Военная академия войск РХБЗ и инженерных войскимени маршала Советского Союза С.К. Тимошенко
Кафедра «Специальных конструкционных материалов и противокоррозионной защиты»
ЛЕКЦИЯ
Учебная дисциплина «Метрология, стандартизация и сертификация»
«Организационные и научные основы метрологического обеспечения на примере Вооруженных Сил РФ»
Кострома - 2010 г.
Введение
1. Общие сведения об измерениях
2. Метрологическое обеспечение
3. Особенности метрологического обеспечения ВВТ
Заключение
Задание на самоподготовку
Литература
Введение
Измерение - это всегда сравнение чего то с какой то мерой. И многие тысячелетия люди пользуются различными мерами, производя различные измерения. Первоначально мерами были простейшие и понятные человеку вещи. Так, мерами длины были размеры частей человеческого тела. И недаром древние говорили: "Человек - мера всех вещей". Это подтверждается в сохранившихся названиях мер.
Единицы измерения некоторых физических величин и их соотношение друг с другом вы видите на слайде.
Локоть - расстояние от локтевого сустава до конца среднего пальца вытянутой руки. Локоть по персидски - арш, т.е. аршин.
Простая сажень - расстояние между больших пальцев рук, разведенных в стороны на высоте плеч, равное примерно 150 см.
Вершок - длина фаланги указательного пальца (от слова "верх" - "верх перста").
Косая сажень - расстояние от пятки одной ноги до конца пальцев разжатой ладони другой поднятой вверх руки.
Это примеры нескольких русских мер длины. В Англии мерами длины были:
дюйм - три круглых и сухих ячменных зерна, вынутых из средней части колоса и уложенных по длине (0,0254) м);
фут - расстояние от пятки до большого пальца ноги. В последующем фут равнялся 12 дюймам (0,305 м);
ярд - расстояние от кончика носа до большого пальца вытянутой руки. В последующем 1 ярд = 3 фута (0,915 м),
Кстати, размеры футбольных ворот: длина -2,44 м, ширина - 7,32 м. Почему?. А потому у что у родоначальников футбола -англичан, 7,32 м - 24 фута, а 2,44 м - 8 футов.
За единицу меры массы в ювелирном деле было выбрано зерно стручка рожкового дерева, по арабски - карат (2-10 4 кг).
Понятно, что точность и постоянство этих и подобных им мер) скромно говоря, были небольшими. Поэтому по мере развития общества люди стремились к совершенствованию мер, к созданию системы мер.
Однако развитие науки и техники, промышленного производства, международных торговых и экономических отношений требовали более точных и общих измерений, что привело к созданию международной системы единиц физических величин.
В современном мире не существует такой области науки и техники, такой сферы практической деятельности людей, где одним из решающих факторов прогресса не были бы измерения. Возрастание роли измерений в познавательной и хозяйственной деятельности является процессом закономерным, так как человеку свойственна ограниченность вещественного, энергетического и информационного порядка.
Отсюда ясно, что всякая целенаправленная деятельность, в том числе и военная, связана с необходимостью получения своевременных и достоверных знаний для принятия правильных решений и оценки их последствий.
Измерения, являясь единственным источником объективной количественной информации об окружающем нас мире, не только служат основой научно-технических знаний, но и имеют первостепенное значение для учета материальных ценностей, планирования, обеспечения высокого качества продукции, достижения взаимозаменяемости узлов и деталей, для совершенствования технологии, обеспечения безопасности труда и т.д.
1. Общие сведения об измерениях
Первые попытки организовать государственный надзор за мерами и весами в России была предприняты во времена Петра I. Однако введен он был лишь в 1845 г., когда Законом на всей территории России была введена единая система мер и создано первое метрологическое учреждение - Российское депо образцовых мер и весов.
А в 1849 г. появился первый русский труд по метрологии - Ф.И. Петрушевского "Общая метрология".
Говоря об истории российской метрологии нельзя не отметить роль Д.И. Менделеева, который руководил отечественной метрологией в период 1892 - 1907 гг.. Д.И. Менделеев сыграл большую роль не только в развитии химии, физики, воздухоплавания, метеорологии но и метрологии, став основателем как теоретической, так и прикладной метрологии.
Подчеркивая чрезвычайно важное значение метрологии он говорил "… наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры".
С многообразием мер и весов было покончено во времена Великой французской революции (конец 18 века). В 1799 году во Франции была введена метрическая система мер и весов, о которой было сказано, что она предназначена для всех времен и народов. Однако использование неметрических единиц было запрещено во Франции лишь 1840 году Тогда были введены: метр - как часть дуги земного меридиана, проходящего через Париж; килограмм - масса одного кубического дециметра = 10 см3 чистой дистиллированной воды при температуре 4°С. Это метрические меры. Они кратны 10 (мм, см, дюйм, метр, декарт (10 м), гектометр (100 м), километр). Тоже для массы: мг, г, кг, центнер, тонна и т.д.
