Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Утворення одиниць фізичних величин

Не слід думати, що проблеми забезпечення єдності вимірювань і одноманітності засобів вимірювань є прерогативою виключно професійних метрологів, що працюють в тій або іншій метрологічній службі. Вони торкаються всіляких аспектів життя і діяльності людини в тій же мірі, в якій це пов'язано з вимірюваннями. В кожному випадку повинна бути визначений сукупність дій, виконуваних для визначення і оцінки погрішностей засобів вимірювань з метою з'ясування того, чи відповідають їх точностні характеристики регламентованим значенням і чи придатний засіб вимірювання до експлуатації.

Перевірка засобів вимірювання

Закон України "Про метрологію і метрологічну діяльність" передбачає широко розгалужену сферу державного метрологічного нагляду, яка включає:

- державні випробування засобів вимірювальної техніки і затвердження їх типів;

- державну метрологічну атестацію засобів вимірювальної техніки;

- перевірку засобів вимірювальної техніки;

- акредитацію на право проведення державних випробувань, перевірки і калібрування засобів вимірювальної техніки і атестації методик виконання вимірювань.

Перевіркою засобів вимірювальної техніки називають процедуру встановлення придатності засобів вимірювальної техніки, на які розповсюджується державний метрологічний нагляд, до застосування на підставі результатів контролю їх метрологічних характеристик.

Калібрування засобів вимірювальної техніки – це визначення в конкретних заданих умовах або контроль метрологічних характеристик засобів вимірювальної техніки, на які не розповсюджується державний метрологічний нагляд.


 

Метрологічна атестація засобів вимірювальної техніки – це дослідження засобів вимірювальної техніки з метою визначення їх метрологічних характеристик і встановлення придатності цих засобів до застосування.

Основним видом перевірки ЗВ є періодична перевірка, яка проводиться як при їх експлуатації, так і при їх зберіганні через певні міжперевірочні інтервали часу, встановлені при їх метрологічній атестації на основі показників надійності, для забезпечення відповідності метрологічних характеристик нормованим значенням на період між перевірками.

При цих перевірках використовується перевірочна схема, що є затверджений в установленому порядку документом, визначальний набір ЗВ, методів і точності передачі розміру одиниці вимірювань від еталона або початкового зразкового ЗВ робочим ЗВ, що знаходиться в безпосередній експлуатації. Для конкретного виконання перевірочних операцій розробляється схема перевірки, що є схемою реальних з'єднань (електричні, оптичні, пневматичні, гідравлічні і т.п.) зразкових і робочих ЗВ.

Не повірені або прострочені ЗВ повинні бути негайно виключені з експлуатації і обігу. При порушенні цього положення винні або відповідальні особи піддаються адміністративному стягненню.

При виготовленні ЗВ проводиться первинна перевірка. За рішенням адміністративних і метрологічних органів можуть бути також призначений позачергові, експертні, аудиторські і інспекційні перевірки.

 

3.7. Принципи розробки і оформлення методик виконання вимірювань (аналізів)

 

Застосування високоточних і уніфікованих ЗВ не може гарантувати однозначності результатів вимірювань, якщо не дотримується певна процедура і послідовність вимірювальних операцій, тобто методика виконання вимірювань (аналізів). По суті справи, методика виконання вимірювань (далі – МВІ) є їх технологією, ноу-хау.

В законодавчій метрології під МВІ розуміють сукупність методу вимірювань, вимог до ЗВ, умов виконання вимірювань, операцій підготовки і власне вимірювань, правил обробки результатів спостережень, норм на показники точності і технологічності вимірювань, вимог по безпечному виконанню вимірювань і вимог до кваліфікації операторів – виконавців вимірювань.

Розробка МВІ є результатом комплексних спеціальних, метрологічних, експлуатаційних і інших видів досліджень, що базуються на глибокому і всесторонньому розумінні єства методики вимірювань, властивостей об'єкту вимірювань і характеристик ЗВ.

