Метрология это наука о: это наука, изучающая… Метрология: практическое использование

это наука, изучающая… Метрология: практическое использование

Каждый объект в мире несет определенную информацию. Он наделен своими свойствами и характеристиками. Все эти данные необходимо изучать, измерять и сохранять. Объекты имеют определенную классификацию, а те, которые относятся к одному типу, нужно приводить к определенным стандартам и сравнивать с эталоном. Этим занимается наука под названием «метрология».

Суть, предмет и задачи

Извлечение достоверных и точных количественных данных о свойствах процессов и объектов – это суть предмета метрологии. Совокупность стандартов и средств измерений в этой области, обеспечение их рационального использования называется средствами метрологии.

По определению, метрология — это наука, изучающая способы и методы точных измерений свойств объекта: физические величины, единицы физической величины, погрешности, средства измерений.

Задачами науки являются:

• единство измерений;
• унификация величин, их узаконивание;
• разработка способов, установление точности и верности измерений;
• передача эталонных размеров и средств измерений в работу.

Происхождение термина, основные направления и требования

Исходя из того, что метрология — это наука, изучающая методы точных измерений, можно сказать, что это крайне важная отрасль в любой сфере производства и исследований. Сам термин имеет греческое происхождение. Слова μετρον и λογοξ обозначают: мера, учение, слово.

Основные направления – это теория измерений, единицы и системы физических величин, средства и методы определения точности, обеспечение единства и единообразия в измерениях, создание эталонов и образцов, передача размеров эталонных единиц от эталонов и образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.

В современном понимании метрология — это наука, изучающая частично научные направления, а частично комплексы взаимообусловленных и взаимосвязанных правил. Они соответствуют нормам и требованиям, которые нужно регламентировать и контролировать государству. Это необходимо в целях обеспечения единства измерений и единообразия средств, необходимых для этого. Таковы требования в законодательной метрологии, характер которой определяет стандартизацию определений и терминов.

Основные термины и понятия

Таким образом, метрология — это наука, изучающая различные физические явления и объекты с точки зрения измерений и стандартов. Соответственно, она, как наука, имеет определенный набор терминов и определений, установленных ГОСТом.

К таковым относятся: физическая величина, измерение, единица физической величины, единство и средства измерений, мера, измерительный прибор и преобразователь, измерительная установка и система, вспомогательное средство.

МО (метрологическое обеспечение) — это комплекс организационных, научно-технических мероприятий, а также деятельность специалистов и учреждений, нацеленных на обеспечение точности и единства измерений.

Цель МО — достижение требуемого функционирования ТУ (технических устройств).

Направления деятельности

НТО (научно-техническая основа) МО – это системы единых эталонов государственного образца физических величин, их размеров, испытаний средств измерений, включая поверку и калибровку. В обязательном порядке должна быть государственная поверка стандартных образцов, материалов и свойств. Необходимо проводить регулярную метрологическую аттестацию средств измерений, свойств материалов, предназначенных для воспроизведения единиц величин и характеризующих состав, свойства веществ. Кроме того, обязательно должна быть проверка эксплуатации и ремонта.

Тенденции развития, на которые направлено метрологическое обеспечение, – это переход к качественным измерениям с характерным набором свойств, способных обеспечить в установленный срок получение нужной точности результатов. Погрешность при этом может находиться в допустимых пределах.

Широкое и узкое понимание

Понятие МО трактуется как в широком, так и узком смысле.

В широком это:

• Теория и методы измерений, обеспечение точности, которую требует метрология, поверка единства и контроля измерений.
• Организационно-технические вопросы, нормативные документы, к которым относятся Госстандарты, МУ (методические указания), ТУ, правила для выполнения работ.

В узком смысле: надзор, касающийся применения законодательной системы, обеспечения единства, точности и передачи эталонных размеров, которые получают средства измерения. Метрология также включает в себя разработку поверочных государственных схем и надзор за их функционированием. После разработки методов измерений, уровень которых имеет наивысшую точность, создаются сами эталоны. В узком смысле МО подразумевает контроль состояния, которое имеют ведомственные средства измерения.

