Метрология, стандартизация и сертификация

• Шкалы Кельвина и Цельсия связаны между собой следующим образом: °C = K − 273,15

Единицы, не входящие в СИ

Некоторые единицы, не входящие в СИ, по решению Генеральной  конференции по мерам и весам  «допускаются для использования  совместно с СИ».

Кроме того, ГОСТ 8.417-2002 разрешает применение следующих  единиц: град, световой год, парсек, диоптрия, киловатт-час, вольт-ампер, вар, ампер-час, карат, текс, гал, оборот в секунду, оборот в минуту. Разрешается применять единицы относительных и логарифмических величин, такие как процент, промилле, миллионная доля, фон, октава, декада. Допускается также применять единицы времени, получившие широкое распространение, например, неделя, месяц, год, век, тысячелетие.

Другие единицы  применять не разрешается.

Тем не менее, в  различных областях иногда используются и другие единицы.

• Единицы системы СГС: эрг, гаусс, эрстед и др.
• Внесистемные единицы, широко распространённые до принятия СИ: кюри, калория, ферми, микрон и др.

Некоторые страны не приняли систему СИ, или приняли  её лишь частично и продолжают использовать английскую систему мер или сходные единицы.

4. Виды  измерений

     Измерения различают по способу получения и характеру результата, условиям, методам, степени достаточности, связи с объектом, числу и точности оценки погрешности (см. рис. 1.1).

     По  способу получения результата измерения  делятся на прямые, косвенные, совокупные, совместные и динамические.

     Прямые  измерения —  это непосредственное сравнение физической величины с ее единицей. Например, при определении длины предмета с помощью линейки происходит сравнение искомой величины (количественного выражения значения длины) с мерой, т. е. единицей измерения.

     Различают шесть методов прямых измерений:

     • метод непосредственной оценки, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора, например, давление — пружинным манометром, массу — на весах, электрический ток — амперметром;

     • метод сравнения с мерой, где измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой, например, измерение массы с помощью рычажных весов уравновешиванием гирей; измерение напряжения постоянного тока компенсатором, сравнивая с ЭДС параллельного элемента;

     • метод дополнения, где значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению;  

     • дифференциальный метод характеризуется измерением разности между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой. Данный метод позволяет получать результат высокой точности даже при использовании относительно примитивных средств;

     • нулевой метод аналогичен дифференциальному, но разность между измеряемой величиной и мерой сводится к нулю;

     • метод замещения — метод сравнения с мерой, в которой измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой, например, взвешивание с поочередным размещением измеряемого объекта и гирь на одну и ту же чашу весов.

     Косвенные измерения отличаются от прямых тем, что искомое значение устанавливают по результатам прямых измерений таких величин, которые связаны с искомой определенной функциональной зависимостью. Так, если в данной электрической цепи измерить силу тока амперметром, а напряжение вольтметром, то по известной функциональной зависимости можно определить мощность этой электрической цепи.

     Совокупные  измерения основываются на решении системы уравнений, составляемых по результатам одновременных измерений нескольких одноименных величин. Для вычисления искомой величины число уравнений должно быть не меньше числа величин.

     Совместные  измерения —  это одновременное измерение двух или нескольких неодноименных физических величин для определения зависимости между ними.

     Совокупные  и совместные измерения часто  применяют при измерениях различных  параметров и характеристик в  электротехнике.

     Динамические  измерения связаны с такими величинами, которые изменяют свой размер во времени. Например, измерение мгновенного значения переменного тока или напряжения.

     По  числу измерений величины различают  на однократные  многократные измерения.

     Однократные измерения —  это когда одно измерение соответствует одной величине, т. е. число измерений равно числу измеряемых величин. Такой вид измерений всегда сопряжен с большими погрешностями, поэтому, как правило, проводят не менее трех однократных измерений и находят конечный результат как среднее арифметическое значение.

     Многократные  измерения — это когда число измерений превышает число измеряемых величин. В этом случае минимальное число измерений больше трех. Преимуществом многократных измерений является значительное снижение влияния случайных факторов на погрешность измерения (иногда этот вид измерений называют статистическим).

По характеру  результата измерения делятся на абсолютные, относительные и допусковые (пороговые).

     Абсолютными измерениями называют такие, при которых используют прямое измерение одной (иногда нескольких) основной величины и значение физической константы. Так, в формуле Эйнштейна Е= тс масса (т) — основная физическая величина, которая может быть измерена прямым путем (взвешиванием), а скорость света (с) — физическая константа.

     Относительные измерения — это  установление как относится измеряемая величина к одноименной величине, применяемой качестве единицы. Искомое значение зависит от используемой единицы измерения.

     Па  условиям измерения делятся на равноточные  и неравноточные.

     Неравноточными  измерениями называют такие, при которых измерения одной и той же физической величины выполняются различными исследователями, разными приборами, в различных условиях и с различной точностью.   

     Виды  средств измерений  

     Для измерения физической величины применяют  технические средства, которые называются средствами измерений.

     Средство  измерения —  это техническое средство, предназначенное для измерения, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. Средства измерения — это основа метрологического обеспечения, они имеют нормированные погрешности.

     Средства  измерения основаны на использовании  различных физических эффектов, например, пьез и термоэлектрические, эффекты Холла и Фарадея, фотоэлектрические и др.

     К средствам измерений относятся: меры, измерительные преобразователи, приборы, системы и установки, принадлежности.

     Мера  — это средство измерения, предназначенное для воспроизведения или хранения физической величины заданного размера, например, гири, концевые меры длин и др.

     На  практике используют однозначные меры, которые воспроизводят величину только одного размера (например гиря); многозначные меры, когда воспроизводят несколько размеров физической величины (например, длину объекта в миллиметрах или сантиметрах); набор мер (например, набор гирь) и магазин мер, где меры объединены в одно целое с возможностью путем переключения устройств, связанных с возможностью отсчета, соединять меры в нужном сочетании (например, магазин электрических сопротивлений).

     К однозначным мерам относятся  стандартные образцы и стандартные  вещества.

Стандартный образец — это образец вещества (материала), который аттестуется с количественными значениями величин, характеризующими свойства или состав этого вещества (материала).

     При пользовании мерами учитывают их номинальное и действительное значение, ее погрешность и разряд. Номинальное  значение указывается на мере, действительное — в специальном свидетельстве. Действительное значение меры определяется на основании высокоточного измерения с помощью официального эталона. Разность между действительным и номинальным значениями меры называется погрешностью меры. При аттестации (поверке) тоже могут быть погрешности, поэтому меры подразделяют на разряды (первый, второй и т. д.), а сами меры называются разрядными эталонами (образцовыми измерительными средствами), которые используют для поверки измерительных средств.