Podstawowe pojęcia z metrologii:
Metrologia – metion – miara; logos – słowo, nauka
1. Metrologia to nauka o mierzeniu
2. Metrologia to nauka o mierzeniu wszelkich zjawisk i wielkości.
Metrologia obejmuje 4 działy:
1. Teorie wielkości wymiarów i jednostek miar
2. Ogólne wiadomości o pomiarach i teorie błędów pomiarowych
3. Własności narzędzi mierniczych
4. Metody pomiarowe.
Mendelejew „Tylko te zjawiska można poznać, które można zmierzyć”
W zależności od zastosowania metod metrologii do zastosowań technicznych dzieli się na:
1. geodezja – nauka o wielkościach Ziemi
2. warsztatowe
3. elektryczne
4. hydrotechniczne
5. meterologiczne
6. w handlu, medycynie, rolnictwie
7. pomiary statków
8. pomiary kół zębatych
Pomiar – są to czynności doświadczalne mające na celu wyznaczenia wartości i wielkości fizycznych
lub (inna definicja)
- każdy eksperyment naukowy i obserwacja i dowolna operacja prowadząca do wyznaczenia danych (pomiarowych).
Pomiary mogą być:
- zwykłe, użytkowe w handlu, usługach, wytwórczości
- specjalne o najwyższej dokładności (laboratoryjne z certyfikatami)
Współczesna metrologia obejmuje swoim zasięgiem wszystkie rodzaje pomiarów we wszystkich dziedzinach.
Cechy pomiarów:
- wiarygodność
- dokładność
- jednolitość skali krajowej i międzynarodowej
Pomiar ma 3 główne zadania:
- handlowe, techniczne (wyznaczanie wartości i wielkości fizycznych)
- w automatyce i sterowaniu (śledzenie zmian wartości i wielkości fizycznych)
- proces poznawczy ( identyfikacja wielkości i zjawisk)
Wielkość fizyczna – własność zjawiska lub ciała, którą można wyznaczyć jakościowo lub ilościowo
wielkość, którą można zmierzyć nazywa się wielkością fizyczną lub mierzalną.
Wielkość mierzalna – cecha ciała lub substancji, którą można wyróżnić jakościowo i wyznaczyć ilościowo.
Wielkości mierzalne mają wzorzec i jednostkę miary.
Wielkość niemierzalna – nie ma ani wzorca, ani jednostki miary np. zapach, smak.
Rodzaje wielkości:
- ekspensywne (zależą od ilości materii: długość, objętość, masa)
- intensywne (nie zależą od ilości materii: temperatura, gęstość, cisnienie)
- wektorowe (ciężar, prędkość, siła)
- skalarne (masa, czas, praca, moc)
Pojęcia związane z pomiarami
Wynik pomiaru – wartość wielkości wyznaczona przez pomiar; każdy wynik pomiarowy obarczony jest błędem pomiarowym.
Pomiar wchodzi w zakres postępowania pomiarowego; składa się ono z 3 etapów:
- wybór narzędzia pomiarowego
- pomiar
- opracowanie wyniku pomiaru (określenie błędu)
Błąd systematyczny – wylicza się poprawke.
Wynik pomiary – zapis matematyczny x={x}*[x]
x – wielkość mierzalna
{x} – wartość liczbowa
[x] – jednostka miary
Wynik pomiarowy – wyrażamy tzw. liczbą mianowaną np. 12 m, 36 kg itd. Jest to wartość danej wielkości fizycznej lub umownej określona iloczynem liczby i odpowiednie jednostki miary.
Jednostka miary – wartość danej wielkości, której wartość liczbową umownie przyjęto równą jedności, służąca do ilościowego porównywania różnych wartości tej samej wielkości. Wyraża się pełną nazwą lub oznaczeniem (symbolem).
Zbiór jednostek miar – jest to zbiór jednostek miar, wielkości mierzalnych (mają wzorzec i jednostkę).
