Лекция № 1
ТЕМА ЛЕКЦИИ
Основные понятия метрологии, физические величины, шкалы.
Цель лекции – ознакомить слушателей с целями и задачами дисциплины, нацелить на корректное применение узаконенных на территории РФ единиц физических величин, изучить шкалы физических величин и измерений.
План лекции:
1. Цели и задачи дисциплины.
1.1. Определения метрологии, стандартизации и сертификации
1.2. Цели, задачи и план прохождения дисциплины.
2. Физические величины(ФВ) и их единицы
2.1. Общие понятия и определения.
2.2. Системы единиц ФВ (СИ).
3. Шкалы физических величин и измерений.
3.1. Шкалы физических величин.
3.2. Шкалы измерений.
Рекомендуемая литература
1. А.Г. Сергеев, М.В. Латышев, В.В. Терегеря. Метрология, стандартизация и сертификация. Стр. 13-37.
2. А.С. Сигов, В.И. Нефедов. Метрология, стандартизация и технические измерения. Стр. 14-41
1.
На первой лекции не будет лишним напомнить учащимся о правилах поведения, организационных моментах, связанных с контролем присутствия и периодическим контролем знаний.
Тема лекции дается под запись, цель проговаривается.
Вступительное слово
Ежесекундно при выработке, передаче и потреблении электрической энергии происходят миллионы измерений параметров различных физических объектов. Измерение - сложный процесс, включающий в себя взаимодействие ряда структурных элементов - измерительной задачи, объекта измерения, принципов, методов и средств измерения, его модели, условий измерения, наблюдателя, результата и погрешности измерения. Сам процесс измерения состоит из ряда последовательных этапов, включающих в себя постановку измерительной задачи, планирование измерительного эксперимента, непосредственно измерительный эксперимент, обработку экспериментальных данных, завершаемую анализом и интерпретацией полученных результатов, а также записью результата в соответствии с установленной формой представления. Грамотное и сознательное выполнение всех этапов измерения является залогом сведения к минимуму ошибочных выводов, сделанных по результатам измерений, и принятия решений, не приводящих к материальным и моральным потерям.
Особенно ответственные решения приходится принимать в ряде областей человеческой деятельности, связанных с повышенной опасностью, к которым смело можно отнести и энергетику. Поэтому умение правильно проводить разнообразные измерения для инженера-энергетика трудно переоценить.
Основная часть
1. Цели и задачи дисциплины.
1.1. Определения метрологии, стандартизации и сертификации
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Стандартизация (в соответствии с законом «О техническом регулировании» - это деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышение конкурентоспособности продукции, работ или услуг.
Сертификация – форма осуществляемого органом по сертификации подтверждения соответствия объектов требованиям технических регламентов, положениям стандартов или условиям договоров.
1.2. Цели, задачи и план прохождения дисциплины.
Дисциплина «Метрология, стандартизация и сертификация» является одной из базовых общепрофессиональных дисциплин, служит общетехнической подготовке студентов и создает теоретическую базу для изучения последующих специальных дисциплин, связанных с контролем, управлением и автоматизацией технологических процессов, производством и передачей электроэнергии, электроснабжением и электрооборудованием соответствующих отраслей.
Цели дисциплины: изучение существующих видов и методов измерений, погрешностей измерений и способов их уменьшения, обработки результатов измерений; получение основных сведений об устройстве и принципе действия различных средств измерений; приобретение определенных навыков практического использования средств измерений и теоретического расчета погрешностей; ознакомление с основами обеспечения единства измерений, целями и задачами стандартизации и сертификации.
