Основные понятия и определения метрологии кратко
Обновлено: 04.07.2024
Кто-то подумает (ну а вдруг), что метрология – это учение про метро. Чтобы никто больше так не думал, мы написали эту статью об основных понятиях, целях и задачах метрологии. А чтобы было не скучно, мы приправили все это интересными фактами.
Основные понятия метрологии
На самом деле, по определению:
Метрология – наука о единстве измерений.
Может показаться, что это очень скучно и занудно – измерять, высчитывать абсолютную и относительную погрешность, учитывать точность прибора, рассчитывать допуски, записывать результат на бумажку. Да, мы даже не спорим. Но есть и интересные вещи, которые будет полезно знать про метрологию.
У метрологии есть принципы:
- основы измерений – сравнение;
- измерение без априорной величины (эталона) невозможно;
- результат измерения без должной обработки и округления не имеет смысла и является случайной величиной.
Основные задачи метрологии:
- Развивать общую теорию измерений.
- Устанавливать единицы физических величин.
- Совершенствовать методы оценки точности измерений.
- Устанавливать эталоны измерений.
- Обеспечить единство измерений.
Что такое единство измерений
Люди не зря придумали международную систему СИ. Теперь мы измеряем длину в метрах, массу в килограммах и даже не задумываемся об этом. Так было далеко не всегда. В давние времена на каждой территории (скажем, в княжестве или городке) могла быть своя система измерений.
Система СИ была разработана и внедрена в 1960 году. В ней 7 основных единиц: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела.
Приведем схематичный пример.
Когда-то в Средневековье житель Вилларибо должен был в качестве налога отдать бургомистру столько урожая, сколько тот мог унести. При этом житель Виллабаджо отдавал в два раза меньше, потому что у бургомистра Виллабаждо были не такие большие руки и поднять он мог меньше.
Единство измерений очень важно, особенно в вопросах международного сотрудничества, производства и научных исследований. Не будь единой системы, получилась бы история наподобие строительства Вавилонской башни. Никто бы друг с другом попросту не смог договориться.
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
Так уж устроены люди, что им все нужно стандартизировать. Чем больше становилось людей, тем сильнее была потребность в стандартизации.
Помните, мы уже говорили про время и то, как люди его измеряли? С длиной и прочими величинами дело обстояло примерно так же. Брали то, что подвернется под руку (или саму руку), делали из этого эталон, а все остальное сравнивали с ним.
Пядь – расстояние от кончика большого пальца до кончика указательного при расставленной ладони. 1 пядь=17,78 см.
Но вернемся к единству. Всю эту относительность нужно было свести на нет, иначе развитие науки и промышленности было бы связано с огромной неразберихой.
Эталон метра. История создания
Задумываться об этом всерьез стали в 17 веке. Возьмем, к примеру, метр. Над его определением трудились не один век.
Сначала за эталон метра была принята длина маятника с периодом колебаний равным 1 секунде. Правда выяснилось, что в зависимости от места измерений длина такого маятника изменяется. Так было доказано уменьшение силы тяжести от полюсов к экватору, а эталон метра пришлось менять.
Потом решили, что эталон длины нужно привязать к длине меридиана, проходящего через Париж. Почему именно Париж? Да потому что занималась этим вопросом французская академия наук в Париже, а ходить куда-то далеко для установки эталона метра никто не хотел.
В итоге в 1791 году за метр была принята одна сорокамиллионная часть Парижского меридиана (расстояние от северного полюса до экватора на долготе Парижа). В 1799 году изготовили платиновый стержень с такой длиной, а в 1889 был сделан более точный платиноиридиевый эталон метра. Сейчас эти стержни хранятся в музее.
Единица измерения массы килограмм также была привязана к метру. По определению 1795 года, килограмм равен массе одного кубического дециметра воды или, проще говоря, одного литра.
Время шло, и людям нужно было докопаться до сути во всех сферах. Эта тенденция не обошла и вопрос измерений. Платиноиридиевый стержень служил эталоном метра до 1960 года, но затем от привязки к длине меридиана решено было отказаться.