Uporządkowany zbiór jednostek miar tworzy układ jednostek miar.
Podstawowy układ jednostek miar – zbiór jednostek miar wybranych wielkości fizycznych. Pozostałe wielkości dają się wyrazić przez podst. Wielkości za pomocą
Układ SI – powstał w 1960 r. Jest układem spójnym (koherentnym, zwartym) co ułatwia przeliczanie wszelkich jednostek. Ustala on dla danej wielkości tylko jedną jednostkę. Wielkości podstawowe zdefiniowane są na podstawie dowolnie wybranych zjawisk zapewniających jednoznaczność i dokładność pomiaru. Jednostki podstawowe są od siebie niezależne. Układ SI jest jedynym systemem prawnym przeznaczonym do stosowania na całym świecie.
Koherentność (spójność) jednostek miar występuje wszędzie tam, gdzie współczynnik przeliczeniowy, liczbowy jest równy jedności.
Przykłady:
Jednostka koherentna: 1J=1N*1m lub 1W=
Jednostka niekoherentna: 1kW=1,36 KM
7 jednostek podstawowych:
wielkości podstawowe:
czas [s] – sekunda
termodynamiczna temperatura [K] – Kelwin
długość [m] – metr
liczność materii [mol]
prąd elektryczny [A] – amper
światłość [cd] – kandela
masa [kg] – kilogram
Jednostki pochodne (jest ich 21) od 1997r.
· częstotliwość [Hz] – herc
· energia, praca, ciepło – [J] – dżul 1J=1N*m
· siła [N] – niuton
· moc [W] – wat
Przedrostki SI:
jotta – Y – 1024
zetta – Z – 1021
eksa – E – 1018
peta – P – 1015
tera – T – 1012
giga – G – 109
mega – M – 106
kilo – k – 103
hekto – h – 102
deka – da – 101
decy – d – 10-1
ceny – c – 10-2
mili – m – 10-3
mikro - m - 10-6
nano – n – 10-9
piko – p – 10-12
fento – f – 10-15
atlo – a – 10-18
zepto – z – 10-21
jokto – y – 10-24
Jednostki legalne miar nie należą do układu Si – dozwolone lub nakazane przepisem rozporządzenia Rady Ministrów z 1975r.
np.:
· masa – tona – 1t = 1Mg
· czas – minuta – 1min = 60s
godzina – 1h=60min=3600s
doba – 1d = 24h=86400s
dzień
tydzień
miesiąc
rok
· powierzchnia – hektar – 1ha
· objętość – litr – 1l
Miary długości (wyznaczono na podstawie ludzkiego ciała):
· palec=1,875 cm
· dłoń =7,5 cm
· piędz= 22,5cm
· laska=6łokci=12piędzi=37dłoni=144palce
W Egipcie:
Łokieć=45cm
Miary objętości:
· 1bot=22,9litra
· 1efa=40litra
· 1kor= 400 litrów
Jednostki w Biblii miały przedrostki:
-talent
-kob
-mina
-sykl
-litra
-funt rzymski
Najważniejsze daty w historii powstania jednostek miar – kg i długości – m
· 1793 – 2005 – 212 rocznica – przyjęcie dziesiętnego układu metrycznego przez Francuską Akademię Nauk
· 1799 – 2005 – 206 rocznica – wykonanie wzorców metra i kilograma, wzorce archiwalne i ostateczne
· 1869 – 2005 – 136 rocznica – utworzono Międzynarodową Komisję Metra – nie przystąpiła Anglia
· 1875 –2005 – 130 rocznica – przyjęcie metrycznego systemu przez 17 z 20 państw – podpisanie konwencji
· 1889 – 2005 116 rocznica – I generalna konferencja miar, uznanie wzorca metra za międzynarodowy wzorzec oparty na wzorcach archiwalnych
· 1919 – 2005 – 86 rocznica – przyjęcie systemu metrycznego w Polsce; powstał Główny Urząd Miar
· 1925 – 2005 – 80 rocznica – Polska przyjęła konwencję metra.
