Transcript R01-1 Przedmiot metrologii, SI

Metrologia
dr inż. Marcin Starczak
B217
Metrologia
Nazwa metrologia pochodzi z języka greckiego, w którym
 znaczy „miara”, a logos — „słowo, nauka”.
We współczesnym ujęciu metrologię można określić jako
naukę o zapewnieniu środkami technicznymi i
organizacyjnymi poprawności pomiarów we wszystkich
dziedzinach nauki, techniki i gospodarki.
2
Pomiar
Najbardziej ogólnie pomiar można scharakteryzować jako
ilościowe wyznaczenie — na drodze empirycznej — jakiejś
cechy zjawiska, ciała lub procesu. W naukach przyrodniczych
i technicznych pomiary, obok obserwacji i eksperymentu, są
główną metodą badawczą. Dzięki pomiarom stało się możliwe
„tłumaczenie” świata przyrody i techniki na język matematyki.
3
Wielkość
W węższym, klasycznym ujęciu wielkość (mierzalna) to
właściwość (cecha) zjawiska, ciała lub substancji, którą
można wyróżnić jakościowo i wyznaczyć ilościowo.
Wielkość musi się dać wyrazić ilościowo, co sprowadza się
do wyznaczenia wartości wielkości, tj. iloczynu liczby
i jednostki miary
4
Międzynarodowy Układ Jednostek Miar
Międzynarodowy Układ Jednostek Miar — SI stanowi odbicie
matematyczności świata przyrody.
Jednostki miar SI zostały uporządkowane pod względem
formalnym i ich matematyczna struktura ma postać iloczynów
potęg jednostek podstawowych ze współczynnikami
proporcjonalności równymi jedności (spójność układu).
Dzięki konsekwentnemu przestrzeganiu zasady spójności,
każdej wielkości jest przyporządkowana jedna, jednoznacznie
określona jednostka miary.
5
Międzynarodowy Układ Jednostek Miar
Układ składa się z:
7 jednostek podstawowych,
jednostek pochodnych będących kombinacjami — w postaci
iloczynów potęgowych tworzonych w oparciu o równania
definicyjne (wielkościowe); niektóre jednostki pochodne są
bezwymiarowe (np. radian i steradian);
21 wybranym jednostkom pochodnym, w tym także dwóm
bezwymiarowym, nadano nazwy i oznaczenia specjalne (np.
wat — W, lumen — lm, radian — rad).
6
Wielkości podstawowe
Wielkości podstawowe - wielkości
funkcjonalnie niezależne od siebie:
uznane
umownie
jako
1) długość
2) masa
3) czas
4) prąd elektryczny
5) temperatura termodynamiczna
6) liczność materii
7) światłość
7
Jednostki podstawowe
Jednostki podstawowe - jednostki miar wielkości podstawowych:
1) metr — m
2) kilogram — kg
3) sekunda — s
4) amper — A
5) kelwin — K
6) mol — mol
7) kandela — cd
8
Wielkości pochodne
Wielkości pochodne - wielkości zdefiniowane jako funkcje
wielkości podstawowych układu, np.:
prędkość liniowa = droga / czas
ciśnienie = siła / powierzchnia
9
Jednostki pochodne
Jednostki pochodne - jednostki wyrażone w postaci iloczynów
potęg jednostek podstawowych i dwóch bezwymiarowych ze
współczynnikami proporcjonalności równymi jedności, np.:
1 m/s = 1 m s-1
1 Pa = 1 N/m2 = 1 N m-2
10
Wielkości i jednostki pochodne
Częstotliwość – herc – Hz – 1s-1
Siła – niuton – N – 1 m kg s-2
Ciśnienie – pascal – Pa – 1 m-1 kg s-2
Energia – dżul – J – 1 m2 kg s-2
Moc – wat – W – 1 m2 kg s-3
Ładunek elektryczny – kulomb – C – 1 s A
Napięcie elektryczne – wolt – V – 1 m2 kg s-3 A-1
Pojemność elektryczna – farad – F – 1 m-2 kg-1 s4 A
11
Wielokrotności i podwielokrotności
Wielokrotności i podwielokrotności dziesiętne jednostek SI są
wyrażane za pomocą przedrostków SI, np. mm, m, MW, hPa
12
Wielokrotności
—
Y
—
1024
zetta —
Z
—
1021
eksa —
E
—
1018
peta
—
P
—
1015
tera
—
T
—
1012
giga
—
G
—
109
mega —
M
—
106
—
k
—
103
hekto —
h
—
102
deka —
da
—
101
jotta
kilo
13
Podwielokrotności
decy —
d
—
10–1
centy —
c
—
10–2
—
m
—
10–3
mikro —

—
10–6
nano —
n
—
10–9
—
p
—
10–12
femto —
f
—
10–15
—
a
—
10–18
zepto —
z
—
10–21
jokto —
y
—
10–24
mili
piko
atto
14
Nazwy i oznaczenia specjalne
Dla bardziej złożonych i zarazem częściej stosowanych jednostek
pochodnych GKM zatwierdziła nazwy i oznaczenia specjalne, np.
niuton (N), paskal (Pa), wolt (V), grej (Gy).
15
Metrologia
Metrologia techniczna (Manufacturing metrology)
Metrologia wielkości geometrycznych (Dimensional metrology)
Metrologia wielkości elektrycznych
...
Pomiary elektryczne wielkości nieelektrycznych
Pomiary cyfrowe
Współrzędnościowa technika pomiarowa
16
Literatura
17
Literatura
18
Literatura
19
Literatura
Jan Malinowski:
Wartości estetyczne
w metrologii
20
Egipt, ok. 1500 rok p.n.e.
21
Egipt, ok. 1500 rok p.n.e.
22