Метрология и ТУ

Задачи МО на разных этапах цикла жизни технического устройства включают в себя:

• исследование и изучение характеристик с различными параметрами ТУ с целью определения требований по качеству, объему и номенклатуре проводимых измерений, наряду с контролем;
• выбор серийных средств для измерения с контролем. Если нет подходящего, то технолог или конструктор выдает задание на разработку новых средств по заданным параметрам;
• калибровку, поверку, номенклатурный анализ ТП (технологических процессов), установление метрологических характеристик средств и обеспечение их серийного производства, а также своевременное обновление;
• совершенствование методик и проведение метрологической экспертизы.

Как видно, практическая деятельность, которую подразумевает техническая метрология, охватывает очень широкий круг вопросов. Конечная цель всего этого – создание эталонных образцов для работы с разными объектами, физическими явлениями и величинами.

Некоторые понятия

Что же подразумевается под физической величиной? Это свойство, являющееся общим в качественном отношении для многих физических объектов, а в количественном – индивидуальным для каждого из них.

Под измерением подразумевается поиск значения физической величины путем опытов с использованием специальных технических средств. Другими словами, измерение – это экспериментальный процесс сравнения данной физической величины с однородной, значение которой принято за узаконенную единицу.

Средства измерений — это прежде всего технические специальные средства, которые используют при измерениях. Они имеют свойства, нормированные для метрологии. По назначению бывают разные: от мер до измерительных систем.

Управление

Научные государственные центры метрологии являются держателями таких единиц физических величин, необходимых в качестве вспомогательного аппарата при изучении разных природных объектов.

Единство измерений подразумевает выражение результатов измерений в тех самых узаконенных единицах с учетом погрешности заданной вероятности.

Комплексы метрологических стандартов зависят от сферы деятельности и формы руководства. Это может быть Международная, Государственная и Национальная стандартизация.

Региональное управление метрологии ведет деятельность в поле одного экономического, политического или географического региона мира. Например, Центральная и Восточная Европа. Задачи региональных центров аналогичны всем задачам метрологических служб: создание и аттестация эталонов, изготовление соответствующих средств, проверка измерений.

Государственные органы власти проводят государственную стандартизацию и разрабатывают перспективные планы в этой области.

Национальная стандартизация тоже проводится в масштабе государства, но органы власти не ведут прямого влияния и руководства.

Специальные международные организации осуществляют международную стандартизацию. Они создаются на базе нескольких стран с целью решения совместных вопросов в торговой и производственной сфере. Стандартом являются основные нормативные, технические документы и ТУ.

Все нормативные документы утверждаются уполномоченными органами. В ТУ изложены конкретные требования к продукту.

это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства, способах достижения требуемой точности (такое определение дает гост 16263-70).

Измерения являются
важным элементов в познании природы.
Естественные науки именуются точными
благодаря измерениям, позволяющим
определять количественные соотношения
и находить законы природы. Например,
повышение прецизионности измерения
плотности воды привело в 1932 году к
открытию тяжелого изотопа водорода —
дейтерия, ничтожное содержание которого
в обычной воде увеличивает ее плотность.
Другой характерной чертой в измерениях
является расширение диапазонов измерения
величин. Если 50 лет назад имелась
практическая необходимость измерить
температуру до 10.000^оС
и давление от 10^-3
до 10⁹
Па, то в настоящее время в связи с
освоением космоса, плазмы, созданием
новых материалов и т.д. требуется измерять
температуру до сотен миллионов градусов
и давление от 10^-14
до 10¹⁰
Па и выше. Большое разнообразие явлений
определяет широкий круг величин,
подлежащих измерению. Если в конце ХVШ
века при установлении метрической
системы мер существовала необходимость
лишь в измерениях длины, площади, объема,
вместимости и веса, то в настоящее время
круг величин, подлежащих измерению,
значительно расширился. Он включает в
себя механические, тепловые, электрические,
световые и другие величины [2].