Narzędzia pomiarowe:
- wzorce miar:
- kreskowe, kreskowo – końcowe, inkrementalne
- kodowe
- końcowe
- falowe
- sprawdziany:
- wymiaru
- kształtu
- elementów złożonych
- przyrządy pomiarowe:
- suwmiarkowe
- mikrometryczne
- czujniki
- maszyny pomiarowe: długościomierze, wysokościomierze, mikroskopy i projektory, współrzędnościowe maszyny pomiarowe
- do pomiarów kątów
- do pomiaru chropowatości i falistości
- do pomiaru odchyłek kształtu i położenia
- do pomiaru kół zębatych
- inne przyrządy pomiarowe
Klasyfikacja narzędzi pomiarowych do pomiaru wielkości geometrycznych.
Podział ze względu na przeznaczenie narzędzi:
- narzędzia pomiarowe:
- etalony
- użytkowe
- pomocnicze
Wzorce miar długości są narzędziami pomiarowymi odtwarzającymi niezmiennie jedną lub więcej znanych wartości długości.
W niektórych pomiarach występują wyłącznie wzorce miar w innych oprócz wzorców potrzebne są też dodatkowe narzędzia pomiarowe.
Z reguły wzorce miar nie mają wskazówek.
Są 4 cechy wzorca:
- niezmienność w czasie
- łatwość odtwarzania
- łatwość stosowania
- niezbędna dokładność
Wzorce mogą być samodzielne albo niesamodzielne. Mogą być jednowymiarowe albo wielowymiarowe.
W pomiarach długości i kąta rozróżnia się:
- wzorce miar kreskowe – są wykorzystywane na drewnie, szkle, płaskownikach (przymiary kreskowe), wykonane bezpośrednio na przyrządzie pomiarowym lub stanowią odrębną część przyrządu.
- końcowo – kreskowe występuje tzw. grań. Nie ma martwego pola. Ten wzorzec odtwarza wartość danej długości od grani do odpowiedniej długości.
- inklementarne – (odmiana wzorców kreskowych) Ten wzorzec ma naniesione na szklany lub metalowy liniał na przemian aktywne i pasywne. Stanowi on element układu pomiarowego zawierającego przetwornik, interpolator oraz cyfrowe urządzenie wskazujące. Jest to najdokładniejszy obecnie wzorzec długości.
- kodowe – ma naniesiony na liniał lub tarczę kod w postaci kombinacji figur geometrycznych.
- końcowy – są to jednowymiarowe wzorce miar. Należą do nich:
-płytki wzorcowe dł. i kątowe
-wałeczki pomiarowe
-kulki pomiarowe
-szczelinomierze
-kątowniki
-wzorce do pomiarów promieni wklęsłych i wypukłych.
- falowe – dł. fal świetlnych kryptonu, rtęci, kadmu i helu.
Płytki wzorcowe długości jest to wzorzec końcowy w kształcie równoległościanu prostokątnego wykonany z materiału odpornego na zużycie o 2-óch płaskich powierzchniach pomiarowych i równoległych względem siebie, mających wł. doskonałej przywieralności (dzięki wysokiej gładkości powierzchni). Są wykonane ze stali stopowej, narzędziowej. Twardość powyżej 62 HRC.
Płytki Johanssone mają 4 klasy dokładności:
- K
- 0
- 1
- 2
Muszą mieć świadectwa wzorcowania.
- kątowe są końcowymi wzorcami kątów, stosuje się jako wzorce do mierzenia kątów oraz spr. narzędzi pomiarowych do kątów. Mogą być pojedyncze płytki lub komplety.
4 klasy dokładności: K, 0, 1, 2.
Płytki są zgrupowane w 4 kompletach:
1. mały – 47 płytek
...
szczurozo1902