Основные понятия в области метрологии

В международном словаре по метрологии даны определения следующих терминов.

Метрология – область знаний, относящихся к измерениям.

Измерения могут быть связаны как с физической величиной (ФВ), так и величинами, относящимися к другим наукам (математика, психология, медицина и др.). Далее будем рассматривать понятия, связанные только с ФВ.

Измерения – совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины.

Физическая величина (ФВ) – одно из свойств физического объекта (физ. системы, явления или процесса) общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуально для каждого из них. Величина не существует сама по себе, она имеет место лишь постольку, поскольку существует объект со свойствами, выраженными данной величиной.

Измерения физ. величины – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу ФВ, обеспечивающих нахождение соотношения (в основном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей с целью получения значений этой величины. Суть в сравнении измеряемой величины с ее единицей. Например, тока с 1 А. Или, например, прикладывая линейку с делениями к какой-либо детали, сравнивают ее с единицей, хранимой линейкой, и, произведя отсчет. получают значение длины (ширины).

В тавароведенных исследованиях и при потребительской экспертизе широко используют испытания. Отличие испытания от измерения заключается в следующем: 1) при испытаниях можно определять не только физические величины, но и любые признаки (признак может не быть величиной); 2) результат испытания может быть выражен в любых условных значениях, а не только в узаконенных единицах. Например, при испытаниях лакокрасочных материалов определяют условную вязкость, сухой остаток, степень перетира по клину, а при испытаниях лакокрасочных покрытий – твердость по маятникову прибору, прочность на удар, адгезионную прочность, эластичность и т.д. Здесь используются не системные единицы.

Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.

Например, результат измерения тока записывают следующим образом I = 1,25±0,05 А. Т.е. с вероятностью 0.95 погрешность будет составлять менее 0.05 А. Понятие «узаконенной единицы» раскрывается как система единиц и (или отдельной единицы), установленной для применения в стране в соответствии с законодательным актом.

Свойство – философская категория, выражающая такую сторону объекта (явления, процесса), которая обусловливает ее развитие или общность с другими объектами и обнаруживается в его отношении к ним. Например: длина, масса.

Свойство – категория качественная, для количественного описания различных свойств объекта и вводится понятие величина.

Размер физической величины – количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению, процессу.

Значение физ. величины – выражение размера физ. величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

Значение ФВ можно рассмотреть как произведение числового значения величины на ее единицу:

Q = n×[Q] - основное уравнение измерения,

где Q – измеряемая величина, n – числовое значение, [Q] – единица величины.

Между размером и значением величины есть принципиальная разница. Размер величины существует реально, независимо от того, знаем мы его или нет.

Единица ФВ (единица измерения, единица - синонимы) – ФВ, которой по определению присвоено числовое значение, равное 1 и применяемое для количественного выражения однородных с ней ФВ.

Размер величины Q не зависит от выбора единицы, а числовое значение n - целиком определяется выбором единицы. Размеры разных единиц одной и той же величины различны. Например, размер килограмм отличается от размера фунта (409,5 г) и. т. д.

Одна и та же величина может иметь несколько единиц, но размер величины не меняется:

[Q]: кг, г, мг

Q: 1 кг, 1000 г, 10⁶ мг.

Истинное значение величины – значение ФВ, которая идеальным образом отражала бы в качественном и количественном отношениях соответствующую ФВ.

Действительное значение ФВ – значение ФВ, найденное экспериментальным путем и настолько близок к истинному значению, что в поставленной задаче может быть использовано вместо него.

I=1,25 A.

Единица ФВ имеет наименование, обозначение (международное или русское), определение.

Система единиц ФВ – совокупность основных и производных единиц, относящихся к некоторой системе величин и образованная в соответствии с принятыми принципами (например, система СИ).

Основная единица системы – единица ФВ, входящая в систему величин и условно принятая в качестве независимой от других единиц этой системы.

Производная единицасистемы – единица ФВ, входящая в систему и определяемая через основные единицы системы.

Уравнение связи между величинами – уравнение, отражающее связь между величинами, обусловленными законами природы, в котором под буквенными символами понимают ФВ-ы. Пример: уравнение V=l/t – отражает зависимость скорости V от пути l и времени t.

Системная единица величины – единица величины, входящая в одну из принятых систем.

Внесистемная единица величины – единица, не входящая ни в одну из принятых систем. Например, условная вязкость по ВЗ-242, выраженная в секундах.

Размерность ФВ – выражение в форме степенного многочлена, отражающая связь данной величины с основными ФВ. Обозначается знаком dim.

dim L = L – для основных величин

dim X = K·L^l·M^m·T^t… - для производных величин

К – коэффициент безразмерности;

l, m, t – показатели степени;

L, M, T – основные величины: длина, масса, время

Показатели степени могут принимать целые, дробные, положительные и отрицательные значения. Если коэффициент К=1, то система единиц величин называется когерентной (согласованная). Система «Си» - когерентная система единиц.

Величины могут быть размерными и безразмерными. Величина является размерной, если в формуле размерности хотя бы одна из величин возведена в степень ≠0. Пример: сила F = ma, dim F = LMT^-2 (м*кг/с²).

К безразмерным относятся величины, в размерности которых основные величины входят в степени = 0. Пример:

- отношения двух одноименных величин (относительные величины, их функции: степени,lg, tg, ctg, cos и т.д.);

n = 1,4525 – показатель преломления;

рН = 7.