Стандартизация

Относительные и логарифмические единицы

Единицы физических величин

Единство измерений

n Под единством измерений понимают такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности результатов измерений известны с известной или заданной вероятностью.

n Единство измерений позволяет сопоставлять результаты измерений, выполненные в разных местах, в разное время, разными специалистами, с помощью разных средств измерений.

n Единство измерений обеспечивается использованием общепринятой системы единиц физических величин, стандартизацией, метрологическим обеспечением, эталонами и образцовыми средствами измерений, соответствующей нормативно-технической документацией.

n Единица физической величины — это такая физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное единице.

n Основные, дополнительные и производные единицы физических величин.

n В соответствии с ГОСТ 8.417—81 ГСИ «Единицы физических величин» все единицы физических величин подразделяются на основные (их семь), дополнительные (их две)

n и производные (около 200 и их число растет). В табл. 1.1 приведены основные и дополнительные единицы физических величин.

n Конкретный размер основной единицы физической величины не имеет значения.

n Главное, чтобы единица физической величины была общепринята, узаконена и выступала основой при формировании производных единиц.

Производные единицы физических величин образуются из основных, дополнительных и других

производных путем разнообразных функциональных преобразований.

Линия А на рис. 1.5 иллюстрирует зависимость функции (коэффициента усиления Ку) от аргумента (частоты f), соответствующую наклону 40 дБ/декада, линия Б — наклону 20 дБ/декада.

Всего несколько десятилетий назад в мире не было единообразия единиц физических величин. В разных странах, в разных отраслях науки и техники, использовалось множество различных единиц для оценки одних и тех же величин.

Такое разнообразие единиц сильно затрудняло сопоставление и использование результатов научных исследований, технических измерений и расчетов, выполненных разными специалистами в разных странах; создавало чрезвычайные трудности и серьезно тормозило развитие мирового сообщества.

В середине ХХ в. Международный комитет мер и весов подготовил и принял новую систему единиц, которая была названа Международной системой единиц — (System International — SI).

В 1963 г. в СССР, а значит, и на территории РБ, был введен ГОСТ 9867—61, в соответствии с которым эта система была рекомендована для использования в нашей стране.

Сегодня средства измерений разрабатывают и серийно выпускают тысячи различных отечественных и зарубежных организаций и фирм.

Доля затрат на измерительную технику, обслуживание и метрологическое обеспечение в промышленном производстве достигает 25….30% стоимости основных фондов.

n Законодательной основой стандартизации является система Государственных стандартов (ГОСТ).

В настоящее время в стране действует тысячи Государственных стандартов. Они отражают важнейшие характеристики и свойства разнообразной продукции, особенности методик измерений, характеристики СИ и т.п.

Основные цели и задачи стандартизации:

n определение единой системы требований и показателей качества продукции, характеристик сырья и ресурсов; методов и средств контроля и испытаний;

n обеспечение единства и необходимой достоверности измерений в стране и мире, создание и совершенствование эталонов единиц ФВ, методов и средств измерений высшей точности;

n развитие унификации промышленной продукции, повышение уровня взаимозаменяемости, повышение эффективности эксплуатации и ремонта, обеспечение необходимого уровня надежности;

n установление рационального многообразия видов, марок, типоразмеров оборудования;

n установление единой системы документации, единой терминологии, обозначений, методов расчетов.

Базовой составляющей стандартизации

является метрологическое обеспечение.

n Под метрологическим обеспечением понимается наличие и грамотное использование эталонов, мер, аттестованных образцовых СИ, узаконенных методов поверки, необходимой нормативно-технической документации (стандартов, методических указаний, инструкций), квалифицированных специалистов-метрологов.

n Стандарт — это нормативно-технический документ, устанавливающий перечень норм, правил, требований к объекту (стандартизации) и утвержденный уполномоченным органом (например, Госстандартом РБ или России).

n Метрологическая аттестация — это исследование СИ, выполняемое метрологическим органом для определения метрологических характеристик СИ и оформление соответствующего документа (сертификата) с указанием полученных результатов.

n Поверка СИ — нахождение метрологическим органом (службой) погрешностей СИ, установление соответствия значений погрешностей классу точности СИ и определение его пригодности к применению.

n Поверку, как правило, осуществляют путем сравнения результатов преобразования испытуемого СИ с результатами преобразования образцового (более точного) СИ.

Для частного, но весьма распространенного случая поверки измерительного прибора, показания поверяемого прибора сличают с показаниями более точного прибора.

n Погрешность образцового СИ должна быть по крайней мере втрое меньше погрешности испытуемого СИ при одних и тех же условиях эксперимента.

Процедура поверки СИ не эквивалентна процедуре калибровки.

n Калибровка — способ уменьшения систематических погрешностей СИ перед измерениями, т.е. коррекция (исправление) его характеристики преобразования.

При калибровке поочередно подают на вход СИ образцовую измеряемую величину нулевого значения (например, закоротив вход СИ) и затем образцовую измеряемую величину значением, равным верхнему пределу диапазона измерения (с помощью специальной меры, иногда встроенной в СИ).

Зафиксирован результаты преобразования (показания прибора) образцовых величин, можно в дальнейшем корректировать результаты преобразований. в процессе выполнения измерений.

n Такая процедура позволяет уменьшить как аддитивную, так и мультипликативную погрешности.

1.2.3. Эталоны

n Эталон — это СИ, обеспечивающее хранение и/или воспроизведение единицы физической величины с целью передачи ее размера другим СИ (образцовым или рабочим) и официально утвержденное.

Реально эталон может представлять собой комплекс, состоящий из нескольких различных СИ. На рис. 1.6 приведена схема передачи размера единицы физической величины.

В этой метрологической цепи высшим звеном является международный эталон.

Эти эталоны хранятся в Международном бюро мер и весов (Франция).

n Государственные эталоны — это эталоны, обеспечивающие наивысшую в данной стране точность. Хранение эталонов — сложнейшая научно-техническая задача, поэтому они хранятся в метрологических институтах.

n Эталоны, воспроизводящие одну и ту же единицу ФВ, в зависимости от точности воспроизведения единицы делятся на первичные эталоны (обеспечивающие наивысшую в данной стране точность) и вторичные (образованные сличением с первичным и служащие для организации поверочных работ).

n Первичный эталон служит для воспроизведения единицы с наивысшей для данной страны точностью.

n Специальный эталон предназначен для воспроизведения единицы в особых условиях, когда первичный эталон не может быть использован.

Первичные и специальные эталоны утверждаются в качестве государственных и являются исходными для каждой страны.

n Вторичные эталоны необходимы для обеспечения поверочных работ и сохранности первичных эталонов и делятся на эталоны-свидетели, эталоны-копии, эталоны сравнения и рабочие эталоны.

n Эталоны-свидетели предназначены для поверки государственного эталона и замены его в случае утраты.

n Эталоны-копии и эталоны сравнения используются для взаимного сличения.

n Рабочие эталоны необходимы для передачи размера единицы образцовым СИ высшей точности (например, образцовым мерам).

n Образцовые СИ служат для поверки по ним рабочих мер, которые, в свою очередь, предназначены как для поверки СИ, так и для измерений в различных задачах.

n Классы точности образцовых мер достаточно высоки. Например, предельно допустимое значение относительной погрешности образцовой катушки сопротивления может составлять 0,0005 %.

n Рабочие СИ применяются для разнообразных измерений, не связанных с поверкой.

n В электрических измерениях используются рабочие меры ЭДС, с опротивления, индуктивности, емкости и др.