Горбоконенко В.Д., Шикина В.Е. Метрология в вопросах и ответах
Подождите немного. Документ загружается.
Федеральное агентство по образованию
Ульяновский государственный технический университет
В. Д. ГОРБОКОНЕНКО, В. Е. ШИКИНА
МЕТРОЛОГИЯ
В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ
Рекомендовано Учебно-методическим объединением
высших учебных заведений Российской Федерации по
образованию в области радиотехники, электроники,
биомедицинской техники и автоматизации в качестве
учебного пособия для студентов, обучающихся по
направлениям 551100 и 654300 «Проектирование и
технология электронных средств» и специальностям 200800
«Проектирование и технология радиоэлектронных средств»
и 220500 «Проектирование и технология электронно-
вычислительных средств»
Ульяновск 2005
УДК 389 (075)
ББК 30.10 я7
Г67
Рецензенты: Кафедра радиоэлектроники Ульяновского филиала
Военного университета связи (начальник кафедры
КТН, доцент А. Дормидонтов; зам. начальника
кафедры КТН В. Неижмак; ст. преподаватель
кафедры КТН Д. Муратханов); директор Центра
энергосбережения и сертификации Самарского
государственного технического университета,
доктор технических наук Ю.Н. Климочкин
Горбоконенко, В. Д.
Метрология в вопросах и ответах / В. Д. Горбоконенко, В. Е. Шикина. –
Ульяновск: УлГТУ, 2005. – 196 с.
ISBN 5 – 89146 – 530 – 0
Рассмотрены основные аспекты метрологии, касающиеся методов и средств
обеспечения единства и точности измерений. Приведены термины, определения,
понятия, зафиксированные в государственных, европейских и международных
стандартах. Включены основные разделы теоретической метрологии: основные
представления метрологии, системы физических величин и их единицы, принципы
построения эталонов, виды средств измерительной техники, методы измерений,
нормирование, определение метрологических характеристик и обработка
результатов измерений. Пособие содержит справочные данные, примеры.
Для студентов вузов, обучающихся по специальности 200800, 220500, а также
190300 «АП и ИВК» и 071900 «Информационные системы и технологии». Может
быть полезно аспирантам и инженерно-техническим работникам.
УДК 389 (075)
ББК 30.10 я7
© В.Д. Горбоконенко,
В.Е. Шикина, 2005
ISBN 5 – 89146 – 530 – 0 © Оформление. УлГТУ, 2005
Г67
Учебное издание
ГОРБОКОНЕНКО Вера Дмитриевна
ШИКИНА Виктория Евгеньевна
МЕТРОЛОГИЯ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ
Учебное пособие
Редактор Н. А. Евдокимова
Подписано в печать 30.11.2004. Формат 60х84/16.
Бумага тип. №1. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 11, 40.
Уч.-изд. л. 12, 00. Тираж 100 экз. Заказ
Ульяновский государственный технический университет
432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, д. 32.
Типография УлГТУ, 432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, д. 32.
195
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ………………………………………………….. 3
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ……………………………………… 5
ГЛАВА 1. Физические величины………………………………. 6
1.1. Термины и определения………………………………….
6
1.2. Основные вопросы для изучения темы…………………
10
ГЛАВА 2. Единицы физических величин……………………... 22
2.1. Термины и определения………………………………….
22
2.2. Основные вопросы для изучения темы…………………
25
ГЛАВА 3. Принципы и методы измерения физических
величин…………………………………………………………….. 43
3.1. Термины и определения………………………………….
43
3.2. Основные вопросы для изучения темы…………………
51
ГЛАВА 4. Погрешности измерений и
обработка
результатов………………………………………………………... 65
4.1. Термины и определения………………………………….
65
4.2. Основные вопросы для изучения темы…………………
75
ГЛАВА 5. Средства измерительной техники…………………. 99
5.1. Термины и определения………………………………….
