Международная система единиц СИ

 

В СССР Международная система единиц введена с 1 января 1963 г. и с тех пор применяется как предпочтительная. В настоящее время применение Международной системы единиц в России устанавливается в соответствии с ГОСТ 8.417–2002.

Основными единицами Международной системы единиц (СИ) являются метр (L), килограмм (M), секунда (T), ампер (I), Кельвин (К), моль (N) и кандела (J). Кроме того, введены дополнительные единицы: плоский угол и телесный угол. Остальные единицы являются производными от основных и дополнительных единиц.

Физические величины и единицы СИ

Физическая величина	Символ	Размерность	Наименование единицы измерения	Обозначение
				Международ­ное	русское
Основные
Длина	l	L	метр	m	м
Масса	m	M	килограмм	kg	кг
Время	t	T	секунда	s	с
Сила электрического тока	I	I	ампер	A	А
Термодинамическая температура	T	Θ	кельвин	K	К
Количество вещества	n	N	моль	mol	моль
Сила света	Iv	J	кандела	cd	Кд
Дополнительные
Плоский угол	α	1	радиан	rad	Рад
Телесный угол	Ω	1	стерадиан	sr	Ср
Размерность в системе L (длина), M (масса), T (время) F=m⸱a=1кг⸱ =М =M⸱L⸱T^-2
Производные
Пространственно-временныые
Площадь	A, S	L^2	квадратный метр	m^2	м^2
Объем, вместимость	V	L^3	кубический метр	m^3	м^3
Скорость	ν	LT^–1	метр в секунду	m · s^–1	м · с^–1
Ускорение	a	LT ^–2	метр на секунду в квадрате	m · s^–2	м · с^–2
Угловая скорость	ω	T ^–1	радиан в секунду	rad · s^–1	рад · с^–1
Угловое ускорение	ε	T ^–2	радиан на секунду в квадрате	rad · s^–2	рад · с^–2
Периодические и связанные с ними явления
Фаза колебаний	φ			rad	рад
Период	T	T	секунда	s	с
Частота периодического процесса	f, ν	T ^–1	герц	Hz	Гц
Частота вращения	n	T ^-1	секунда в минус первой степени	s^-1	с^-1
Волновое число	ν	L ^-1	метр в минус первой степени	m^-1	м^-1
Коэффициент затухания	δ	T ^-1	секунда в минус первой степени	s^-1	с^-1
Коэффициент ослабления	μ	L ^-1	метр в минус первой степени	m^-1	м^-1

 

 

ОБЪЕКТЫ ИЗМЕРЕНИЙ

 

Измеряемые величины

 

Объектами измерений могут быть любые параметры физических объектов и процессов, описывающие их свойства.

• Измерения геометрических величин: длин; диаметров; углов; отклонений формы и расположения поверхностей; шероховатости поверхностей; зазоров.
• Измерения механических и кинематических величин: массы; силы; напряжений и деформаций; твердости; крутящих моментов; скорости движения и вращения; кинематических параметров зубчатых колёс и передач.
• Измерения параметров жидкости и газа: расхода, уровня, объема; статического и динамического давления потока; параметров пограничного слоя.
• Физико-химические измерения: вязкости; плотности; содержания (концентрации) компонентов в твердых, жидких и газообразных веществах; влажности; электрохимические измерения.
• Теплофизические и термодинамические измерения: температуры; давления, тепловых величин; параметров цикла; к.п.д.
• Измерения времени и частоты: измерение времени и интервалов времени; измерение частоты периодических процессов.
• Измерения электрических и магнитных величин: напряжения, силы тока, сопротивления, емкости, индуктивности; параметров магнитных полей; магнитных характеристик материалов.
• Радиоэлектронные измерения: интенсивности сигналов; параметров формы и спектра сигналов; свойств веществ и материалов радиотехническими методами.
• Измерения акустических величин: акустические - в воздушной, газовой и водной средах; акустические - в твердых средах; аудиометрия и измерения уровня шума.
• Оптические и оптико-физические измерения: измерения оптических свойств материалов; энергетических параметров некогерентного оптического излучения; спектральных, частотных характеристик, поляризации лазерного излучения; параметров оптических элементов, оптических характеристик материалов; характеристик фотоматериалов.
• Измерения ионизирующих излучений и ядерных констант: дозиметрических характеристик ионизирующих излучений; спектральных характеристик ионизирующих излучений; активности радионуклидов; радиометрических характеристик ионизирующих излучений.