В 1790 г. Учредительное
собрание Франции приняло декрет о
реформе системы мер
и поручило Парижской академии наук
разработать соответствующие предложения.
Комиссия, руководимая Лагранжем,
рекомендовала десятичное подразделение
кратных и дольных единиц. Другая комиссия,
в состав которой входил Лаплас, предложила
принять в качестве единицы длины одну
сорокамиллионную часть земного меридиана.
На основе этой единственной единицы —
метра- строилась вся система, получившая
название метрической. Метрическая
система с самого начала была задумана
как международная.

В развитии
отечественной метрологии за последние
200 лет можно выделить несколько этапов.
Первый этап охватывает почти весь 19 в..
Этот период характерен централизацией
метрологической деятельности и началом
широкого участия русских ученых в работе
международных метрологических
организаций. По предложению петербургских
академиков Б.С. Якоби, Г.И. Вильда и О.В.
Струве и в результате последующей работы
ученых разных стран была подготовлена
и в 1875 г подписана Метрическая конвенция.
Она стала основой международного
научного сотрудничества, способствовала
унификации мер и расширению метрологической
деятельности в национальном и международном
масштабах. Следующий этап в развитии
отечественной метрологии связан с
именем Д.И. Менделеева (1892-1917 гг..). он
создал Главную палату мер и весов — одно
из первых в мире научно-исследовательских
учреждений метрологического профиля.
Под руководством Д.И. Менделеева была
проведена работа по созданию российской
системы эталонов и их сличению с
английскими и метрическими мерами,
начала создаваться государственная
метрологическая служба, реализована
широкая программа научных исследований
в области метрологии. Но даже ему не
удалось внедрить в России метрическую
систему. Она применялась в стране
факультативно, наряду со старой российской
и британской (дюймовой) системами [2].

Введение метрической
системы знаменует собой начало следующего,
третьего, этапа в развитии отечественной
метрологии. Главным его содержанием
является переход к государственной
метрологической деятельности.
Отличительной особенностью четвертого
этапа является усиление метрологической
деятельности в стране, повсеместное
внедрение стандартизации как главной
организационно-правовой формы обеспечения
единства измерений.

Появление квалиметрии
— раздела метрологии, посвященного
проблемам измерения качества продукции,
стимулировало распространение идей и
методов этой науки на область измерения
нефизических величин. Оно ознаменовало
начало пятого. современного, этапа
развития метрологии. В настоящее время
измерения применяются в экономике,
психологии, социологии и многих других
гуманитарных науках. Практически не
осталось областей человеческой
деятельности, где применение измерений
для получения достоверной количественной
информации не оказало бы существенного
влияния на их развитие [2].

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ
МЕТРОЛОГИИ:

— единицы физических
величин и их системы,

— общая теория
измерений,

— методы
и средства
измерений,

— методы определения
точности измерений,

— основы обеспечения
единства измерений и единообразия
средств измерений,

— эталоны
и образцовые средства измерений,

— методы передачи
размеров единиц от эталонов или образцовых
средств измерений рабочим средствам
измерений.

ФУНКЦИИ МЕТРОЛОГИИ

1.

1. Учет процессов по
   всем возможным параметрам.

2. Активный контроль
   процесса производства.

3. Пассивный контроль
   по результатам производства.

2.

1. Правильный выбор
   показателей (параметров).

2. Определение
   диапазона изменений параметра.

3. Определение
   диапазона погрешностей и оптимального
   значения параметра.

СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ
ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Физическая
величина —
свойство, присущее в качественном
отношении объектам (а также процессам,
физическим системам и их состояниям),
но в количественном отношении
индивидуальное для объекта.

Значение физической
величины —
это численное выражение ее количественного
содержания в принятых единицах .

Система физических
величин — совокупность
физических величин, связанных между
собой зависимостями.

Основная физическая
величина –
физическая величина, которая входит в
систему, но условно принимается
независимой от нее.

Производные
физические величины
определяются через основные величины
системы.
Например,
скорость определяется уравнением
=dl/dt,
куда входят основные величины длина и
время.

Основные
единицы
— единицы основных физических величин
(выбираются
произвольно).

Производные
единицы —
единицы производных физических величин
(образуются по определяющим эти величины
уравнениям из других единиц данной
системы).