Як правило, розробка МВІ передбачає декілька послідовних етапів:

- аналіз зарубіжних і вітчизняних аналогів методик вимірювань (інформаційний пошук);

- вибір і обгрунтовування методу вимірювань;

- вибір ЗВ і (або) виготовлення нестандартизованих ЗВ і вимірювальних пристосувань;

- спеціальні (теоретичні і експериментальні) дослідження на основі вибраних методу і засобів вимірювань;

- метрологічні дослідження вибраної МВІ;

- атестація МВІ.

Текст МВІ по своїй структурі є сукупністю взаємозв'язаних розділів, які рекомендується висловлювати в такій послідовності:

- ввідна частина (призначення і область застосування МВІ);

- норми точності вимірювань;

- метод вимірювань (сутність і принцип);

- засоби вимірювань (апаратура, допоміжні пристрої, реактиви і матеріали, що рекомендуються);

- вимоги безпеки;

- вимоги до кваліфікації оператора;

- умови виконання вимірювань;

- підготовка до виконання вимірювань;

- виконання вимірювань;

- обчислення результатів вимірювань;

- контроль точності вимірювань.

Допускається виключати, об'єднувати, перейменовувати деякі розділи і, при необхідності, включати додаткові.

Особливо слід виявляти чинники, що впливають на показники точності і технологічності вимірювань, а також ранжирувати їх по ступеню впливу на величину, що виміряється.

До впливаючих чинників звичайно відносять параметри навколишнього середовища, зовнішні фізичні і біофізичні поля, нестабільність механічних вузлів, джерел живлення, освітленості і т.д.

Найважливішою складовою частиною МВІ, що відрізняє її від звичайного звіту по науково-дослідній роботі, є метрологічні дослідження, які проводяться з метою уточнення заданого діапазону вимірювань контрольованого параметра, визначення показників точності вимірювання, чисельних значень цих показників, виділення домінуючих складових погрішності вимірювань, у тому числі методичних, інструментальних і суб'єктивних.

МВІ повинна бути метрологічно аттестована.

Аттестація МВІ - це процедура встановлення відповідності методики метрологічним вимогам, які до неї пред'являються.

МВІ оформляється атестатом (свідоцтвом про метрологічну атестацію), який містить основні характеристики МВІ.

Метрологічну атестацію проводять на підприємстві (в організації), розробив (переглядаючому) МВІ або впроваджувальному раніше метрологічно неатестовану МВІ. Атестат (свідоцтво) затверджується керівником підприємства, що проводило атестацію, і реєструється органами Держстандарту.

 

 

Сумісними зусиллями різних країн в рамках міжнародної співпраці в області метрології розроблена і успішно використовується Міжнародна система одиниць (ЗВ), що є на сьогоднішній день найдосконалішою формою метричної системи заходів. Нагадаємо, метрична система заходів була прийнята ще в кінці ХVIII століття у Франції в результаті Великої французької революції.

Апологетом і організатором упровадження метричної системи в Росії був Д.І.Менделєєв, який із цього приводу писав: "Полегшимо ж і на нашому скромному терені можливість розповсюдження метричної системи, і через те посприяємо загальній користі і майбутньому бажаному зближенню народів. Нескоро, потроху, але воно обов'язкове прийде. Підемо ж йому назустріч!"


 

В системі СІ сім основних одиниць:

метр, кілограм, секунда, Ампер, Кельвін, канделла, моль.

Переваги цієї системи полягають в наступному:

- універсальність - система ЗВ охоплює всі області вимірювань;

- узгодженість - всі похідні одиниці утворені за єдиним правилом, що виключає появу у формулах коефіцієнтів, що істотно спрощує розрахунки;

- передбаченість появи нових похідних одиниць, що підтверджується всім ходом розвитку науки і техніки;

- чітке розмежування понять маси, вага і сили (введення основної одиниці маси, яка характеризує інерційність тіл, тобто, їх здатність створювати гравітаційні поля, на відміну від одиниць ваги і сили, які є похідними і залежать від прискорення).