 

Размер измеряемой величины

 

Целью измерения является получение информации о размере физической величины.

Под физической величиной подразумевается свойство, общее в качественном отношении многим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

Размер есть количественная характеристика измеряемой физической величины.

На практике появляется необходимость проводить измерения величин, характеризующих свойства явлений и процессов.

Некоторые свойства проявляются качественно, другие количественно.

 

Отображение свойств в виде множества элементов или чисел, или условных знаков представляет собой шкалу измерений этих свойств.

Шкала измерений — это упорядоченная совокупность значений физической величины, которая служит основой для ее измерения.

Поясним это понятие на примере температурных шкал. В шкале Цельсия за начало отсчета принята температура таяния льда, а в качестве основного интервала (опорной точки) — температура кипения воды. Одна сотая часть этого интервала является единицей температуры (градус Цельсия).

Различают несколько типов шкал: наименований, порядка, разностей (интервалов), отношений и абсолютные и др.

 

Средства измерений

 

Измерения выполняются с применением технических средств. Необходимыми техническими средствами для проведения измерений являются меры и измерительные приборы.

• Меры - средства измерений, предназначенные для воспроизведения физической величины заданного размера. Меры наивысшего порядка точности называют эталонами.
• Эталоны - средства измерений или их комплексы, обеспечивающие воспроизведение и хранение узаконенных единиц физических величин, а также передачу их размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерения.
• Рабочие средства измерений - такие средства, которые применяют для измерений, не связанных с передачей размера единиц.

 

Классификация эталонов

Эталон единицы физической величины – этосредство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.

Свойства эталона:

· Неизменность,

· Сличаемость,

· Воспроизводимость.

Эталоны подразделяют на первичные (исходные) и вторичные (подчиненные).

Первичный эталон обеспечивает воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью.

Первичный эталон, официально признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории государства, называется государственным ( или национальным). Исходный эталон обладает наивысшими метрологическими свойствами (в данной лаборатории, организации, на предприятии), от которого передают размер единицы подчиненным эталонам и имеющимся средствам измерений.

В метрологической практике широко применяются вторичные эталоны для выполненияповерочных работ, обеспечения сохранности и наименьшего износа государственного эталона.

К вторичным эталонам относят:

эталоны-копии, предназначенные для хранения единицы и передачи ее размера рабочим эталонам;

эталоны-свидетели, предназначеныдля проверки сохранности государственных эталонов и замены их в случае порчи;

эталоны сравнения, применяемые для сличений эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть сличены друг с другом;

рабочие эталоны, применяемые для передачи размера единицы рабочим средствам измерения. Рабочие эталоны при необходимости подразделяют на разряды 1, 2, 3 и т.д.

Исходным эталоном в стране служит первичный эталон, исходным эталоном для республики, региона, министерства (ведомства) или предприятия может быть вторичный или рабочий эталон. Эталонную базу страны составляют совокупность государственных первичных и вторичных эталонов страны.

На рис. 2 приведены схемы передачи информации о размере единицы от государственного эталона к средствам измерений, из которой видно, что от вторичных эталонов информацию о размере единицы получают нижестоящие эталоны (1-го, 2-го, 3-го и 4-го разрядов) и рабочие средства измерений.

Не допускается использование рабочих средств измерений для передачи информации о размере единицы другим средствам измерений.

Количество ступеней от рабочего эталона до средства измерений зависит от требуемой точности передачи размера единицы и особенностей данной единицы.