99
5.2. Основные вопросы для изучения темы…………………
106
ГЛАВА 6. Параметры и свойства средств измерительной
техники…………………………………………………………….. 126
6.1. Термины и определения………………………………….
126
6.2. Основные вопросы для изучения темы…………………
129
ГЛАВА 7. Метрологические характеристики средств
измерительной техники………………………………………….. 136
7.1. Термины
и определения………………………………….
136
7.2. Основные вопросы для изучения темы…………………
138
ГЛАВА 8. Эталоны и образцовые средства измерений……... 153
8.1. Термины и определения………………………………….
153
8.2. Основные вопросы для изучения темы…………………
158
ГЛАВА 9. Метрологическая служба…………………………… 177
9.1. Термины и определения………………………………….
177
9.2. Основные вопросы для изучения темы…………………
181
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………... 187
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………….……… 188
АЛФАВИТНО-ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ………………. 190
ПРЕДИСЛОВИЕ
Современный мир насыщен
измерениями; знания, не
имеющие количественного
выражения, теряют ценность.
Поль Валери
Измерения являются важным средством познания человеком
природы и играют огромную роль в современном мире. Практически
нет ни одной сферы деятельности человека, где бы интенсивно не
использовались результаты измерений, испытания и контроля.
Метрология является наукой об измерениях, методах и средствах
обеспечения их единства и способах достижения требуемой
точности.
Известно достаточно большое
количество учебников и учебных
пособий по метрологии, что в значительной степени затрудняет
выбор. Кроме того, учитывая, что существуют тенденции замены
действующих государственных стандартов на новые, отвечающие
европейским и международным требованиям, возникла задача
разработки учебного пособия, материал которого базируется на
современной нормативно-технической документации и
рекомендациях международных организаций в области метрологии.
Предложен способ изложения материала в форме вопросов и
ответов, что, на наш взгляд, облегчает усвоение и способствует более
глубокому пониманию теоретического материала. Приведенная
стандартизированная терминология упрощает процесс адаптации
студентов к работе с научно-технической, патентной документацией
и формирует их как современных специалистов.
Каждая глава данного пособия начинается с раздела «Термины и
определения», который полностью основан на определениях,
приведенных в межгосударственных Рекомендациях РМГ 29-99
«ГСИ. Метрология. Основные термины и определения». Главы
пособия содержат вопросы, которые, по мнению авторов, являются
наиболее важными при изучении конкретной темы.
Предисловие
)
Каждый вопрос обозначается знаком
Знаком
¾ отмечаются примечания к определениям в разделе
«Термины и определения».
Знаком отмечается информация, приведенная в качестве
справочной.
Следует отметить, что «Метрология» является одной из
важнейших научных дисциплин, присутствующих практически во
всех учебных планах технических и экономических специальностей.
Предлагаемое учебное пособие может быть полезно широкому
кругу лиц, изучающих или работающих в
области прикладной и
теоретической метрологии.
?
ГЛАВА 1
ФИЗИЧЕСКИЕ
ВЕЛИЧИНЫ
1.1. Термины и определения
Физическая величина – одно из свойств физического объекта
(физической системы, явления или процесса), общее в качественном
отношении для многих физических объектов, но в количественном
отношении индивидуальное для каждого из них.
¾ В «Международном словаре основных и общих терминов
метрологии» (VIM–93) применено понятие величина (измеримая),
раскрываемое как «характерный признак (атрибут) явления, тела или
вещества, которое может выделяться качественно и определяться
количественно».
Измеряемая физическая величина – физическая величина,
подлежащая измерению, измеряемая или измеренная в
соответствии с основной целью измерительной задачи.
Размер физической величины
– количественная
определенность физической величины, присущая конкретному
материальному объекту, системе, явлению или процессу.
Значение физической величины – выражение размера
физической величины в виде некоторого числа принятых для нее
единиц.