По современному определению метр равен расстоянию, которое свет проходит за 1/299792458 долю секунды.
Как видите, метрология не такая уж и занудная штука. А если дело касается расчета погрешностей в лабораторной работе и результат никак не сходится с экспериментом, смело пишите в наш студенческий сервис. Мы поможем, объясним и рассчитаем все с необходимой точностью.
Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.
Сегодня в подавляющем большинстве стран мира принята метрическая система ФВ.
В 2000г. на эту систему перешла Англия. Среди немногих стран, где она не введена – США. Исторически в разных странах вводились свои единицы ФВ и их названия. Очень часто они связывались с параметрами конечностей человека (локоть, аршин, фут). Сумятицу в системы ФВ вносили и различные системы счисления (единичная, десятичная, двенадцатиричная, и т.п.).
До последнего времени сохранились древние измерения (фут, фунт, аршин и т.п.), причем в разных странах они имеют разное значение по отношению к метру, килограмму.
С развитием науки, промышленности возникла естественная необходимость свести единицы измерения однородных ФВ к единой системе.
В основе этой системы – десятичная система: значения величин связаны соотношением 10 n (где n … -2,-1,0,1,2,…).
К этому времени были введены единицы ФВ:
В 1832г. Карл Гаусс измерил напряженность магнитного поля Земли, выразив ее через длину, силу, массу и время и ввел первый фундаментальный набор механических единиц (за основу были взяты мм, мг, с; система ММС).
В 1851г. Вильгельм Вебер впервые ввел полную систему электрических величин.
В 1871г. 17 государств (в том числе Россия) подписали Метрическую Конвенцию.
До настоящего времени широкое распространение имеют 2 системы единиц:
- Симметричная или Гауссова: C Г C (основные единицы: сантиметр, грамм, секунда).
- Международная система единица СИ. ( SI )
Система C Г C существует более 100 лет и до сих пор используется в точных науках (физика, астрономия). Но ее все более теснит система СИ – единственная международная система единиц ФВ, которая принята и используется в большинстве стран мира.
Единица физической величины – это ФВ фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице, и которое применяется для количественного выражения однородных ФВ. Размер единиц ФВ устанавливается путем их законодательно закрепленного определения метрологическими органами государства.
При построении системы физических величин выбираются несколько базовых – основных физических величин, которые можно считать не зависимыми от других ФВ этой системы.
Все остальные ФВ называются производными: они могут быть выражены через основные с помощью уравнения размерности.
Понятие размерности широко используется:
- для перевода единиц из данной системы в другую;
- для проверки правильности сложных расчетных формул (должна быть одинаковая размерность левой и правой частей уравнения);
- в теории физического подобия.
В качестве основных единиц в системе СИ приняты: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и канделла.
В соответствии с законами ЕС, поставщики цифрового контента обязаны предоставлять пользователям своих сайтов информацию о правилах в отношении файлов cookie и других данных. Администрация сайта должна получить согласие конечных пользователей из ЕС на хранение и доступ к файлам cookie и другой информации, а также на сбор, хранение и применение данных при использовании продуктов Google.
Файл cookie – файл, состоящий из цифр и букв. Он хранится на устройстве, с которого Вы посещаете сайт Info KS. Файлы cookie необходимы для обеспечения работоспособности сайтов, увеличения скорости загрузки, получения необходимой аналитической информации.
Сайт использует следующие cookie:
Необходимые для работы сайта: навигация, скачивание файлов. Происходит отличие человека от робота.
Файлы cookie для увеличения быстродействия и сбора аналитической информации. Они помогают администрации сайта понять взаимодействие посетителей сайтом, дают информацию о страницах, которые были посещены. Эта информация помогает улучшать работу сайта.
Рекламные cookie. В эти файлы предоставляют сведения о посещении наших страниц, данные о ссылках и рекламных блоках, которые Вас заинтересовали. Цель — отражать на страницах контент, наиболее ориентированный на Вас.
Если Вы не согласны с использованием нами файлов cookie Вашего устройства, пожалуйста покиньте сайт.
Продолжением просмотра сайта Info KS Вы даёте своё согласие на использование файлов cookie.
Читайте также: