Ce este Metrologie

începe Știință

atunci când încep să se măsoare.

asigurarea trasabilității problemă este vârsta comparabilă cu vârsta omenirii. De îndată ce omul a început să comerțului sau de a vinde rezultatele muncii lor, a existat o întrebare - cât de mare este echivalentul a forței de muncă și cât de mare un produs prezentat pentru schimb sau vânzare. Pentru a caracteriza aceste valori folosind proprietăți diferite ale produsului - dimensiunea - lineare, cât și volumetrică - masa sau de greutate, și mai târziu de culoare, gust, compoziție, etc, etc Desigur, în zilele de demult nu existau încă dezvoltate .... aparat matematic, nu a existat nici legi fizice clar definite pentru a caracteriza calitatea și valoarea mărfurilor. Cu toate acestea, problema unui echilibru echitabil al comerțului a fost întotdeauna relevante. Acesta a depins de bunăstarea societății, a luat naștere din același război.

Primul mijloc de a asigura uniformitatea măsurătorilor au fost obiecte care sunt întotdeauna disponibile în persoană. Astfel, au apărut primele măsuri de lungime, în funcție de dimensiunea mâinilor umane și de picioare. În Rusia, el a folosit lui cot, durata, stânjen, oblice șapte picioare. În Occident - inch, picior, își va păstra numele său până în prezent. Deoarece dimensiunile brațelor și picioarelor de persoane diferite au fost diferite, trebuie să ne trasabilitatea nu a fost oferă întotdeauna. Următorul pas a fost acte diferite domnitori de prescriere, de exemplu, pe unitatea de lungime a piciorului își asumă o lungime medie a mai multor persoane. Uneori, conducătorii doar a făcut două crestături pe peretele pătrat de piață, prescrierea tuturor comercianților de a face copii ale unor astfel de „măsuri standard“. În prezent, o astfel de măsură poate fi văzut în Place Vendome din Paris, în locul în care odată ce a fost localizat pe piața europeană principală.

Odată cu dezvoltarea umanității și știință, în special fizică și matematică, pentru a asigura uniformitatea de măsurători pentru a rezolva problema au devenit mai larg. Au existat servicii publice și măsuri de depozitare, cu care comercianții de drept instruiți să compare acțiunile lor. Pentru a determina dimensiunea unităților Alegeți dimensiunea de obiecte care nu se schimba cu timpul. De exemplu, pentru a determina dimensiunea unei unități de lungime de meridianul Pământului este măsurat pentru determinarea masei măsurate per litri unitate de masa de apă. Unități de timp a fost mult timp asociat la curent cu rotația Pământului în jurul Soarelui și în jurul propriei sale axe.

salt uriaș în precizia măsurării valorilor mecanice a fost realizată la introducerea de lasere în tehnica de măsurare. Figurat, precizia dispozitivelor de măsurare a devenit determinat de parametrii unui singur atom. Dacă un anumit tip de atom selectat ca element izotop definit plasat atomi în rezonator laser și să utilizeze toate avantajele inerente ale radiației laser, eroarea realizabilă real pe unitatea de lungime poate afecta reproducerea în semne al treisprezecelea, al paisprezecelea.

Istoria dezvoltării științei de a asigura uniformitatea măsurătorilor pot fi urmărite înapoi, nu numai pentru a îmbunătăți exactitatea și uniformitatea definiției oricăreia dintre unități. Punctul important este numărul de unități de mărimi fizice și repartizarea lor la un primar sau derivat al acestuia, precum și istoric submultiplu formarea aspect sau unități multiple.

Din punct de vedere istoric este interesant să se acorde o atenție la practica actuală a Dolni educației (mai mici) și unități multiple (mai mari) fizice. În prezent, vom folosi în principal, sistemul de numărare zecimal, și acționând în sistemul internațional de unități de cantități fizice prescrise formă submultiplii și multipli de unități, înmulțind dimensiunea unității de bază cu un factor de zece ori. Cu toate acestea, istoria a cunoscut utilizarea de o varietate de factori multiplicitate. De exemplu, șapte picioare, ca o măsură de lungime egală cu trei yarzi de 1 picior este de 12 inch, curți 1 - 16 inch, 1 PUD - 40 livre, bobina 1 - 96 fracțiuni, versta 1 - 500 stânjeni etc.

Acest istoric stabilit practica educației partite și multiplii a fost extrem de incomod. Prin urmare, atunci când se face sistemul internațional de unități la această problemă a fost acordată o atenție specială. În general, sistemul zecimal a fost incomod doar în calcularea timpului, t. Pentru a. Unități de magnitudine eponim de dimensiuni diferite au fost multipli de 12 (raport al anului și luni) și 365,25 (raportul dintre zi și an). Acest lucru se datorează multitudinii de viteza de rotație a Pământului și fazele Lunii și este cel mai natural. înlocuirea ulterioară a multiplicitate în raport de minute și o oră minut secunde cu 60-10 ori mai mare are o semnificație specială a avut. Printre alte mărimi fizice utilizate frecvent și unitățile care pleacă din sistemul zecimal a rămas în unghi de grade când cercul este împărțit în 360 de grade, și grade în minute și secunde.

