1.6. Актуальні проблеми метрології.

Науково-технічний прогрес прямо пов'язаний з інтенсивним розвитком метрології і точних вимірювань, необхідних як для розвитку природних і точних наук, так і для створення нових технологій та вдосконалення засобів технічного контролю. Все це ставить перед метрологією низку важливих і невідкладних завдань.

У галузі одиниць вимірювань одним із важливих завдань є уніфікація їх на базі широкого впровадження Міжнародної системи одиниць (СІ). Незважаючи на універсальність цієї системи, ще багато одиниць вимірювання є позасистемними і потребують систематизації та уніфікації.

Значно підвищуються вимоги до засобів вимірювання найвищого рівня — еталонів. Точність вимірювання у промисловості у багатьох випадках наближається до граничних технічних меж. На черзі використання знань фунда­ментальних наук, атомних сталих (енергетичних переходів, випромінювань та ін.), які характеризуються високою стабільністю, для розробки нових, більш досконалих і точних еталонів, а також засобів вимірювальної техніки.

Зросли вимоги до самої системи передачі розміру одиниці фізичної величини від еталона зразковим засобам вимірювання, а від них — технічним засобам за умови найменшої втрати точності, особливо у промислових процесах. Сучасні еталони і способи передачі розміру одиниці фізичної величини мають бути бездоганними і відповідати вимогам еталона.

Невідкладним завданням є забезпечення точних вимірювань досить малих і достатньо великих значень тиску, температури, частоти, витрат та інших параметрів.

Розвиток інформаційно-вимірювальних систем на базі електронно-обчислювальних машин потребує розробки нового метрологічного забезпечення таких систем і розробки теорії вимірювання такими системами.

Актуальною сьогодні є проблема розробки інтелектуальних датчиків і на їх базі систем автоматичного контролю, прогнозування та діагностики складних технологічних процесів та наукових досліджень.

Як наукова основа вимірювальних систем метрологія повинна забезпечувати надійність, достовірність і правильність вимірювальної інформації, а також законодавчо регламентувати єдність вимірювань у державі, єдність методів і одноманітність засобів контролю за технологічними процесами і продукцією. Метрологія, узагальнюючи практич­ний досвід вимірювань, регулює розвиток вимірювальної техніки та методів вимірювань.

Одним із важливих завдань метрології є впровадження методів кваліметрії для контролю за якістю виготовлюваної продукції, особливо продукції харчових виробництв.

Розділ 2. Вимірювання фізичних величин.

2.1. Основні понятя про вимірювання.

Вимірювання є одним із важливих шляхів пізнання навколишнього середовища, зв’язків між подіями, закономірностей явищ природи.

Вимірювання — це процес експериментального знаходження значення фізичної величини дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів.

Точні й вірогідні вимірювання фізичних величин, технологічних параметрів мають ве­лике значення для науки, техніки та управління технологічними процесами.

Відповідно до стандарту ДСТУ 2681—94:

Вимірювання є відображенням вимірюваних величин, їх значень шляхом експерименту та обчислень за допомогою спеціальних технічних засобів.

Вимірювання фізичної величини полягає в співставленні будь-якої величини з однорідною величиною, прийнятою за одиницю. Тільки так можна отримати число і кількісно оцінити ту чи іншу фізичну величину.

Метрологія повинна забезпечувати єдність вимірювань фізичних величин, тому розглянемо не поняття “вимірювання” взагалі, а поняття “вимірювання фізичної величини”.

Вимірювання фізичної величини - сукупність операцій по застосуванню технічного засобу, що зберігає одиницю фізичної величини, які полягають в порівнянні (в явному або неявному вигляді) розміру вимірюваної величини з її одиницею з метою отримання значення фізичної величини (або інформації про нього) в формі, найбільш зручній для використання.

Наприклад, прикладаючи лінійку з поділками до предмета, порівнюють його розмір з одиницею довжини, що зберігається лінійкою.

Або за допомогою приладу порівнюють розмір величини, що перетворюється в переміщення покажчика (стрілки), з одиницею, яка зберігається шкалою цього приладу.

В технічній літературі, присвяченій вимірюванням або засобам вимірювань, іноді можна прочитати про вимірювання процесів або залежностей. Це невірно. Процес, як і об’єкт, виміряти не можна. Вимірюються фізичні величини, що їх характеризують. Наприклад, не можна казати: “виміряти деталь”. Слід уточнити, які саме фізичні величини, що властиві деталі, треба виміряти (довжину, діаметр, масу тощо). Це ж саме відноситься і до процесів. Так, при знаходженні залежності зміни довжини тіла від зміни температури вимірюваними величинами будуть приріст температури і видовження тіла, по значенням яких знаходиться потрібна залежність.

Число, яке виражає відношення вимірюваної величи­ни до одиниці вимірювання, називається числовим значен­ням вимірюваної величини. Воно може бути цілим або дробовим, але обов'язково абстрактним числом. Значення величини, прийняте за одиницю вимірювання, називається розміром цієї одиниці.

Якщо позначимо вимірювану фізичну величину через Q, одиницю фізичної величини - через U, а їх відношення через n, то маємо:

Q = n U (2.1)

Рівняння (2.1) називається основним рівнянням вимірювання, а n – числовим значенням вимірюваної величини.

Права частина рівняння (2.1.) називається результатом вимірювання і завжди має розмірність одиниці фізичної величини, а число n показує, скільки разів одиниця вимірювання U вміщується у вимірюваній величині Q. Тому при написанні результату вимірювання поряд з числовим зна­ченням вимірюваної величини слід ставити позначення відповідної одиниці.

Наприклад: тиск р = 10 МПа, температура Т = 300 К, довжина L — 100 м, струм I = 30 А. Цифрові значення відповідних вимірюваних величин є результатами вимірювань, а скорочені позначення при них — одиниці вимірюваних величин.

Розмір величини Q не залежить від вибору одиниці. Але числове значення n цілком визначається вибором одиниці. Якщо для виразу розміру величини Q замість одиниці U застосувати одиницю U₁ (U₁≠U), то незмінний розмір Q буде виражатися іншим значенням:

Q = n₁ U₁ , (2.2)

де (n₁ ≠ n).