в) Единство измерений

Понятие единства измерений.

А) Системы физических величин и их единиц

б) Международная система единиц (система СИ)

в) Единство измерений

а) В настоящее время широко применяются две системы единиц СИ и СГС (сантиметр, грамм, секунда). Система СГС (симметричная, гауссова) существует более 100 лет и до сих пор используется в точных науках – физике, астрономии. Однако её всё более теснит система СИ-единственная система единиц ФВ, которая принята и используется в большинстве стран мира. Это обусловлено её достоинствами и преимуществами перед другими системами единиц, к которым относятся

- универсальность, т.е. охват всех областей науки и техники;

- унификация всех областей и видов измерений;

- когерентность величин;

- возможность воспроизведения единиц с высокой точностью в соответствии с их определением;

- уменьшение числа допускаемых единиц;

- единая система образования кратных и дольных единиц, имеющих собственные наименования;

- лучшее взаимопонимание при развитии научно-технических и экономических связей между различными странами.

б)Международная система единиц измерения СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений.

Система СИ определяет семь основных и производные единицы измерения, а также набор приставок. Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц измерения и правила записи производных единиц.

В России действует ГОСТ 8.417-2002, предписывающий обязательное использование системы СИ (с 1 января 1982 года). В нем перечислены единицы измерения, приведены их русские и международные названия и установлены правила их применения. По этим правилам в международных документах и на шкалах приборов допускается использовать только международные обозначения. Во внутренних документах и публикациях можно использовать либо международные, либо русские обозначения (но не одновременно).

Основные единицы системы СИ: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В рамках системы СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, т. е. ни одна из основных единиц не может быть получена из других.

Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий, таких как умножение и деление. Некоторым из производных единиц в Системе СИ присвоены собственные названия.

Приставки можно использовать перед названиями единиц измерения; они означают, что единицу измерения нужно умножить или разделить на определенное целое число, степень числа 10. Например, приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками.

История

Система СИ основана на метрической системе мер, которая была создана французскими учеными и впервые была широко внедрена после Великой Французской революции. До введения метрической системы, единицы измерения выбирались случайно и независимо друг от друга. Поэтому пересчет из одной единицы измерения в другую был сложным. К тому же в разных местах применялись разные единицы измерения, иногда с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была стать удобной и единой системой мер и весов.

В 1799 г. были утверждены два эталона — для единицы измерения длины ( метр) и для единицы измерения веса ( килограмм).

В 1874 г. была введена система СГС, основанная на трех единицах измерения - сантиметр, грамм и секунда. Были также введены десятичные приставки от микро до мега.

В 1889 г. 1-ая Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему мер, сходную с СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, т. к. эти единицы были признаны более удобными для практического использования.

В последующем были введены базовые единицы для измерения физических величин в области электричества и оптики.

В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц (СИ)».

В 1971 г. IV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, единицу измерения количества вещества ( моль).

В настоящее время система СИ принята в качестве законной системы единиц измерения большинством стран мира и почти всегда используется в области науки (даже в тех странах, которые не приняли СИ).

Таблица 1. Основные единицы измерения СИ

Таблица 2. Единицы измерения СИ, образованные из основных единиц

Таблица 3.

Единицы измерения СИ, образованные из основных и имеющие специальное имя и символическое обозначение

Таблица 4. Внесистемные единицы измерения

Таблица 5. Приставки единиц измерения

в) Метрология как наука об измерениях имеет дело только с физическими величинами.

Что же такое измерение?

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств.

В этом определении отражены три главных признакапонятия «измерение»:

1) измерять можно свойства реально существующих объектов познания (физические величины);

2) измерение требует проведения опытов (теоретические рассуждения и расчет не могут заменить эксперимента);

3) для проведения опыта требуются специальные технические средства – средства измерений.

в) При проведении измерений необходимо обеспечить их един­ство. Под единством измеренийпонимается характеристика каче­ства измерений, заключающаяся в том, что их результаты выра­жаются в узаконенных единицах, размеры которых в установлен­ных пределах равны размерам воспроизведенных величин, а погрешности результатов измерений известны с заданной веро­ятностью и не выходят за установленные пределы. Понятие "един­ство измерений" довольно емкое. Оно охватывает важнейшие за­дачи метрологии: унификацию единиц ФВ, разработку систем вос­произведения величин и передачи их размеров рабочим средствам измерений с установленной точностью и ряд других вопросов. Единство измерений должно обеспечиваться при любой точнос­ти, необходимой науке и технике.

На достижение и поддержание на должном уровне единства измерений направлена деятельность государственных и ведомственных метрологических служб, прово­димая в соответствии с установленными правилами, требования­ми и нормами. На государственном уровне деятельность по обеспе­чению единства измерений регламентируется стандартами Госу­дарственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) или нормативными документами органов метрологической службы.

Для обеспечения единства измерений необходима тождествен­ность единиц, в которых проградуированы все существующие СИ одной и той же величины. Это достигается путем точного воспро­изведения и хранения в специализированных учреждениях уста­новленных единиц ФВ и передачи их размеров применяемым СИ.

Воспроизведение единицы физической величины— это совокуп­ность операций по материализации единицы ФВ с наивысшей точностью посредством государственного эталона или исходного образцового СИ. Различают воспроизведение основной и произ­водной единиц.

Воспроизведение основной единицы – это воспроизведение единицы путем создания фиксированной по размеру ФВ в соответствии с определением единицы. Оно осуществляется с помощью государственных первичных эталонов. Например, единица массы- 1 килограмм (точно) воспроизведена в виде платиноиридиевой гири, хранимой в международном бюро мер и весов в качестве международного эталона килограмма.

Воспроизведение производной величины – это определение значения ФВ в указанных единицах на основании косвенных измерений других величин, функционально связанной с измеряемой. Так воспроизведение единицы силы - ньютона – осуществляется на основании известного уравнения механики: F=mg, где m – масса; g – ускорение свободного падения..

Другие термины: передача размера единицы хранение единицы, эталон, неизменность, воспроизводимость, сличаемость - по ГОСТ 8.315-97, РМГ 29-99 и другой НД.