Потім було показано (система Д. Гауса), що по суті в основу системи ЗВ можна узяти тільки три величини: довжину (L), масу (М) і час (Т).

Р.О.Бартіні показав, що можна обмежитися взагалі двома величинами L і Т, оскільки масу, як це витікає із закону Кеплера, можна виразити як

[M]=[L3×T-2] (3.7)

Приведемо визначення основних одиниць в системі СІ.

Метр - одиниця вимірювання довжини рівна 1650763,73 довжин хвиль у вакуумі випромінювання, відповідного переходу між рівнями 2р10 і 5d5 атома криптону - 86.

Кілограм - одиниця вимірювання маси, рівна масі міжнародного прототипу кілограма.

Секунда - одиниця вимірювання часу, рівна 9192631770 періодам випромінювання, відповідного переходу між надтонкими рівнями основного стану цезію - 133.

Ампер- одиниця вимірювання сили струму, рівна силі струму, який при проходженні по двох паралельних провідниках нескінченної довжини і нікчемно малої площі кругового поперечного перетину, розташованими на відстані 1 м один від одного у вакуумі, викликав би на кожній ділянці провідника завдовжки 1 м силу взаємодії, рівну 2 ×10-7 Н.

Кельвін - одиниця вимірювання температури, рівна 1/273,16 частині термодинамічної температури потрійної точки води.

Канделла - одиниця вимірювання сили світла, рівна силі світла, що випускається з поверхні площі 1/600000 м2 повного випромінювача при температурі затвердіння платини і при тиску 101325 Па.

Моль - одиниця вимірювання кількості речовини, рівна кількості речовини системи, що містить стільки ж структурних елементів, скільки міститься атомів у вуглеці-12 масою 0,012 кг.

В системі СІ також вживаються дві додаткові кутові одиниці, радіан і стерадіан.

Радіан - одиниця вимірювання плоского кута, рівна куту між радіусами коло, довжина дуги між якими рівна радіусу.

Стерадіан - одиниця вимірювання тілесного кута, рівна тілесному куту в центрі сфери, вирізуючому на поверхні сфери площу, рівну площі квадрата із стороною, рівною радіусу сфери.

Похідні одиниці СІ утворюють з основних, додаткових і інших похідних одиниць за допомогою зв'язуючих їх рівнянь, що відображають ті або інші закони матеріального світу. В цьому випадку у формулах відсутні складні перевідні


коефіцієнти (точніше, вони рівні одиниці). Зокрема, для утворення одиниці електричних і магнітних величин використовують раціоналізовану форму рівнянь електромагнітного поля.

Наприклад, одиниця електричної напруги визначається з виразу, де [P] - похідна одиниці потужності електричного струму - Ват, [I] -основная одиниця сили електричного струму - Ампер, [U] - похідна одиниця електричної напруги - Вольт. Одиниця електричного опору Ом аналогічним чином визначається із співвідношення і т.п.

Додаткові перспективи по "конструюванню" нових похідних одиниць СІ дає підхід Р.О.Бартіні, особливо відносно електричних величин. Згідно Бартіні будь-яку розмірність в його системі можна виражати радикалами (LT), ступені яких є тільки цілими числами. Обмеженим є і число поєднань ступенів радикалів L і T, а, отже, і число можливих фізичних величин (по Бартіні їх 58). Виникає своєрідний аналог "таблиці Менделєєва", окремі клітки якої ще не заповнені реально відкритими і обгрунтованими фізичними величинами, що створює певні передумови для висновку нових співвідношень. Багато для роздумів дає і той факт, що по Бартіні ряд величин має однакову розмірність, наприклад, питома електропровідність, магнітна індукція і частота - L°Т-1; напруженість електричного поля, електричний зсув і поверхневий заряд - L1T-2; електрична провідність, векторний магнітний потенціал - L1T-1; електричний потенціал, лінійний заряд - L2T-2; індуктивність, магнітна провідність - L-1T2; магнітний потік, струмозчеплення- L2T-1 і т.д. Дієвість системи Р.О. Бартіні була доведена тим, що з її допомогою розраховані всі світові постійні.

