Метрология. Основные направления метрологии

1. Лекция 1 Метрология стандартизация сертификация

• Зам.директора ИЦЭ, доц. Каф. ГСХ –
к.т.н., Хан Вениамин Владимирович
Тел.факс (3952)405217
e-mail: khan@istu.edu

2. Система управления качеством

Метрология
-общая теория измерений;
- единицы физических
величин и их системы;
- методы и средства
измерений;
- методы определения
точности измерений;
- основы обеспечения
единства измерений и
единообразия средств
измерения;
- эталоны и образцовые
средства измерений;
- методы передачи размеров
единиц от эталонов и
образцовых средств
измерений рабочим
средствам измерений.
Стандартизация
деятельность,
направленная на
разработку и установление
требований, норм, правил,
характеристик как
обязательных для
выполнения, так и
рекомендуемых,
обеспечивающая право
потребителя на
приобретение товаров
надлежащего качества за
приемлемую цену, а также
право на безопасность и
комфортность труда
Сертификация
действие,
удостоверяющее
посредством
сертификата
соответствия или знака
соответствия, что
изделие или услуга
соответствует
определенным
стандартам или другим
нормативным
документам

3. Метрология

• наука об измерениях, методах и
средствах обеспечения их единства и
способах достижения требуемой
точности
• три раздела метрологии: теоретический,
законодательный и прикладной

4. Основные направления метрологии

общая теория измерений;
единицы физических величин и их системы;
методы и средства измерений;
методы определения точности измерений;
основы обеспечения единства измерений и
единообразия средств измерения;
• эталоны и образцовые средства измерений;
• методы передачи размеров единиц от эталонов и
образцовых средств измерений рабочим средствам
измерений.

5. Величины

• Величина — это свойство чего либо,
что может быть выделено среди
других свойств и оценено тем или
иным способом, в том числе и
количественно

6.

7. Физическая величина

• свойство, общее в качественном отношении
многим физическим объектам, но в
количественном отношении индивидуальное
для каждого объекта.
• Измерение – нахождение значения физической
величины опытным путем
• Единица физической величины – физическая
величина, которой по определению присвоено
значение, равное 1.

8. Шкалы и единицы измерения

• Шкала физической величины— это упорядоченная
последовательность значений ФВ, принятая по соглашению на
основании результатов точных измерений.
• Шкала наименований (шкала классификации -атласы цветов) .
• Шкала порядка (шкала рангов пример - числа твердости: тальк — 1;
гипс — 2; кальций -3 … ).
• Шкала интервалов (шкала разностей- шкалы Цельсия, Фаренгейта и
Реомюра)
• Шкала отношений. (Их примерами являются шкала массы (второго рода),
термодинамической температуры (первого рода). Q = q[Q]; q2 = q1
[Q1]/ [Q2]
• Абсолютные шкалы - шкалы, обладающие всеми признаками
шкал отношений, но дополнительно имеющие естественное
однозначное определение единицы измерения и не зависящие от
принятой системы единиц измерения

9. Основные характеристики измерений

Принцип измерений – физическое явление или
совокупность физических явлений, положенных в
основу измерений.
• Погрешность измерений – отклонение результата
измерения от истинного значения измеряемой
величины.
• Истинное значение физической величины идеальным
образом отражало бы в качественном и
количественном отношениях соответствующие
свойства объекта.
• Точность измерения – качество измеряемой
величины, отражающее близость к нулю
систематической погрешностей результатов

10.

11. Физические величины

• Вещественные (пассивные),
описывающие физические и физикохимические свойства веществ,
материалов и изделий из них: - масса,
плотность, электрическое
сопротивление, емкость, индуктивность
и др.
• Энергетические (активные): ток,
напряжение, мощность

12. Основные ФВ в СИ

• длина, время, масса, температура, силаэлектрического тока, сила света и
количество вещества.
• Дополнительные физические величины плоский и телесный углы.

13. Системы физических величин и их единиц

• Размер физической величины - это количественное
содержание в данном объекте свойства, соответствующего
понятию "физическая величина".
• Значение физической величины получают в результате ее
измерения или вычисления в соответствии с основным
уравнением измерения Q = q[Q],
где q — числовое значение физической величины отвлеченное число, выражающее отношение
значения величины к соответствующей единице данной ФВ; [Q] – единица измерения.
• Единица физической величины [q] – физическая величина,
которой по определению присвоено значение, равное 1.
• размерность dim Q - выражение в форме степенного
многочлена
• Dim Q = LαMβ Tγ IηӨδΝζЈμ

14. Cистема СИ

• Метр – единица длины,
• килограмм – единица массы,
• кельвин – единица температуры,
кандела – единица сила света,
• ампер – единица силы тока,
• секунда – единица времени,
• моль – количество вещества.