Дополнительные
единицы. Единица
плоского угла – радиан [рад, rad]. Единица
пространственного угла – стерадиан
[ср, sr]. Стерадиан – единица пространственного
(телесного угла). Вершина угла в центре
сферы, при этом сторона условного
квадрата на поверхности сферы равна
радиусу сферы.

Когерентная
производная единица физической величины
– наиболее простое выражение зависимости
(с минимумом переводных коэффициентов).

ПРИНЦИП ГАУССА:
1. Всегда можно создать систему физических
величин если известны соотношения между
ними. 2. Выбор основных физических величин
производится на основе конвенционализма
(на основе достижений науки и техники).
3. Должно быть минимум основных физических
величин и максимум производных величин
(в системе СИ 7 основных и 13 производных
физических величин, а у Гаусса 3 — длина,
масса, время).

Гауссом была
разработана система единиц, названная
им абсолютной, с основными единицами —
миллиметр, миллиграмм, секунда. В
дальнейшем возникали все новые системы,
пока в 1960 году Генеральная конференция
по мерам и весам не приняла Международную
систему единиц физических величин,
получившую у нас в стране сокращенное
название СИ
(от начальных букв SI в словах Systeme
Internationale) и обязательную в нашей стране
с 1 января 1980 года [2].

Основными единицами
Международной системы являются: метр,
килограмм, секунда, ампер, кельвин,
кандела (единица силы света), моль.
Дополнительные единицы: радиан, стерадиан.

Кратные и дольные
единицы выбирают обычно таким образом,
чтобы числовое значение величины
находилось в диапазоне от 0,1 до 1000 и их
образуют с помощью множителей и приставок
10¹⁸
— экса (Э), 10¹²
— тера (Т), 10⁹
-гига (Г), 10⁶
— мега (М), 10³
— кило (к), 10²
-гекто (г), 10¹
дека (да), 10^-1
-деци (д), 10^-2
-санти (с), 10^-3
-милли (м), 10^-6
-микро (мк), 10^-9
— нано (н), 10^-12
— пико (п), 10^-15
-фемто (ф), 10^-18
— атто (а).

Правила написания
обозначений единиц СИ регламентированы
(ГОСТ 8.417-81).

О метрологии

Toggle Nav

Помогая измерять мир

Наука об измерениях

«Метрология» — наука об измерениях. Это довольно громкое заявление, если подумать. Можно измерять все, что угодно, например вес, объем, расход жидкости, давление, звук, электрические сигналы и так далее. Но мы специализируемся на измерении физических размеров, которые выявляют такие вещи, как форма, конфигурация и расположение компонентов относительно друг друга. Наша специализация, на самом деле, Портативная метрология больших объемов . Это очень специфическая (и интересная) область метрологии, где мы измеряем объекты, которые слишком велики, чтобы их можно было отправить в калибровочную лабораторию для измерения (например, крыло самолета, ускоритель частиц, фюзеляж ракеты или турбину, установленную на плотине гидроэлектростанции). ). Однако эти вещи часто требуют очень точных измерений с низким допуском . Итак, наша область специализации — помогать промышленности измерять очень большие объекты с очень малыми допусками, когда эти объекты слишком трудно перемещать.

Brunson обслуживает две взаимосвязанные, но разные области метрологии — Трехмерные измерения и Выравнивание . Давайте кратко рассмотрим эти две области. Цель обоих состоит в том, чтобы помочь в строительстве, осмотре и обслуживании довольно больших сооружений. Большинство проблем промышленной метрологии можно разделить на одну из этих двух областей. И, как и следовало ожидать, есть также несколько мест, где они пересекаются.

Трехмерное измерение

Трехмерное измерение, по крайней мере, в мире портативной промышленной метрологии больших объемов, включает характеристику поверхности объекта или других специфических особенностей с целью анализа его формы или положения в трехмерном пространстве путем захвата массива трехмерных данных. точки, определяющие этот объект. Это, конечно, означает, что мы преобразуем физические атрибуты объекта в точки данных x, y и z, используя какое-то измерительное устройство. Эти точки данных x, y, z могут представлять все виды вещей в реальном мире. Возможно, есть несколько точек, представляющих расположение отверстий, или, возможно, целое облако точек, представляющих сложную геометрическую поверхность.

Проведение физических 3D-измерений за последние несколько лет стало намного проще благодаря развитию таких технологий, как лазеры слежения, лазерные сканеры, световые радары, «руки» для измерения координат, внутренняя GPS, фотограмметрия и многие другие. Программные инструменты, использующие эти технологии, способны собирать точки трехмерных данных, число которых иногда исчисляется тысячами или миллионами, и выполнять сложный анализ собранных данных.

Вот несколько реальных примеров проблем с трехмерными измерениями:

• У вас есть робот, который собирается сварить для вас изделие. Вам нужно запрограммировать его перемещение в ряд точных мест, которые вам дали дизайнеры продукта, и убедиться, что он действительно перемещается в эти заданные положения.
• Вы строите спутниковую параболическую антенну. Теперь, когда это сделано, вам нужно знать, насколько это действительно близко к истинному параболоиду.
• Вы строите крыло самолета с уникальными составными кривыми на поверхности, а также различными точками крепления моторам, закрылками и соединениями с фюзеляжем. Вам нужно знать, соответствуют ли кривые «как спроектировано» и соответствуют ли они файлам проекта САПР. Вы также должны знать, все ли точки крепления находятся в нужном месте.
• У вас есть приспособление неправильной формы, предназначенное для удержания продукта и предоставления контрольных точек для измерений во время операций сборки и проверки. Вам нужно убедиться, что эти контрольные точки находятся в нужном месте. Более того, вы хотели бы избавиться от приспособления и построить деталь вообще без дорогостоящего физического приспособления, «удаленно» проверив расположение всех важных функций вашего продукта.

Инструменты и методы трехмерных измерений часто являются единственным вариантом при работе с множеством объектов произвольной формы и характеристик.

Каждый день промышленность сталкивается практически с тысячами подобных проблем. Но все они решаются одинаково — путем определения уникальных требований к измерениям, применения правильной технологии измерения и анализа полученных данных.

Технологии трехмерных измерений способны фиксировать тысячи точек данных, все в трех измерениях, которые затем используются для характеристики искривленных поверхностей, плоскостей, осей или точек в пространстве, которые важны — независимо от ориентации. Затем используется программное обеспечение для извлечения желаемых ответов, связывания захваченных «облаков» 3D-данных с моделями САПР или другими известными требованиями, сравнения параметров сопрягаемых компонентов, даже если они нигде не находятся близко друг к другу, помогая определить параметры объекта в процессе сборки. (реверс-инжиниринг) и так далее.

Таким образом, мы видим, что измерение заключается в захвате трехмерных точек данных, часто в большом количестве, часто на объектах странной формы или изогнутых, а затем анализе этих точек данных с помощью программного обеспечения, чтобы узнать ответы о размере объекта, положении, ориентации или форма.

Выравнивание

Выравнивание включает оценку геометрической ориентации различных компонентов системы путем захвата одно- или двухмерных точек данных, связанных с положением этих компонентов.

 Вот несколько реальных примеров проблем соосности:

• Длинный приводной вал поддерживается несколькими шейками подшипников. Вал заменяется, и вам нужно знать, все ли опорные точки находятся точно на прямой линии.
• У вас есть печатный станок с несколькими валами, все из которых должны быть параллельны. Чем ближе они к параллельности, тем быстрее вы сможете запустить свою машину и тем точнее будет совмещение печати. Вам нужно оценить, не параллельны ли валки и насколько.
• У вас длинный ствол, и вы хотите знать, прямой ли он внутри.
• Вы хотите знать, прямые ли направляющие токарного станка, правильно ли вращается шпиндель и параллельна ли ось шпинделя направляющим или нет.

Инструменты и методы центровки часто являются лучшим решением, когда необходимо оценить положение компонента относительно прямых линий и плоскостей .

Эти проблемы выравнивания больше подходят для применения оптического инструментального оборудования. Сюда входят такие инструменты, как проходы, нивелиры, юстировочные телескопы и теодолиты, а также десятки аксессуаров, предназначенных для контроля положения каждого инструмента и обеспечения обратной связи относительно ориентации и местоположения рассматриваемого объекта. Принципы измерения в выравнивании относятся к созданию и контролю ортогонального пространства измерения. Оптические инструменты оптимизированы для облегчения этой задачи благодаря встроенным возможностям коллимации, поворота под прямым углом и оценки отклонений в двух измерениях от абсолютно прямой линии.

Одно из важных различий между 3D-измерением и выравниванием заключается в том, что все измерения, выполняемые с помощью оптических инструментов, являются 1- или 2-мерными. Кроме того, они практически всегда берутся относительно какого-либо эталона, а не как абсолютное измерение. Геометрические принципы, используемые для построения измерительного пространства, просты и легки для понимания, а потому очень гибки. То есть один и тот же набор оборудования легко использовать для выполнения ряда различных работ по центровке.

Таким образом, мы можем видеть, что выравнивание заключается в выполнении одно- или двухмерных относительных измерений, а не в трехмерных точках данных, а затем в анализе этих измерений для оценки взаимосвязи различных компонентов в отношении геометрических конструкций прямоугольности, плоскостности, уровень, прямолинейность, параллельность и отвес.

Узнайте больше об оптических инструментах

Роль Brunson в метрологии

Напомним (и, возможно, упрощая), трехмерное измерение — это процесс, который вы использовали бы для определения того, как форма, размер и особенности различных яблок соотносятся с любое одно желаемое или стандартное яблоко. Выравнивание — это процесс, который вы использовали бы, чтобы узнать, все ли яблоки лежат на прямой линии. Конечно, между этими двумя методологиями есть определенное совпадение — бывают случаи, когда к реальным проблемам можно подойти с любого направления с очень удовлетворительными результатами. Брансон играет роль в обоих этих метрологических процессах.

Мы производим ряд продуктов, упрощающих и повышающих точность трехмерных измерений, в том числе широкий выбор штативов для инструментов, мишеней, держателей мишеней, масштабных линеек, артефактов калибровки, OEM-продуктов под частными торговыми марками и продуктов, разработанных по индивидуальному заказу для конкретных клиентов. Приложения. Эти продукты предназначены для работы с лазерными сканерами, трекерами, фотограмметрическими инструментами, «руками» для измерения координат и многими другими доступными 3D-инструментами.

А для тех, кто занимается выравниванием, мы производим и продаем комплексное решение для выравнивания, состоящее из оптического оборудования и принадлежностей, обучения и выездных услуг, предназначенных для того, чтобы сделать ваши работы по выравниванию проще и точнее.

Поэтому мы можем сказать, что мы…  «Помогаем измерять мир»

Что изучает метрология?А) Изучение притока людей в мегаполис.Б) Изучение земной атмосферы В) Наука измерения D) Изучение метеоров

Ответ

Проверено

219.9k+ просмотров

Подсказка: Область науки, которая занимается изучением измерений, называется метрологией. Искусство метрологии регулируется семью основными единицами и производными единицами. Все физические величины требуют количественного определения, чтобы их можно было точно проанализировать.

Пошаговое решение
Метрология — это научное исследование измерений. Метрология делится на три основных перекрывающихся вида деятельности. Во-первых, это определение единиц измерения, во-вторых, реализация этих единиц измерения на практике, и, наконец, прослеживаемость, которая связывает измерения, сделанные на практике, с эталонными стандартами. Эти перекрывающиеся действия используются в той или иной степени тремя основными подполями метрологии. Подотраслями являются научная или фундаментальная метрология, которая связана с установлением единиц измерения, прикладная, техническая или промышленная метрология, применение измерений к производственным и другим процессам в обществе, и законодательная метрология, которая охватывает регулирование и установленные законом требования к средствам измерений и методам измерений.

Научная метрология занимается установлением единиц измерения, разработкой новых методов измерения, реализацией эталонов и передачей прослеживаемости от этих эталонов пользователям в обществе. Этот тип метрологии считается высшим уровнем метрологии, который стремится к наивысшей степени точности

Прикладная, техническая или промышленная метрология касается применения измерений к производственным и другим процессам и их использования в обществе, обеспечивая пригодность измерений приборы, их калибровка и контроль качества.