Московский государственный университет печати

Козлов М.Г.


         

Метрология и стандартизация

Учебник


Козлов М.Г.
Метрология и стандартизация
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление

Предисловие

Часть I. МЕТРОЛОГИЯ

1.

Введение в метрологию

1.1.

Исторические аспекты метрологии

1.2.

Основные понятия и категории метрологии

1.3.

Принципы построения систем единиц физических величин

1.4.

Воспроизведение и передача размера единиц физических величин. Эталоны и образцовые средства измерения

1.5.

Измерительные приборы и установки

1.6.

Меры в метрологии и измерительной технике. Поверка средств измерений

1.7.

Физические константы и стандартные справочные данные

1.8.

Стандартизация в обеспечении единства измерений. Метрологический словарь

2.

Основы построение систем единиц физических величин

2.1.

Системы единиц физических величин

2.2.

Формулы размерности

2.3.

Основные единицы системы СИ

2.4.

Единица длины системы СИ - метр

2.5.

Единица времени системы СИ - секунда

2.6.

Единица температуры системы СИ - Кельвин

2.7.

Единица силы электрического тока системы СИ - Ампера

2.8.

Реализация основной единицы системы СИ - единицы силы света - канделы

2.9.

Единица массы системы СИ - килограмм

2.10.

Единица количества вещества системы СИ - моль

3.

Оценка погрешностей результатов измерения

3.1.

Введение

3.2.

Систематические погрешности

3.3.

Случайные погрешности измерений

Часть II. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

4.

Введение в измерительную технику

5.

Измерения механических величин

5.1.

Линейные измерения

5.2.

Измерения шероховатости

5.3.

Измерения твердости

5.4.

Измерения давления

5.5.

Измерения массы и силы

5.6.

Измерения вязкости

5.7.

Измерение плотности

6.

Измерения температуры

6.1.

Методы измерения температуры

6.2.

Контактные термометры

6.3.

Неконтактные термометры

7.

Электрические и магнитные измерения

7.1.

Измерения электрических величин

7.2.

Принципы, лежащие в основе магнитных измерений

7.3.

Магнитные преобразователи

7.4.

Приборы для измерения параметров магнитных полей

7.5.

Квантовые магнитометрические и гальваномагнитные приборы

7.6.

Индукционные магнитометрические приборы

8.

Оптические измерения

8.1.

Общие положения

8.2.

Фотометрические приборы

8.3.

Спектральные измерительные приборы

8.4.

Фильтровые спектральные приборы

8.5.

Интерференционные спектральные приборы

9.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

9.1.

Особенности измерения состава веществ и материалов

9.2.

Измерения влажности веществ и материалов

9.3.

Анализ состава газовых смесей

9.4.

Измерения состава жидкостей и твердых тел

9.5.

Метрологическое обеспечение физико-химических измерений

Часть III. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

10.

Организационные и методические основы метрологии и стандартизации

10.1.

Введение

10.2.

Правовые основы метрологии и стандартизации

10.3.

Международные организации по стандартизации и метрологии

10.4.

Структура и функции органов Госстандарта РФ

10.5.

Государственные службы по метрологии и стандартизации РФ

10.6.

Функции метрологических служб предприятий и учреждений, являющихся юридическими лицами

11.

Основные положения государственной службы стандартизации РФ

11.1.

Научная база стандартизации РФ

11.2.

Органы и службы систем стандартизации РФ

11.3.

Характеристика стандартов разных категорий

11.4.

Каталоги и классификаторы продукции как объект стандартизации. Стандартизация услуг

12.

Сертификация измерительной техники

12.1.

Основные цели и задачи сертификации

12.2.

Термины и определения, специфические для cертификации

12.3.

12.3. Системы и схемы сертификации

12.4.

Обязательная и добровольная сертификация

12.5.

Правила и порядок проведения сертификации

12.6.

Аккредитация органов по сертификации

12.7.

Сертификация услуг

Заключение

Приложения

Указатели
12   именной указатель
583   предметный указатель
145   указатель иллюстраций

Формула размерности Формулой размерности называется математическое выражение, показывающее, во сколько раз изменится производная единица при определенных изменениях основных единиц. Для ознакомления с построением формул размерности полезно вначале рассмотреть случай, когда различные системы используют одни и те же основные величины и одни и те же определяющие соотношения. Такими системами, например, являются системы СГС и СИ, в которых для механических величин основными выбраны масса, длина и время. Эти системы отличаются только размером основных механических единиц.

