Единство измерений это в метрологии кратко

Обновлено: 06.07.2024

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:

  1. Развивать общую теорию измерений.
  2. Устанавливать единицы физических величин.
  3. Совершенствовать методы оценки точности измерений.
  4. Устанавливать эталоны измерений.
  5. 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.

  • Единство измерений — состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в Российской Федерации единицах величин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разных местах и в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.

Правовой основой обеспечения единства измерений служит законодательная метрология, которая представляет собой свод государственных актов и норма-тивно-технических документов различного уровня, регламентирующих метрологические правила, требования и нормы.

Связанные понятия

Пра́вило — требование для исполнения неких условий (норма на поведение) всеми участниками какого-либо действия (игры, правописания, судебного процесса, организации, учреждения), за выполнение которого предусмотрено поощрение, а за невыполнение — наказание.

Технический объект (объект) — любое изделие (элемент, устройство, подсистема, функциональная единица или система), которое можно рассматривать в отдельности.

Сбалансированная система показателей (ССП, англ. balanced scorecard, BSC) – инструмент стратегического управления результативностью, частично стандартизированная форма отчётности, позволяющая менеджерам отслеживать исполнение заданий сотрудниками, а также последствия исполнения или неисполнения. Система снабжена специальными методами проектирования и автоматизации.

Расхо́д: Расходы (в экономике) — затраты в процессе хозяйственной деятельности, приводящие к уменьшению средств предприятия или увеличению его долговых обязательствКоличество жидкости, газа или сыпучих материалов, протекающих через поперечное сечение потока в единицу времени;

Упоминания в литературе

Необходимо учесть, что единство измерений достигается через непрерывную цепочку сопоставлений результата измерений с некоторым опорным значением. В качестве опорных значений принято использовать эталоны единиц системы СИ. В физических измерениях давно сформирована система эталонных средств измерений практически для всех физических величин.

• СТБ ? 8021–2003. Система обеспечения единства измерений Республики Беларусь. Метрология. Основные термины и определения.

Правительством Российской Федерации или в случае, предусмотренном порядком разработки, принятия, изменения и отмены технического регламента настоящего закона, федеральным органом исполнительной власти по техническому регулированию до дня вступления в силу технического регламента утверждается в соответствии с требованиями законодательства Российской Федерации в области обеспечения единства измерений перечень документов в области стандартизации, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения принятого технического регламента и осуществления оценки соответствия. В случае отсутствия указанных документов в области стандартизации применительно к отдельным требованиям технического регламента или объектам технического регулирования Правительством Российской Федерации или в случае, предусмотренном порядком разработки, принятия, изменения и отмены технического регламента настоящего закона, федеральным органом исполнительной власти по техническому регулированию до дня вступления в силу технического регламента утверждаются в соответствии с требованиями законодательства Российской Федерации в области обеспечения единства измерений правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения принятого технического регламента и осуществления оценки соответствия. Проекты указанных правил и методов разрабатываются федеральными органами исполнительной власти в соответствии с их компетенцией, федеральным органом исполнительной власти по техническому регулированию с использованием документов в области стандартизации, опубликовываются в печатном издании федерального органа исполнительной власти по техническому регулированию и размещаются в информационной системе общего пользования в электронно-цифровой форме не позднее чем за тридцать дней до дня утверждения указанных правил и методов.

Связанные понятия (продолжение)

Усто́йчивость — способность системы сохранять текущее состояние при влиянии внешних воздействий. Если текущее состояние при этом не сохраняется, то такое состояние называется неустойчивым.

Сбор данных — это процесс собирания информации и измерения целевых показателей в сложившейся системе, который позволит потом ответить на актуальные вопросы и оценить результаты. Сбор данных является частью исследований во всех областях изучения, включая физику, общественные науки, Гуманитарные науки и бизнес. Хотя методы различны для разных дисциплин, упор на обеспечение точной и правдивой информации остаётся тем же самым. Целью всего сбора данных служит получение свидетельства о качестве данных.

Прикладная оптика — термин, используемый для обозначения инженерно-технической тематики, посвящённой непосредственной материализации положений физической (теоретической) оптики.

Сре́дство измере́ний — техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Экономический эффект — разность между результатами деятельности хозяйствующего субъекта и произведенными для их получения затратами на изменения условий деятельности.

Управляемость — одно из важнейших свойств системы управления и объекта управления (машины, живого организма, общества и т. п.), описывающее возможность перевести систему из одного состояния в другое. Исследование системы управления на управляемость является одним из важных шагов в синтезе управляющих контроллеров.