Глава 1. Физические величины
7
Числовое значение физической величины – отвлеченное число,
входящее в значение величины.
Истинное значение физической величины – значение
физической величины, которое идеальным образом характеризует в
качественном и количественном отношении соответствующую
физическую величину.
¾ Истинное значение физической величины может быть соотнесено с
понятием абсолютной истины. Оно может быть получено только в результате
бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и
средств измерений.
Действительное значение физической величины – значение
физической величины, полученное экспериментальным путем и
настолько близкое к истинному значению, что в поставленной
измерительной задаче может быть использовано вместо него.
Физический параметр – физическая величина,
рассматриваемая при измерении данной физической величины как
вспомогательная.
¾ При оценивании качества продукции нередко применяют выражение
измеряемые параметры. Здесь под параметрами, как правило, подразумевают
физические величины, обычно наилучшим образом отражающие качество
изделий или процессов.
Влияющая физическая величина – физическая величина,
оказывающая влияние на размер измеряемой величины и (или)
результат измерений.
Система физических величин – совокупность физических
величин, образованная в соответствии с принятыми принципами,
когда одни величины принимают за независимые, а другие
определяют как функции независимых величин.
¾ В названии системы величин применяют символы величин, принятых за
основные. Так система величин механики, в которой в качестве основных
приняты длина L, масса M и время T, должна называться системой LMT.
Система основных величин, соответствующая Международной системе единиц
(СИ), должна обозначаться символами LMTIΘNJ, обозначающими
соответственно символы основных величин – длины L, массы M, времени T,
силы электрического тока I, температуры Θ, количества вещества N и
силы света J.
Основная физическая величина – физическая величина,
входящая в систему и условно принятая в качестве независимой от
других величин этой системы.
Глава 1. Физические величины
8
Производная физическая величина – физическая величина,
входящая в систему и определяемая через основные величины этой
системы.
¾ Примеры производных величин механики системы LMT: скорость v
поступательного движения, определяемая (по модулю) уравнением dtdlv /= ,
где l – путь, t – время; сила F, приложенная к материальной точке, определяемая
(по модулю) уравнением
maF =
, где m – масса точки, a – ускорение, вызванное
действием силы F.
Размерность физической величины – выражение в форме
степенного одночлена, составленного из произведений символов
основных физических величин в различных степенях и отражающее
связь данной физической величины с физическими величинами,
принятыми в данной системе величин за основные с коэффициентом
пропорциональности, равным 1.
¾ Степени символов основных величин, входящих в одночлен, в
зависимости от связи рассматриваемой физической величины с основными,
могут быть целыми, дробными, положительными и отрицательными. Понятие
размерность распространяется и на основные величины. Размерность основной
величины в отношении самой себя равна единице, то есть формула размерности
основной величины совпадает с ее символом.
В соответствии с международным стандартом ИСО 31/0, размерность
величин следует обозначать знаком dim. В системе величин LMT размерность
величины Х будет:
tml
TMLX =dim
, где L, M, T – символы величин, принятых
за основные (соответственно длины, массы, времени).
Показатель размерности физической величины – показатель
степени, в которую возведена размерность основной физической
величины, входящая в размерность производной физической
величины.
¾ Показатели степени l, m, t называют показателями размерности
производной физической величины Х. Показатель размерности основной
физической величины в отношении самой себя равен единице.
Размерная физическая величина – физическая величина, в
размерности которой хотя бы одна из основных физических величин
возведена в степень, не равную нулю.
¾ Сила F в системе LMTIΘNJ является размерной величиной.
Безразмерная физическая величина – физическая величина, в
размерность которой основные физические величины входят в
степени, равной нулю.
¾ Безразмерная величина в одной системе величин может быть размерной
в другой системе. Например, электрическая постоянная
ε
0
в электростатической
системе является безразмерной величиной, а в системе величин СИ имеет
размерность
2413
0
dim ITML
−−
=
ε
.