15. Система СИ

Наименование
Размерность
Рекомендуемое
обозначение
Наименование
русское
международное
Основные
Длина
L
1
метр
м
m
Масса
М
m
кило- грамм
кг
kg
Время
Т
t
секунда
с
s
Сила электрического тока
I
I
ампер
А
А
Термодинамическая
температура
Q
Т
кельвин
К
К
Количество
вещества
N
n, v
моль
моль
mol
Сила света
J
J
канделла
кд
cd
Дополнительные
Плоский угол
—
—
радиан
рад
rad
Телесный угол
—
—
стерадиан
ср
sr

16. Наиболее употребляемые производные единицы системы СИ

Наименование
Размерность
Частота
Т
Сила, вес
LMT
Давление, механическое напряжение
L MT
Энергия, работа, количество
теплоты
-1
-2
Наименование
Обозна чение
Выражение
через единицы
СИ
герц
Гц
С
ньютон
Н
М кгс
-1
-2
-1
2
паскаль
Па
М -кгс
L MT
2
-2
джоуль
Дж
М -кгс
Мощность
L2MT3
ватт
Вт
м -кгс
Количество электричества
TI
кулон
Кл
с-А
Электрическое напряжение,
потенциал, электродвижущая
сила
L МТ I
Электрическая емкость
L M TI
Электрическое сопротивление
L МТ I
Электрическая проводимость
L M TI
-1'
'2
2
-2
2
3
2
3 -1'
вольт
В
м -кгс -А
-2
-1
фарад
Ф
м- -кг -с -А
2
3 -2
ом
Ом
м -кгс -А
-2
-1
сименс
См
м -кг -с -А
4 2
3 -2
2
"3
-1'
-1'
4
2
"3
"-2
-2
-1
2
3
2
-2

17. Производные единицы системы СИ (окончание)

2
-2 -1'
2
-2
-2
Поток магнитной индукции
L MT I
вебер
Вб
м -кгс -А
Магнитная индукция
MT I
-2 -2
тесла
Тл
кг-с -А
Индуктивность
L2MT-2 I-2
генри
Гн
м -кгс -А
Световой поток
J
люмен
лм
кд-ср
Освещенность
L J
-2
люкс
лк
М • кд-ср
Активность радионуклида
T
-1
бекке рель
Бк
С
Поглощенная доза ионизирующего излучения
LT
2 2
грей
Гр
м -с
2
'2
Эквивалентная доза излуче
ния
LT
2 2
зиверт
Зв
м -с
2
'2
-2
2
-1
"-2
-2
-1
-2

18. Внесистемные единицы

Наименование
величины
Единица
Наименование
Обозначение Соотношение с единицей СИ
Масса
тонна
т
10 кг
Время
минута
мин
60с
час
ч
3600с
сутки
сут
86400с...
Плоский угол
градус
˚, град.
(π /180) рад = 1,745329.. х 10 рад
Объем
Литр
л
10 м3
Длина
астрономическая
единица
а. е.
1,45598-10 м (приблизительно)
Электрическая и
Киловатт час
кВт ч
3,6 *10 Дж
тепловая энергия
калория
кал
4,186 Дж
Механическая и
тепловая мощность
Лошадиная сила
л.с
0,7352 кВт
Гигакалория в час
Гкал/час
1,163*10 МВт
3
-2
-3
11
6
3

19. Внесистемные единицы, используемые на практике

Физическая
величина
Масса
Скорость
Энергия
Мощность
Давление
Единица измерения
Наименование
Обозначение
Соотношение с
единицей СИ
-4 кг
карат
кар
2 10
грамм
г
1 10
км/ч
0,27778 м/с
Миля в час
Миля в час
0,44704 м/с
Узел морской
1 уз
0,514444 м/с
калория
кало
4,1868 Дж
Гигакалория
Гкал
4,1868 10 Дж
Киловатт-час
кВт ч'
3,6 10 Дж
Гкал в час
Гкал/ч
1,1167 10 кВт
Лошадиная сила
Л.с.
0,7355 кВт
Атмосфера техническая
Ат
0,98 10 Па
Мм ртутного столба
мм. рт. ст.
133,322 Па
Метр водяного столба
м. вод. ст
9,8065∙10 Па
Километр в час
-3 кг
9
6
3
5
4

20. Внесистемные единицы для расстояния

обозначение
Единица
русс
англ
м
Ангстрем
А0
А0
"10-10
Дюйм
Дюйм
in
0,0254
Микрон
мк, μ
μ
"10-6
Миля морская
Миля морская
mile
1852,0
Миля сухопутная
Миля сухопутная
mile
1609,344
Фут
Фут
ft
0,30480
Ярд
Ярд
yd
0,91440
Парсек
Парсек, пк
pc
3.085678*1016
Световой год
Св. год
ly
9.460530*1015