Оценка программ (англ. program/policy evaluation) - аналитический инструмент или процедура, предназначенная для измерения прямых эффектов, результативности и долгосрочных последствий реализации государственных программ, отраслевых политик, оценки воздействия, а также программ развития, проектов некоммерческого сектора, корпоративных программ. Соответственно, "оценочное исследование" – междисциплинарное исследование, использующее экономические, социологические, политологические методы в соответствии.

Систе́ма подде́ржки приня́тия реше́ний (СППР) (англ. Decision Support System, DSS) — компьютерная автоматизированная система, целью которой является помощь людям, принимающим решение в сложных условиях для полного и объективного анализа предметной деятельности. СППР возникли в результате слияния управленческих информационных систем и систем управления базами данных.

Абстрактная модель — это модель, отражающая лишь самые общие характеристики моделируемого явления. Чаще всего абстрактная модель даёт лишь качественные характеристики моделируемого объекта или явления.

Киберфизическая система (англ. cyber-physical system) — информационно-технологическая концепция, подразумевающая интеграцию вычислительных ресурсов в физические сущности любого вида, включая биологические и рукотворные объекты. В киберфизических системах вычислительная компонента распределена по всей физической системе, которая является её носителем, и синергетически увязана с её составляющими элементами.

Интеллектуа́льная систе́ма (ИС, англ. intelligent system) — это техническая или программная система, способная решать задачи, традиционно считающиеся творческими, принадлежащие конкретной предметной области, знания о которой хранятся в памяти такой системы. Структура интеллектуальной системы включает три основных блока — базу знаний, механизм вывода решений и интеллектуальный интерфейс.

Измери́тельный преобразова́тель — техническое средство с нормируемыми метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации и передачи, но непосредственно не воспринимаемый оператором. ИП или входит в состав какого-либо измерительного прибора (измерительной установки, измерительной системы и др.), или применяется вместе с каким-либо средством измерений.

План счетов — система бухгалтерских счетов, предусматривающая их количество, группировку и цифровое обозначение в зависимости от объектов и целей учёта. В План счетов включаются как синтетические (счета первого порядка), так и связанные с ними аналитические счета (субсчета или счета второго порядка). Построение плана счетов обеспечивает согласованность учётных показателей с показателями действующей отчётности.

Физи́ческое модели́рование — метод экспериментального изучения различных физических объектов или явлений, основанный на использовании модели, имеющей ту же физическую природу, что и изучаемый объект.

Результа́т интеллектуа́льной де́ятельности (РИД) — правовой термин, подлежащий использованию нематериальный коммерческий продукт.

Показатель качества (продукции) — это количественная характеристика одного или нескольких свойств продукции, входящих в её качество, рассматриваемая применительно к определённым условиям её создания и эксплуатации или потребления.

Предельно допустимый уровень (сокращённо ПДУ) — законодательно утверждённая верхняя граница величины уровня факторов, при воздействии которых на организм периодически или в течение всей жизни не возникает заболевания или изменений состояния здоровья, обнаруживаемых современными методами сразу или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Объект управления — обобщающий термин кибернетики и теории автоматического управления, обозначающий устройство или динамический процесс, управление поведением которого является целью создания системы автоматического управления.

Радиоэлектро́нная аппарату́ра (РЭА) — электронная аппаратура, изделие, предназначенное для передачи, приёма, информации на расстояние по радиоканалу при помощи электромагнитных сигналов. В радиоэлектронной аппаратуре производится обработка сигналов, например: обнаружение сигнала, оценивание сигнала, различение на фоне шумов, помех и других сигналов, шумоподавление в тракте, частотная фильтрация, усиление сигнала. Впервые термин радиоэлектронная аппаратура появился в 1963 г. для описания радиотехнических.

Теория определяющих соотношений — научный курс, предметом которого является анализ общих свойств и структуры определяющих соотношений, подходов к построению физических уравнений.

Макроконвейер — распределенная многопроцессорная система, обладающая программной и аппаратной поддержкой организации вычислений по макроконвейерному принципу. Этот принцип был предложен в 1978 году советским математиком В. М. Глушковым. Его суть состоит в том, что при распределении вычислительных заданий между процессорами каждому процессору на очередном шаге вычислений дается такое задание, которое может загрузить его работой на определенное время, без взаимодействия с другими процессорами. Последовательное.

Станда́рт частоты́ — высокостабильный по частоте источник электромагнитных сигналов (радиодиапазона или оптических). Стандарты частоты используются в качестве вторичных или рабочих эталонов в метрологических измерениях, а также при производстве высокоточных средств измерений частоты и времени, в радионавигации, радиоастрономии и в других сферах.

В статистике метод оценки с помощью апостериорного максимума (MAP) тесно связан с методом максимального правдоподобия (ML), но дополнительно при оптимизации использует априорное распределение величины, которую оценивает.

