подведение итогов занятия	Оценка деятельности студентов на занятии
	Организация самостоятельной внеауд.работы студентов	1 Работа с глоссарием. Доклад по темам: 1. Международные и региональные метрологические организации. 2. Метрологические службы юридических лиц, их права, обязанности и функции. 3. Правовые основы единства измерений. Подготовка к опросу, используя материалы лекций.

Подпись преподавателя:

Основным объектом измерения в метрологии являются фи­зические величины.

Физическая величина применяется для описания материальных систем и объек­тов (явлений, процессов и т.п.), изучаемых в любых науках (фи­зике, химии и др.). Как известно, существуют основные и произ­водные величины. В качестве основных величин выбирают величины, которые характеризуют фундаментальные свойства материаль­ного мира. ГОСТ 8.417 ус­танавливает семь основных физических величин — длина, мас­са, время, термодинамическая температура, количество веще­ства, сила света, сила электрического тока, с помощью которых создается все многообразие производных физических величин и обеспечивается описание любых свойств физических объек­тов и явлений.

Измеряемые величины имеют качественную и количествен­ную характеристики. Формализованным отражением качественного различия из­меряемых величин является их размерность. Согласно междуна­родному стандарту ИСО размерность обозначается символом dim. Размерность основных величин — длины, массы и време­ни — обозначается соответствующими заглавными буквами: Dim l = L. Dim m =M. Dim t= T

Размерность производной величины выражается через раз­мерность основных величин с помощью степенного одночлена.

Количественной характеристикой измеряемой величина служит ее размер. Каждый показатель размерности может быть положитель­ным или отрицательным, целым или дробным, нулем. Если все показатели размерности равны нулю, то величина называется безразмерной. Она может быть относительной, определяемой как отношение одноименных величин (например, относитель­ная диэлектрическая проницаемость), и логарифмической, оп­ределяемой как логарифм относительной величины (например, логарифм отношения мощностей или напряжений).

Получение информации о размере физической или нефизической величины является содержанием любого измерения.

Международная система единиц, СИ (фр. Le Système International d’Unités, SI) — система единиц физических величин, современный вариант метрической системы. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире, как в повседневной жизни, так и в науке и технике. Тем не менее, в большинстве научных работ по электродинамике используется Гауссова система единиц, из-за ряда недостатков СИ.

В настоящее время СИ принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира и почти всегда используется в области техники, даже в тех странах, в которых в повседневной жизни используются традиционные единицы. В этих немногих странах (например, в США) определения традиционных единиц были изменены таким образом, чтобы связать их фиксированными коэффициентами с соответствующими единицами СИ.

Официальным международным документом по системе СИ является Брошюра СИ (фр. Brochure SI, англ. SI Brochure), издающаяся с 1970 года. С 1985 года выходит на французском и английском языках, переведена также на ряд других языков. В 2006 году вышло 8-е издание.

СИ является развитием метрической системы мер, которая была создана французскими учёными и впервые широко внедрена после Великой французской революции. До введения метрической системы единицы выбирались независимо друг от друга. Поэтому пересчёт из одной единицы в другую был сложным. К тому же в разных местах применялись разные единицы, иногда с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была стать удобной и единой системой мер и весов.

В 1799 году во Франции были изготовлены два эталона — для единицы длины (метр) и для единицы массы (килограмм). В 1874 году была представлена система СГС, основанная на трёх единицах — сантиметр, грамм и секунда — и десятичных приставках от микро до мега.

В 1875 году была подписана Метрическая конвенция. Были начаты работы по разработке международных эталонов метра и килограмма.

В 1889 году I Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему мер, сходную с СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, так как эти единицы были признаны более удобными для практического использования.

В последующем были введены базовые единицы для физических величин в области электричества и оптики.

В 1960 году XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц (СИ)».

В 1971 году XIV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, единицу количества вещества (моль).

В 1979 году XVI Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое, действующее поныне, определение канделы.

В 1983 году XVII Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое, действующее поныне, определение метра.

ВИДЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

Цель измерения — получение значения этой величины в форме, наиболее удобной для пользования. С помощью измерительного прибора сравнивают размер величины, информация в котором преобразуется в перемещение указателя, с единицей хранимой шкалой этого прибора.

Измерения могут быть классифицированы:

· по характеристике точности — равноточные (ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности СИ и в одних и тех же условиях), неравноточные (ряд измере­ний какой-либо величины, выполненных несколькими различ­ными по точности СИ и (или) в нескольких разных условиях);

· по числу измерений в ряду измерений — однократные, мно­гократные;

· по отношению к изменению измеряемой величины — ста­тические (измерение неизменной во времени физической вели­чины, например измерение длины детали при нормальной тем­пературе или измерение размеров земельного участка), динами­ческие (измерение изменяющейся по размеру физической величины, например измерение переменного напряжения элек­трического тока, измерение расстояния до уровня земли со сни­жающегося самолета);

· по общим приемам получения результатов измерений — пря­мые (измерение, при котором искомое значение физической ве­личины получают непосредственно, например измерение массы на весах, длины детали микрометром), косвенные (измерение, при котором искомое значение величины определяют на осно­вании результатов прямых измерений других физических вели­чин, функционально связанных с искомой величиной,

· по выражению результата измерений — абсолютные (изме­рение, основанное на прямых измерениях величин и (или) ис­пользовании значений физических констант, например измере­ние силы F основано на измерении основной величины массы т и использовании физической постоянной — ускорения свобод­ного падения g; и относительные (измерение отношения вели­чины к одноименной величине, выполняющей роль единицы);

2. ПОНЯТИЕ О МЕТОДАХ ИЗМЕРЕНИЙ.

Метод измерений — прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом изме­рений.

Методы измерений классифицируют по нескольким призна­кам.

По общим приемам получения результатов измерений раз­личают: 1) прямой метод измерений; 2) косвенный метод изме­рений.

По условиям измерения различают контактный и бесконтак­тный методы измерений.

Контактный метод измерений основан на том, что чувстви­тельный элемент прибора приводится в контакт с объектом из­мерения (измерение температуры тела термометром). Бескон­тактный метод измерений основан на том, что чувствительный элемент прибора не приводится в контакт с объектом измере­ния (измерение расстояния до объекта радиолокатором).

Исходя из способа сравнения измеряемой величины с ее еди­ницей, различают методы непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.

При методе непосредственной оценки определяют значение величины непосредственно по отсчетному устройству показы­вающего СИ (термометр, вольтметр и пр.). Мера, отражающая единицу измерения, в измерении не участвует. Ее роль играет в СИ шкала, проградуированная при его производстве с помо­щью достаточно точных СИ.

При методе сравнения с мерой измеряемую величину срав­нивают с величиной, воспроизводимой мерой (измерение мас­сы на рычажных весах с уравновешиванием гирями). Существу­ет ряд разновидностей этого метода: нулевой метод, метод из­мерений с замещением, метод совпадений.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

1 Работа с глоссарием.

Доклад по темам: к следующему занятию

- Международные и региональные метрологические организации.

- Метрологические службы юридических лиц, их права, обязанности и функции.

- Правовые основы единства измерений.

Подготовка к опросу, используя материалы лекций.

Дата добавления: 2014-01-14