В 1918 году Россия отказалась от русских мер и перешла на метрическую систему.
В метрической системе существовало несколько систем единиц:
- система СГС, основными единицами которой были: сантиметр, грамм, секунда. Она была удобной для физических исследований.
- система МКС, основные единицы: метр, килограмм, секунда. Позднее четвертой основной единицей была выбрана единица силы тока - ампер. Так появилась система МКСА;
- система МТС, основные единицы - метр, тонна, секунда;
- система МКГСС, основные единицы этой системы - метр, килограмм-сила, секунда.
В I960 г. Генеральная конференция по мерам и весам в Париже приняла Международную систему единиц, обозначенную SI (СИ) по начальным буквам слов "Система интернациональная".
В СССР эта система была введена с 1.01.1963 года. Как предпочтительная в 1981 году была закреплена государственным стандартом ГОСТ 8.417-81. Государственная система единства измерений. Единицы физических величин.
С этой системой вы знакомы со школьной скамьи. Система СИ построена на семи основных единицах: метр (м, m), килограмм (кг, kg), секунда (с, s), ампер (А, A), кельвин (К, K), кандела (кд, cd)- единица силы света, моль (моль, mol) - единица количества вещества) и две дополнительных единицы радиан (рад, rad) - единица плоского угла и стерадиан (ср, sr) единица телесного угла), производные единицы системы СИ образуются из основных и дополнительных. Некоторым из них даны имена ученых (Ньютон, Герц, Паскаль и др.). Обозначение таких величин пишутся с заглавной буквы. Единицы системы СИ универсальны и применимы во всех областях науки и техники.
До создания системы СИ существовали различные толкования слов "вес" и "масса". Создание СИ позволило четко разграничить эти понятия.
Согласно стандарту "масса" характеризует свойства тел, где бы они не находились, а "вес" - с какой силой масса тела воздействует на место приложения этой массы. И сила этого воздействия зависит от ускорения свободного падения в той точке Земли, где прилагается эта масса (F=mg).
Таким образом, система СИ способствует единству измерений различных параметров во всех областях деятельности человека (в промышленности, в военном деле, в медицине, в спорте и т.д.).
Производные единицы СИ
1. Частота - герц (Гц).
2. Сила, вес - ньютон (Н).
3. Давление - паскаль (Па).
4. Энергия, работа, количество теплоты - джоуль (Дж).
5. Мощность, поток энергии - ватт (Вт).
6. Электрический заряд - кулон (Кл).
7. Эл. напряжение, потенциал - вольт (В).
8. Эл. емкость - фарад (Ф).
9. Эл.сопротивление - ом (Ом).
10. Эл.проводимость - сименс (См).
11. Поток магнитной индукции - вебер (Вб).
12. Плотность магнитного поля - тесла (Тл).
13. Индуктивность - генри (Гн).
14. Световой поток - люмен (лм).
15. Освещенность - люкс (лк).
16. Активность радионуклида - беккерель (Бк).
17. Поглощенная доза излучения - грэй (Гр).
18. Эквивалентная доза излучения - зиверт (Зв).
С помощью простейших уравнений можно определить размерности и других важнейших производных величин.
Единицы:
скорости v = S/t , м/с,
площади S = l × l = l2 = м × м = м2,
частота вращения n = N/t, оборотов/с,
где N - число циклов равномерного вращения;
t - время вращения.
Аналогично определяются размерности и других производных величин.
На слайде представлены некоторые ранее использовавшиеся единицы физических величин.
Приведем лишь некоторые примеры погрешностей, имевших большие последствия.
Погрешность измерения температуры топлива в один градус (по Цельсию) приводит к отклонению головной части жидкотопливной ракеты до 100 м.
В 1999 г. американцы запустили к Марсу космический аппарат Mars Climate Orbiter стоимостью 125 млн долларов. Аппарат прошел от планеты на расстоянии около 100 км. Причина подобного промаха довольно быстро была обнаружена специалистами НАСА и фирм — разработчиков аппарата. Оказалось, что данные о единице силы, действующей на аппарат со стороны двигателей, рассчитывались с помощью фунтов и футов, причем другие узлы аппарата рассчитывались в ньютонах, т. е. в кг•м•с-2. Таким образом, смешение винчестерских мер, ранее использовавшихся в США, и новых (по Международной системе единиц), как полагают, и привело к «уводу» космического аппарата в сторону от планеты Марс.
Так что же такое измерение?
Измерение - это определение числового значения какой-либо величины путем ее сравнения с единицей измерения.
(Слайд 4) А основное уравнение измерения имеет вид:
А = m ×U,
где А - измеряемая величина;