Если с изменением Единица физической величины основнаяосновной единицы в n раз Единица физической величины производнаяпроизводная единиц и изменяется в nP раз, то говорят, что данная производная единица обладает размерностью р относительно основной единицы.

Простейший пример: размерность площади или объема для тех систем единиц, где основной является единица длины. Размерность площади равна двум, размерность объема - трем, т. к.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(2.1)

В более сложных случаях, если единица некоторой величины А имеет размерность р, q и r относительно единиц длины, массы и времени, то формула размерности записывается в виде:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где символы L, М и Т представляют собой обобщенные обозначения единиц длины, массы и силы без конкретного указания размера единиц. Это означает, что если каждую из основных единиц увеличить в 10 раз, то производная единица увеличивается в10pqr раз.

Может оказаться, что размер производной единицы не зависит ни от одной из основных единиц. В этом случае говорят, что производная единица безразмерна или обладает нулевой размерностью. При любом выборе основных единиц Формула размерности формула размерности представляет собой одночлен, составленный из символов основных единиц, причем эти степени могут быть положительными, отрицательными, целыми или дробными.

При образовании формул размерности пользоваться следующими теоремами:

Теорема 1. Если числовое значение величины С равно произведению числовых значений величин А и В, то размерность С равна произведению размерностей А и В, т. е.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(2.2)

Теорема 2. Если числовое значение величины С равно отношению числовых значений А и В, то размерность С равна отношению размерностей А и В, т. е.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(2.3)

Теорема 3. Если числовое значение величины С равно степени n числового значения величины А, то размерность С равна степени n размерности А, т. е.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(2.4)

Доказательства этих теорем очень просты, что можно проиллюстрировать доказательством первой из них.

Пусть числовое значение С равно произведению числовых значений А и В. При измерении их единицами c1, a1 и b1 имеем

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(2.5)

где C1 = С/c1; A1 = А/a1; в, = в/b1.

Соответственно при измерении техже величин единицами c2, a2 и b2

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(2.6)

где C2 = С/c2; A2 = А/a2; B2 = В/b2.

Из сопоставления С, А и В, выраженных разными единицами, получаем:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(2.7)

Если теперь

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(2.8)

и

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(2.9)

то

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(2.10)

что и требовалось доказать.

Аналогично нетрудно доказать и другие две теоремы. Важно отметить, что размерность не зависит от наличия или отсутствия в построении производной единицы постоянных безразмерных множителей или безразмерных величин. Это означает, например, что размерность площади квадрата

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(2.11)

и площади круга

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(2.12)

будут одинаковыми, поскольку коэффициент <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
не зависит от размера основных единиц.

В заключение рассмотрения понятий размерности рассмотрим, какие изменения в формулах размерности произойдут при разном выборе основных единиц. Очевидно, что в этом случае в формулах размерности будут стоять совсем другие выражения, поскольку связь производных единиц, например в механике, существенно изменится при замене основной единицы массы на основную единицу силы. Например, обозначая размерность основной единицы системы МКГСС-силы символом F получим размерность массы:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(2.13)

Размерность энергии в системе МКГСС будет

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(2.14)

Из этого выражения сразу становится понятной привлекательность системы МКГСС для механических расчетов, поскольку энергия столь просто за висит от основных единиц - силы и длины.

В заключение раздела, посвященному обзору различных систем единиц, упомянем, что размерность производных единиц не зависит от определения размера производной единицы. Например, если выражать площади плоских фигур в квадратных метрах, когда единицей площади выбирается площадь квадрата со стороной равной единице длины, а затем выразить ту же площадь в «круглых» метрах, т. е. единицу площади определить как площадь круга с диаметром, равным единице длины, то размерность площади при таком переопределении не изменится и будет равна <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

Как указывалось выше, в систему СИ включено семь основных, т. е. выбранных произвольно, едини ц физических величин. Эти единицы и их обозначения приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Основные единицы международной системы СИ

Величина Единицы СИ
Наименование Размерность Наименование единицы 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

Основным единицам Международная система СИсистемы СИ были даны соответствующие определения. Рассмотрим более подробно каждую из этих единиц с пояснениями так называемой реализации, т. е. основных принципов независимого их воспроизведения в международных эталонах.

© Центр дистанционного образования МГУП