21. Внесистемные единицы для измерения площади

Обозначения
Единица
русс
англ
м2
Ар
Гектар
ар
га
ar
ha
100
10000
Квадратный
дюйм
кв.дюйм
in2
6.4516*10-2
9.29030*10-
Квадратный фут кв.фут
ft2
2
Квадратный ярд кв. ярд
yd2
0,836
Акр
acre
4046,860
акр

22. Объем

обозначение
Единица
русс
англ
м3
Баррель
английский
баррель англ
-
0,163650
Баррель нефтяной
баррель нефтяной
-
0,158988
Баррель сухой
Баррель сухой
-
0,115628
Бушель
(Великобритания)
бушель
(Великобритания)
-
0,0363687
Бушель (США)
Бушель (США)
bu
0,0352393
Галлон для
жидкостей
Галлон для
жидкостей
gal (US)
4.54609*10-3
Галлон для
сыпучих в-в
Галлон для
сыпучих в-в
4.405*10-3

23. Объем

Дюйм кубический
Дюйм куб.
in3
1.63871*10-5
Литр
л
l, L
1.0*10-3
Пинта
(Великобритания)
пинта
pt (UK)
5.68271*10-4
Пинта для
жидкостей
Пинта для
жидкостей
lig pt (US)
4.73179*10-4
Пинта для сыпучих
в-в
Пинта для сыпучих
в-в
dry pt
(US)
5.50614*10-4
Унция
(Великобритания)
Унция
(Великобритания)
in3
2.841*10-5
Унция (США)
Унция (США)
in3
2.95737*10-5
Фут кубический
Фут куб.
2.83168*10-2
Ярд кубический
Ярд куб.
0,76455

24. Лошадиная сила (л.с.)

• - это уже устаревшая и выведенная из употребления в России единица
мощности, которая однако получила широкое распространение в
зарубежной автомобильной индустрии.
л.с. до сих пор используется в России в том числе для расчёта
автотранспортного налога. В большинстве стран Европы, в том числе и в
России, лошадиные силы (л.с.) рассчитывают как величину равную
75 кгс·м/с. Таким образом 1 л.с. составляет 735,49875 Вт =
0,73549875 кВт
(«метрическая лошадиная сила», также может обозначаться CV (фр.), pk
(нид.), hp (англ.), PS (нем.)). В англоязычных странах и в основном в
США лошадиные силы приравнивают к 745,6999 Вт
( что примерно = 1,014 от европейской лошадиной силы).

25. Энергетические соотношения

тыс.
кВтч
тут
тут
Гдж
т угля
тыс.
(4500
Литров
ккал/кг) мазута
т Угля
3500
ккал/кг
Гкал
т
Маз
ута
1
9,558
34,410
8,218
2,000
1,563
0,820
0,730
тыс. кВтч
0,105
1
3,600
0,860
0,209
0,164
0,086
0,076
Гдж
0,029
0,278
1
0,239
Гкал
0,122
1,163
4,188
1
0,243
0,191
0,0998
т угля
3500ккал/кг)
0,500
4,778
17,208
4,109
1
т угля
(4500 ккал/кг)
0,640
6,115
22,020
5,258
тыс.литров
мазута
1,220
11,66
41,987
10,026
т мазута
1,370
13,09
47,153
11,259
тыс. м3 газа
1,130
10,80
38,88
9,29
1
1
1

26. Множители

Множи
- тель
Приста
вка
Обозначение
приставки
Множитель
Пристав
ка
междуна- русское
родное
10
10
10
18
экса
Е
Э
10
15
пета
Р
П
10
12
тера
Т
Т
10
9
гига
G
Г
10
6
мега
М
М
10
3
кило
k
к
10
1
дека
da
да
10
10
10
10
10
Обозначение
приставки
международное
русское
-1
деци
d
д
-2
санти
с
с
-3
милли
m
м
-6
микро
Μ
мк
-9
нано
n
н
-12
пико
Р
п
-18
атто
а
а

27. Вопросы

Что такое физическая величина,
единица измерения ФВ, размерность
ФВ
Перечислить основные единицы
измерения ФВ в СИ
Внесистемные единицы измерения
давления, энергии, мощности
Кратные единицы измерения
Основные характеристики измерений

28. Литература

• Димов Ю.В. Метрология, стандартизация,
сертификация. Иркутск-2002 г.
• Сергеев А.Г., Латышев В.М., Терегеря А.
Метрология, стандартизация., М., ЛОГОС 2003 г.
• Справочники по размерностям физических
величин
• Учебники по теории вероятностей и
математической статистике