A face o excursie istorică în metrologie, nu ar trebui să uităm că toate acestea se aplică pe deplin numai pentru țările membre ale Convenției Meter. În multe țări, există încă propriul său sistem special, uneori exotice de mărimi fizice și unități. Printre aceste țări, destul de ciudat, este Statele Unite ale Americii - o superputere modernă. În interiorul țării este încă în cantități de utilizare și unități de vechi Anglia. Chiar și în cazul în care temperatura este de obicei măsurată în grade Fahrenheit.

În legătură cu introducerea de mai sus pentru sistemul de altele decât unități SI, familiarizarea cu diferitele unități de cont în sistemele de măsurare în prezent, nu sunt numai de învățământ în natură. Atunci când extinderea contactelor internaționale ar putea fi faptul că cunoașterea sistemelor de valori alternative și unități va servi utilizatorul în locul bun.

În prezentarea aspectelor fundamentale legate de sistemul SI și în abordarea diferitelor tipuri de măsurători, uneori, ne întoarcem la rădăcinile istorice ale selecției unor cantități fizice. Acum este important să ne amintim că această problemă de alegere optimă a cantităților fizice și unități vor exista întotdeauna, ca progresul științific și tehnologic oferă în mod constant noi posibilități de măsurare practică. Astăzi este o radiație laser și sincrotron, și mâine, probabil, vor exista noi orizonturi, bazate pe „supraconductibilitate-temperatură cald“ sau orice realizare remarcabilă a gândirii umane.

„Metrologie - știința măsurării“ (Vocabular internațional de termeni fundamentali și generali în metrologie). Măsurarea și metrologia sunt importante în aproape fiecare aspect al activității umane, așa cum sunt ele folosite peste tot, de la controlul producției, măsurarea de evaluare a calității mediului, sănătate și siguranță, precum și a testa calitatea materialelor, produse alimentare și alte bunuri pentru a asigura comerțul echitabil și protecția consumatorilor . Iată câteva exemple.

Termenul „Infrastructura metrologie“ este utilizat în legătură cu capacitățile metrologice ale țării sau regiunii, și implică prezența serviciilor de calibrare și verificare, institute de metrologie și laboratoare, precum și organizarea și gestionarea sistemului de metrologie.

Termenul „metrologie“ este adesea folosit într-un sens larg, acoperind atât aspectele teoretice și practice de măsurare. Dacă doriți o definiție mai specifică, următorii termeni pot fi utilizate:

metrologie generală. „O parte din metrologie care se ocupă cu problemele comune la toate întrebările metrologice, indiferent de valoarea măsurată“ (vocabularul internațional de termeni în metrologie legală). metrologie generală afectează probleme teoretice și practice generale referitoare la unitățile de măsură (adică, unități ale structurii sistemului, sau conversia unităților de măsură în formulele); Probleme de măsurare de eroare; Probleme Caracteristici metrologice ale instrumentelor aplicabile, indiferent de cantitatea de măsurare. Uneori, în loc de termenul „metrologie generală“ folosit „Metrologia științifică“.

Există diverse domenii speciale de metrologie. Câteva exemple:

• Masa de metrologie, care se referă la măsurarea în masă;

• Dimensiunea metrologie, care este asociată cu măsurătorile lungimile și unghiurile;

• Temperatura Metrologie, care se referă la măsurarea temperaturilor;

• Metrologie chimică, care este asociat cu tot felul de măsurători în chimie.

Măsurători de metrologie industriale asociate cu procedurile de producție și de control al calității. întrebări tipice - această procedură și intervalele de calibrare, controlul proceselor de măsurare și de gestionare a echipamentului de măsurare. Termenul este adesea utilizat pentru a descrie industria de metrologie.

Metrologie Legală. Acest termen se referă la specificațiile necesare. Serviciul de metrologie legală verifică respectarea acestor cerințe pentru a asigura corectitudinea măsurătorilor în domenii de interes public, cum ar fi comerțul, sănătatea, mediul și siguranța. Gradul de acoperire a metrologie legală depinde de reglementările naționale și pot fi diferite în diferite țări.

Ce înseamnă „precizie“ și „incertitudine“, în măsurătorile?