Модель мозга — любая теоретическая система, которая стремится объяснить физиологические функции мозга с помощью известных законов физики и математики, а также известных фактов нейроанатомии и нейрофизиологии . Существуют по меньшей мере два основных положения, играющих фундаментальную роль в теории функционирования мозга, в отношении которых сходится мнение большинства современных теоретиков.

Шесть сигм (англ. six sigma) — концепция управления производством, разработанная в корпорации Motorola в 1986 году и популяризированная в середине 1990-х после того, как Джек Уэлч применил её как ключевую стратегию в General Electric. Суть концепции сводится к необходимости улучшения качества выходов каждого из процессов, минимизации дефектов и статистических отклонений в операционной деятельности. Концепция использует методы управления качеством, в том числе, статистические методы, требует использования.

Техническая система — искусственно созданная система, предназначенная для удовлетворения определенной потребности, существующая 1) как изделие производства, 2) как устройство, потенциально готовое совершить полезный эффект, 3) как процесс взаимодействия с компонентами окружающей среды, в результате которого образуется полезный эффект.

Сборка — образование соединений составных частей изделия. Технологический процесс сборки заключается в последовательном соединении и фиксации всех деталей, составляющих ту или иную сборочную единицу в целях получения изделия, отвечающего установленным на него техническим требованиям. Кроме этого, в процессе сборки осуществляется контроль требуемой точности взаимного положения деталей.

Автоматизация проектирования электронных устройств (англ. Electronic Design Automation, EDA) — комплекс программных средств для облегчения разработки электронных устройств, создания микросхем и печатных плат.

Закон сравнительных суждений - психофизический закон, определяющий отношение между двумя объектами в психическом пространстве человека. Сформулирован Л. Л. Терстоуном.

Среда передачи данных (англ. media) — физическая субстанция, по которой происходит передача (перенос) той или иной информации (данных) от источника (передатчика, отправителя) к приёмнику (получателю). Информация переносится с помощью сигналов. Сигналы могут иметь различную природу.

Теорема Коуза (теорема Коуза — Стиглера) — положение новой институциональной экономики, согласно которому при нулевых трансакционных издержках рынок справляется с любыми внешними эффектами.

Машина вывода — программа, которая выполняет логический вывод из предварительно построенной базы фактов и правил в соответствии с законами формальной логики.

Не́пер (русское обозначение: Нп; международное: Np) — единица логарифмического отношения физической величины к одноимённой физической величине, принимаемой за исходную. В основе единицы лежит натуральный логарифм. Единица названа в честь шотландского математика Джона Непера.

Должностная инструкция — документ, регламентирующий производственные полномочия и обязанности работника.

Техническая диагностика — область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов (согласно ГОСТ 20911-89, п.3 табл.1).

Микророботы (или микроботы) - это область микроробототехники, в частности проектирование мобильных роботов с характерными размерами менее 1 мм. Это название также может быть использовано для роботов, способных к работе с компонентами размером в микрометры.

Начала термодинамики — совокупность лежащих в основе термодинамики независимых друг от друга постулатов, имеющих эмпирическое происхождение и до сих пор не опровергнутых практикой и научными экспериментами. Начала термодинамики развивают взятые из опытных фактов понятия с целью создания формального аппарата теории, однако с логической точки зрения приводимый ниже традиционный перечень законов термодинамики не представляет собой полноценной системы аксиом. Кроме того, термодинамика использует также.

Пространство состояний — в теории управления один из основных методов описания поведения динамической системы. Движение системы в пространстве состояний отражает изменение её состояний.

Термостатика — одно из названий классической термодинамики, акцентирующее внимание на том, что эта научная дисциплина представляет собой феноменологическую теорию стационарных состояний и квазистатических процессов в сплошных средах, и в явном виде отражающее современное деление термодинамики на статическую и нестатическую части — равновесную термодинамику и неравновесную термодинамику.

Функциона́льная (микро)электро́ника — одно из современных направлений микроэлектроники, основанное на использовании физических принципов интеграции и динамических неоднородностей, обеспечивающих несхемотехнические принципы работы устройств. Функциональная интеграция обеспечивает работу прибора, как единого целого. Разделение его на элементы приводит к нарушению функционирования.

Единство измерений — состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в Российской Федерации единицах величин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы. [1]

Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разных местах и в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.

Правовой основой обеспечения единства измерений служит законодательная метрология, которая представляет собой свод государственных актов и нормативно-технических документов различного уровня, регламентирующих метрологические правила, требования и нормы.

Об Энциклопедии измерений

В современном мире электронная техника развивается семимильными шагами. Каждый день появляется что-то новое, и это не только небольшие улучшения уже существующих моделей, но и результаты применения инновационных технологий, позволяющих в разы улучшить характеристики.