Часто у ряді керівних і методичних вказівок вельми категорично наказується використовувати виключно основні, додаткові і похідні одиниці системи СІ. Проте, цю вимогу навряд чи слід канонізувати.

Перш за все, є ряд одиниць, що не входять в систему СІ, але широко вживаються і дозволені міжнародними угодами для застосування:

- одиниці часу: хвилина, година, доба, декада, місяць, квартал, рік;

- одиниці плоского кута: градус, хвилина, секунда;

- одиниця маси: тонна;

- одиниця місткості: літр.

Крім того, у ряді випадків позасистемні і неметричні одиниці традиційно входять в світові стандарти і нормативно-технічну документацію, і відмова від них істотно утрудняє взаєморозуміння і переговорні процеси між фахівцями: дюйм, унція, фунт торговий, фунт - сила, кінська сила, кіловат-година і т.д.

Пригадаємо, як телебачення і радіомовлення були вимушено від незрозумілих "Паскалів", "Кельвінов" і "Ньютонів" повернутися до "міліметрів ртутного стовпа", "атмосфер", "градусів Цельсія", "тонн", "центнерів" і т.д., що встояли

В сучасних наукових виданнях (особливо у фізичній літературі) вільно вживають (і рекомендують вживати) такі одиниці фізичних величин як "ангстрем", "парсек", "бар", "електрон-вольт", калорію", "Кюрі", "Рентген" та інше.

Національні особливості і інтереси міжнародного туризму не дозволяють повністю відмовлятися від таких самобутніх систем фізичних величин як, наприклад, британська: "морська миля", "морський вузол", "галон", "пінта" і т.д.

Нарешті, з повною підставою дозволяється застосовувати десяткові і часткові одиниці, утворювані за допомогою множників і приставок, і це ніяк не можна потрактувати як відхилення від системи СІ: гіга (х109), мега (х106), кіло (х103), деци (х10-1), санти (х10-2), міллі (х10-3), мікро (х10-6), нано (х10-9), піко (х10-12) і .т.д.

Наприклад, позначення одиниці питомого електричного опору "Ом×м", "Ом×см" або густина дефектів, "см-2" або "м-2" однаково допустимі.

В написанні скорочень вживаних для позначення одиниць системи СІ, часто зустрічаються деякі поширені помилки, які в науково-технічній і нормативній літературі недопустимі. Тому дамо декілька практичних повчань:

- всі одиниці вимірювань і їх скорочення слід давати в одному мовному варіанті (наприклад, в одному тексті скорочення типу "мкА" і "mV" недопустимі");

- всі одиниці вимірювань, що походять від імен власних, і їх скорочення у всіх поєднаннях і контекстах слід писати тільки з великої прописної букви ("Ампер" – "А", "Ом" – "Ом", "Вольт" – "В", "Ньютон" – "Н" і т.д.);

- маса – "кг" (а не "кГ");

- секунди – "с" (а не "сек");

- температура – "К" (без градусів);

- електрична провідність – "См" ("Сименс", не плутати з "см");

- тілесний кут – "ср" ("стерадіан") – з маленької букви;

- в одиниці енергії "електрон-вольт" позначення в чисельнику не є одиницею вимірювання, і не входять в розмірність;

- в одиниці густини "ат/см3", "част./см2" і т.д. позначення в чисельнику не є одиницями вимірювань і не входять в розмірність.

 

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
 | 
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 327; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.046 сек.