Задачи дисциплины:
- знать виды и методы измерений, основы обеспечения единства измерений, причины возникновения, классификацию и способы выражения погрешности измерения, характеристики средств измерений, методику и способы обработки результатов наблюдений, способы повышения точности измерений, методы исключения систематической погрешности;
- знать классификацию средств измерений, характеристики случайных сигналов, принцип действия и свойства средств измерения прямого и уравновешивающего преобразования, содержание терминов: цифровой измерительный прибор, аналоговый измерительный прибор, мера, измерительный преобразователь, квантование по уровню, дискретизация по времени, детерминированный, случайный, стационарный, эргодический сигнал, среднее, средневыпрямленное, действующее значение тока и напряжения, коэффициент формы, коэффициент амплитуды;
- знать цели, задачи и правовые основы стандартизации, виды стандартов, цели и объекты сертификации на международном, региональном и национальном уровнях, схемы и системы сертификации, правила и порядок проведения сертификации;
- иметь представление о государственной системе и международной организации стандартизации, органах по сертификации и испытательных лабораториях, структуре и функциях метрологической службы, обязательной и добровольной сертификации, сертификации услуг и системах качества;
- уметь проводить расчет предельной погрешности, определяемой классом точности средств измерений, погрешности косвенных измерений, методической погрешности, вызванной внутренним сопротивлением электроизмерительного прибора, доверительных интервалов и вероятностей при различных начальных условиях.
План прохождения дисциплины включает:
- лекции - 16 часов;
- практические занятия 16 часов;
-дифференцированный зачет.
2. Физические величины (ФВ) и их единицы
2.1. Общие понятия и определения.
Исходным элементом любого измерения является его цель. Целью измерений является нахождение значений физической величины - оценки ее в принятых единицах с заданной точностью в определенных условиях.
Физическая величина – одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном индивидуальное для каждого из них.
Единица величины - фиксированное значение величины, которое принято за единицу такой величины и применяется для количественного выражения однородных с ней величин;
Внесистемная единица величины - единица величины, не входящая в принятую систему единиц;
Когерентная единица величины - производная единица величины, которая представляет собой произведение основных единиц, возведенных в степень, с коэффициентом пропорциональности, равным 1;
Логарифмическая единица величины - логарифм безразмерного отношения величины к одноименной величине, принимаемой за исходную;
Международная система единиц (СИ) - система единиц, основанная на Международной системе величин.
2.2. Системы единиц ФВ (СИ).
Система единиц величин СИ - совокупность основных и производных единиц СИ, их десятичных кратных и дольных единиц, а также правил их использования;
Основная величина - величина, условно принятая в качестве независимой от других величин Международной системы величин;
Основная единица СИ - единица основной величины в Международной системе единиц (СИ);
Относительная величина - безразмерное отношение величины к одноименной величине, принимаемой за исходную;
Производная величина - величина, определенная через основные величины системы;
Производная единица СИ - единица производной величины Международной системы единиц (СИ);
Основные величины и единицы
| Величина | Единица | |||
| Наименование | Размерность | Наименование | Обозначение | |
| Международное | Русское | |||
| Длина | L | Метр | m | м |
| Масса | M | Килограмм | kg | кг |
| Время | T | Секунда | s | с |
| Сила электрического тока | I | Ампер | A | А |
| Термодинамическая температура | θ | Кельвин | K | К |
| Количество вещества | N | Моль | mol | моль |
| Сила света | J | Кандела | cd | кд |
метр - длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени
1/299 792 458 секунды (XVII Генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ), 1983.
килограмм - единица массы, равная массе международного прототипа килограмма (I ГКМВ, 1889 год, и III ГКМВ, 1901 год).
секунда - время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного
состояния атома цезия-133 (XIII ГКМВ, 1967 год, Резолюция 1).
ампер - сила неизменяющегося тока, который сила электрического при прохождении по двум параллельным тока прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного
сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр -7 силу взаимодействия, равную 2·10 ньютона (Международный Комитет мер и весов, 1946 год,
моль - количество вещества системы, вещества содержащей столько же труктурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12массой 0,012 килограмма. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами
частиц (XIV ГКМВ, 1971 год, Резолюция 3).
кельвин - единица термодинамической температура температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды (XIII ГКМВ, 1967 год, Резолюция 4)
кандела - сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое 12 излучение частотой 540·10 герц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 ватт на стерадиан (XVI ГКМВ, 1979 год, Резолюция 3).