Не отстает от электронной техники и приборостроительная отрасль – ведь чтобы разработать и выпустить на рынок новые устройства, их необходимо тщательно протестировать, как на этапе проектирования и разработки, так и на этапе производства. Появляются новая измерительная техника и новые методы измерения, а, следовательно – новые термины и понятия.

Для тех, кто часто сталкивается с непонятными сокращениями, аббревиатурами и терминами и хотел бы глубже понимать их значения, и предназначена эта рубрика.

Единство измерений — состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности известны с заданной вероят­ностью и не выходят за установленные пределы.

Первым условием обеспечения единства измерений является представление результатов измерений в узаконенных единицах, которые были бы одними и теми же всюду, где проводятся измерения и используются их результаты. Так, в различных странах, где принята Международная система единиц, результаты из­мерений температуры среды (тел) выражаются в Кельвинах, градусах Цельсия, Фаренгейта, Реомюра, Ренкина.

О значимости единства измерений

Если в разных странах говорят на различ­ных языках, то это приводит, в основном, к затруднениям в общении людей. Но если в разных странах применяются различные толкования единиц физических величин, то это часто приводит к непреодолимым затруднениям в экономичес­ком сотрудничестве. Можно привести много примеров, в том числе и из недавне­го прошлого. Например, в начале Второй мировой войны во время военных дей­ствий между США и Японией произошли следующие события. Американские самолеты морским путем доставлялись в разобранном виде в Австралию, где происходила их сборка. Присоединительные детали (болты, гайки и др.) изготов­лялись на австралийских предприятиях. И неожиданно в процессе полетов (в ос­новном над океаническими просторами) американские самолеты горели, взрыва­лись при отсутствии какого-либо военного противодействия. Анализ катастроф привел к неожиданному результату: американский и австралийский дюймы и соответствующие измерительные приборы имели различие в долях миллиметра. Этого было достаточно, чтобы в бензопроводах происходили утечки горючего с очевидными последствиями.

В астрономии применяются: астрономическая единица длины (а. е) — среднее расстояние от Земли до Солнца (1 а. е. = 1,496* 10 11 м = 149,6 млн. км); световой год — расстояние, которое свет проходит за один год (1 св. год — 9,4605 *10 15 м); парсек — расстояние, с которого полудиаметр земной орбиты виден под углом в одну угловую минуту (1 пк — 3,086 *10 16 м).

Таким образом, несмотря на принятую всеми Международную систему еди­ниц как обязательную или рекомендуемую, существует большое количество внесистемных единиц физических величин.

Наличие несоответствий, одобренных международными соглашениями, объяс­няется прежде всего огромными затратами, которые необходимо вложить в изме­нение технологии изготовления средств измерений (указателей), а также соответ­ствующей, обычно весьма многочисленной, документации. Но иногда нельзя не учитывать и привычность использования некоторыми организациями той или иной страны укоренившихся столетиями единиц измерений величин. Например, еще в XIX в. в России температуру измеряли в градусах по Реомюру и только в 1917 г. перешли к измерению в градусах Цельсия, а в США, Великобритании, Канаде до сих пор применяются термометры со шкалой в градусах Фаренгейта. У Джека Лондона в одном из рассказов говорится о суровых морозах, достигав­ших 5 градусов. Но 5 градусов мороза по Фаренгейту соответствуют примерно минус 15 градусам по Цельсию.

За рубежом до сих пор применяются (постепенно выходящие из общего употребления) различные единицы измерений.

Основными единицами британской имперской системы являются: фут — единица длины, фунт — единица массы, секунда — единица времени. В качестве единицы температуры применяют градус Фаренгейта (часто одновременно со шкалой в градусах Фаренгейта дается шкала в градусах Цельсия), все чаще приме­няется шкала в градусах Цельсия. Иногда температура измеряется в градусах Ренкина. Британская тепловая единица (Btu) — единица количества теплоты приме­няется для оценки тепловой энергии в фазовых превращениях, химических реак­циях, процессах сгорания топлива и др. Определяется как количество теплоты, необходимое для нагревания одного фунта воды от 32 до 33° по шкале Фаренгейта. При этом 1 Btu = 1055,06 джоуля.

Кроме того, для измерения объема (вместимости) нефти в США применя­ется в качестве единицы баррель: 1 баррель = 158,988*10 -3 м 3 . Для удобства перевода указанных единиц в привычные нам единицы объема напомним, что 1 литр = 1*10 -3 м 3 .

К одной из основных единиц длины, применявшихся ранее в Великобрита­нии и США, относится ярд (yd), узаконенный в 1101 г. английским королем Генрихом I. С 1907 г. в Великобритании было установлено: 1 yd = 0,914399204 м. Американский 1 yd = 0,914402 м. В настоящее время в англоязычных странах установлена единица 1 yd = 0,9144 м (точно).

Читайте также: