Эталоны единиц физических величин. Основные положения. ГОСТ 8.057-80 ГСИ

Федеральное  агентство по образованию РФ

 

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального  образования

Уфимский  государственный нефтяной

Технический университет

Кафедра «Транспорт и  хранение нефти»

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

на тему «Эталоны единиц физических величин. Основные положения. ГОСТ 8.057-80 ГСИ»

По дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»

КЛУШ. 074 000. О18 ПЗ

 

 

 

 

 

Выполнил: студент группы

 

Проверил: к.т.н., преподаватель                                                  Куприянов В.М.

 

 

 

 

 

Уфа 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

 

ВВЕДЕНИЕ                                                                                                            3

1 ВИДЫ ЭТАЛОНОВ                                                                                             4

2 ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ  ВЕЛИЧИН                                                           8

3 ТРЕБОВАНИЯ К СОЗДАНИЮ, ХРАНЕНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ                                              ЭТАЛОНОВ                                                                                                           11

ВЫВОДЫ                                                                                                              12

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ                                           13

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Цель реферата - рассмотреть эталоны единиц физических величин.

Задачи реферата:

1. изучить виды эталонов;
2. освоить понятие единицы физической величины;
3. рассмотреть основные положения ГОСТ 8.057-80 ГСИ.

В физике и технике единицы измерения (единицы физических величин, единицы величин) используются для стандартизованного представления результатов измерений. Численное значение физической величины представляется как отношение измеренного значения к некоторому стандартному значению, которое и является единицей измерения. Число с указанием единицы измерения называется именованным.

Для обеспечения единства измерений необходима тождественность  единиц, в которых проградуированы  все средства измерения одной  и той же физической величины. Это достигается путем точного воспроизведения и хранения установленных единиц физических величин и передачи их размеров применяемым средствам измерения. Воспроизведение, хранение и передача размеров единиц осуществляется с помощью эталонов и образцовых средств измерения. Высшим звеном в метрологической цепи передачи размеров единиц измерений являются эталоны.

 

1 ВИДЫ ЭТАЛОНОВ

Эталон должен обладать взаимосвязанными свойствами: воспроизводимостью, неизменностью  и сличаемостью.

Воспроизводимость - возможность воспроизведения единицы физической величины (на основе ее теоретического определения) с наименьшей погрешностью для существующего уровня развития измерительной техники. Это достигается постоянным исследованием эталона в целях определения систематических погрешностей и их исключения путем введения соответствующих поправок.

Неизменность - свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы  в течение длительного интервала  времени, при этом все изменения, зависящие от внешних условий, должны быть строго определенными функциями величин, доступных точному измерению. Реализация этих требований привела к идее создания "естественных" эталонов различных величин, основанных на физических постоянных.

Сличаемость - возможность  обеспечения сличения нижестоящих по поверочной схеме, в первую очередь вторичных эталонов, с наивысшей точностью для существующего уровня развития техники измерения. Это свойство предполагает, что эталоны по своему устройству и действию не вносят каких-либо искажений в результаты сличений и сами не претерпевают изменений при проведении сличения [2].

Эталон представляет собой средство измерения (или комплекс средств измерения), обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины (или одну из этих функций) с целью передачи размера единицы образцовым, а от них рабочим средствам измерения и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.

По своему метрологическому назначению эталоны делятся на первичные, специальные и вторичные.

Первичный эталон обеспечивает воспроизведение и хранение единицы физической величины с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же величины) точностью. Первичные эталоны - это уникальные средства измерений, которые представляют собой сложнейшие измерительные комплексы, созданные с учетом новейших достижений науки и техники. Первичные эталоны составляют основу государственной системы обеспечения единства измерений.

Специальный эталон обеспечивает воспроизведение единицы физической величины в особых условиях, в которых прямая передача размера единицы от первичного эталона с требуемой точностью не осуществима и для этих условий заменяет первичный эталон.

Первичный или специальный  эталон, официально утвержденные в  качестве исходного для страны, называются государственным эталоном. Его утверждение проводит главный метрологический орган страны - Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Государственные эталоны создаются, хранятся и применяются центральными метрологическими научными институтами страны. В состав государственных эталонов включаются средства измерения, с помощью которых хранят и воспроизводят размер единицы физической величины с точностью, которая должна соответствовать уровню лучших мировых достижений и удовлетворять потребностям науки и техники, а также средства измерения с помощью которых контролируют условия измерений и неизменность воспроизводимого или хранимого размера единицы и осуществляют передачу размера единицы. Государственные эталоны России периодически сличаются с государственными эталонами других стран. Например, эталон метра и килограмма сличают один раз в 25 лет, эталон света - один раз в три года.

В метрологической практике широко распространены вторичные эталоны, значения которых устанавливаются по первичным эталонам. Вторичные эталоны являются частью подчиненных средств хранения единиц и передачи их размера. Они создаются и утверждаются в тех случаях, когда это необходимо для организации поверочных работ и для обеспечения сохранности и наименьшего износа государственного эталона.

Государственные эталоны хранятся в метрологических институтах. Для  проведения работ с государственными эталонами назначаются ответственные  лица — ученые хранители эталонов. Вторичные эталоны используются в метрологических институтах и в других крупных органах Государственной метрологической службы.

Вторичные эталоны  по своему метрологическому назначению подразделяются на эталоны-копии, эталоны  сравнения и эталоны-свидетели.

Эталон-копия - предназначен для передачи размера единицы рабочим эталонам. Эталон-копия представляет собой копию государственного эталона только по метрологическому назначению, поэтому он всегда является его физической копией.

Эталон сравнения - применяется  для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличаемы друг с другом.

Эталон-свидетель - предназначен для проверки сохранности и неизменности государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты.

Рабочий эталон - применяется  для передачи размера единицы от эталона-копии образцовым средствам измерения и в отдельных случаях - наиболее точным рабочим средствам измерений [1].

Эталонная база России имеет  около 120 государственных эталонов и более 250 вторичных эталонов единиц физических величин, размещенных в ведущих метрологических научно-исследовательских институтах страны.

В области механики в стране созданы и используются 38 государственных эталонов, в том  числе первичные эталоны метра, килограмма и секунды, точность которых имеет чрезвычайно большое значение, поскольку эти единицы участвуют в образовании производных единиц всех научных направлений.

Кроме национальных эталонов единиц физических величин существуют международные эталоны, которые хранятся в Международном бюро мер и весов. Программой деятельности этого бюро предусмотрены систематические сличения национальных эталонов крупнейших метрологических лабораторий разных стран с международными эталонами и между собой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ  ВЕЛИЧИН

Единицы измерения физических величин - величины, по определению считающиеся равными единице при измерении других величин такого же рода. Эталон единицы измерения – ее физическая реализация. Так, эталоном единицы измерения «метр» служит стержень длиной 1 м [1].

Во всем мире для научных  и технических измерений и  в большинстве стран в промышленности и быту пользуются метрической системой.

В системе единиц для  каждой измеряемой физической величины должна быть предусмотрена соответствующая единица измерения. Таким образом, отдельная единица измерения нужна для длины, площади, объема, скорости и т.д., и каждую такую единицу можно определить, выбрав тот или иной эталон. Удобство такой системы единиц в том, что математические соотношения между основными и производными единицами системы оказываются более простыми. При этом единица скорости есть единица расстояния (длины) в единицу времени, единица ускорения – единица изменения скорости в единицу времени, единица силы – единица ускорения единицы массы и т.д. В математической записи это выглядит так: v = l/t, a = v/t, F = ma = ml/t²,

где v – скорость, м/с;

      l – расстояние, м;

      t – время, с;

     a – ускорение, м/с²;

     F – сила, кг∙м/с^2.

Представленные формулы показывают «размерность» рассматриваемых величин, устанавливая соотношения между единицами. (Аналогичные формулы позволяют определить единицы для таких величин, как давление или сила электрического тока.) Такие соотношения носят общий характер и выполняются независимо от того, в каких единицах (метр, фут или аршин) измеряется длина и какие единицы выбраны для других величин.

Метрическая система  – это общее название международной  десятичной системы единиц, основными  единицами которой являются метр и килограмм [2]. При некоторых различиях в деталях элементы системы одинаковы во всем мире.

Международная система  единиц (СИ) представляет собой согласованную  систему, в которой для любой  физической величины, такой, как длина, время или сила, предусматривается одна и только одна единица измерения. Некоторым из единиц даны особые названия, примером может служить единица давления паскаль, тогда как названия других образуются из названий тех единиц, от которых они произведены, например единица скорости – метр в секунду. Основные единицы вместе с двумя дополнительными геометрического характера представлены в табл. 1. Производные единицы, для которых приняты особые названия, даны в табл. 2 [1].

Таблица 1 – Основные единицы физических величин

Величина	Единица	Обозначение
	Наименование	русское	международное
Длина	метр	м	m
Масса	килограмм	кг	kg
Время	секунда	с	s
Сила электрического тока	ампер	А	A
Термодинамическая температура	кельвин	К	K
Сила света	кандела	кд	cd
Количество  вещества	моль	моль	mol

 

 

 

 

Таблица 2 – Производные единицы физических величин

	Единица		Выражение производной  единицы
Величина	Наименование	Обозначение	через другие единицы  СИ	через основные и дополнительные единицы СИ
Частота	герц	Гц	–	с–1
Сила	ньютон	Н	–	м×кг×с–2
Давление	паскаль	Па	Н/м2	м–1×кг×с–2
Энергия, работа, количество теплоты	джоуль	Дж	Н×м	м2×кг×с–2
Мощность, поток  энергии	ватт	Вт	Дж/с	м2×кг×с–3
Количество  электричества, электрический заряд	кулон	Кл	А×с	с×А
Электрическое напряжение, электрический потенциал	вольт	В	Вт/А	м2×кг×с–3×А–1
Магнитная индукция	тесла	Т, Тл	Вб/м2	кг×с–2×А–1
Индуктивность	генри	Г, Гн	Вб/А	м2× кг×с–2×А–2
Световой поток	люмен	лм		кд×ср