Măsurarea - este o comparație a valorilor necunoscute la o unitate standard de aceeași valoare și rezultatele de expresie într-o fracțiune sau un multiplu al acestei unități. Această comparație este făcută cu ajutorul unui instrument de măsurare nu este niciodată perfectă. Instrumentul este exactă într-o anumită măsură, și acuratețea lui este sigur numai în măsura în care pot fi exprimate cantitativ ca incertitudine. Acest lucru poate fi ilustrat prin următorul exemplu: unitate de masă, kilogramul este definit de standardul internațional, un cilindru metalic depozitat la Biroul Internațional de Măsuri și Greutăți (BIPM). Copii ale standardului sunt folosite ca kilogramul standard național.

Copiile nu sunt perfecte și masele lor sunt puțin diferite de standardul internațional. Să presupunem că o copie a greutății X este de 1 kg + 0,01 mg, cu toate acestea precizie copii - 0,01 mg. Dar această informație nu este completă, deoarece diferența dintre valorile masei standard și copia acestuia a fost determinată instrument de măsurare (greutăți), iar procesul de măsurare este de asemenea imperfect. Există întotdeauna unele diferențe aleatoare (de exemplu, variații mici în condiții ambientale) și al unor instrumente imperfecte.

Măsurători repetate vor afișa rezultate (ușor) diferite, în condiții aparent identice. In loc de 1 kg + 0,01 mg, cântare poate arăta 1 + 0.009 kg mg sau 1 kg + 0,011 mg, sau alte valori. incertitudinea de măsurare poate fi estimată folosind metode statistice care sunt listate în „Ghidul pentru exprimarea incertitudinii în măsurare» (GUM). exemplare complete ale rezultatului masei indică X: m = 1.000 kg 01 000 ± 0,002 mg. Semnificație incertitudine ± 0,002 mg arată că măsurătorile efectuate în condiții identice va da, evident, un rezultat în intervalul 000 01 1,000 kg - 0,002 mg până la 1,000 kg 01 000 + 0,002 mg cu o anumită probabilitate (de obicei 95%). Se presupune că 95 din 100 de măsurători vor fi în acest interval.

Evaluarea incertitudinii de măsurare este tot mai important, deoarece oferă o oportunitate pentru cei care folosesc rezultatele de măsurare pentru a evalua fiabilitatea acestor rezultate. Fără o astfel de rezultate de măsurare de evaluare nu poate fi comparat cu nici între ele, nici cu standardul stabilit în caietul de sarcini sau standarde. Să presupunem că masa X copii a fost determinată prin utilizarea altor greutăți în altă parte, iar rezultatul obținut prin t (X) = 1.000 000 kg. Asta înseamnă exact 1 kg? Poate sensibilitatea acestor scale nu este la fel de mare ca sensibilitatea celuilalt? Ce există o diferență între aceste două rezultate? Aceste întrebări nu se poate răspunde, pentru că nu există nici o informație cu privire la incertitudine.

Pentru a obține rezultate comparabile de incertitudinea de măsurare, experți din șapte organizații internaționale implicate în metrologie și standardizare, au elaborat un „Ghid de exprimare a incertitudinii în măsurare», (GUM). Managementul stabilește regulile de bază pentru evaluarea și exprimarea incertitudinii de măsurare, care pot fi observate la diferite niveluri de precizie și într-o varietate de aplicații, de la magazin pentru cercetarea de bază. Unele idei de bază ale conceptelor enumerate mai jos. Cu toate acestea, după cum se menționează în manualul: „Estimarea incertitudinii - este nici o rutină, nici o problemă pur matematică, aceasta depinde de cunoașterea detaliată a valorii naturii (care urmează să fie măsurat) și măsurarea actuale.“

Este important să se cunoască precizia instrumentelor de măsurare pentru a face alegerea potrivită. Precizia aparatului de măsură - și anume, capacitatea sa de a oferi o măsură mai aproape de valoarea „adevărat“, reprezentat de standardul - adesea exprimată ca procent din limitele de măsurare. Această valoare este folosită pentru a caracteriza instrumentul de clasa de precizie. Clasa de Voltmetrul 1 înseamnă că instrumentul de lectură eroare ar trebui să fie nu mai mult de 1% din intervalului măsurat. Dacă măsurată interval- la 0 la 100 V, se poate aștepta o eroare de 1 pentru orice instrument în intervalul de măsurare. Măsurători la limita de detecție inferioară va conduce la erori relative mai mari, de exemplu, precizia de măsurare este de 20 5%. Acest lucru ridică întrebarea dacă precizia de măsurare în 1 până la 5 suficientă pentru utilizare în mod corect.

Dacă nu, atunci trebuie să utilizați un instrument de măsurare diferit sau la un alt interval de măsurare pentru același instrument. Să presupunem că intervalul de măsurare poate fi setat la 0 la 10 V. Precizia în acest interval va fi de 0,1 V. Apoi citirile din 5 vor fi corecte la 0,1 sau 2% din 5 V.