METROLOGIA Jest wiedzą o miarach i mierzeniu stworzoną przez człowieka w celu wartościowania występujących w świecie zjawisk i ułatwienia praktycznej działalności w rozmaitych dziedzinach życia.

METROLOGIA Należy do dziedzin podstawowych technicznych związanych z wydobywaniem informacji o otaczającej nas rzeczywistości. Jest, więc procesem poznawczym.

Pierwotnym procesem poznawczym jest obserwacja - przyporządkowanie wrażeń zmysłowych zjawiskom fizycznym zewnętrznym. Przez powtarzanie informacji i wrażeń im odpowiadającym mogą powstać pewne „wzorce psychologiczne” umożliwiające porównywanie zjawisk. Powstają, budowane są, więc przez człowieka modele jakościowe otaczającego go świata. Jednakże takie wyniki obserwacji świata, modele jakościowe, nie mogą być podstawą uogólnień naukowych, bo są tylko jakościowe, niepełne, niejednoznaczne i mają charakter subiektywny.

Obiekt, element otaczającej nas rzeczywistości można uznać za poznany, jeśli potrafimy zbudować jego model matematyczny na odpowiednim poziomie dokładności. Model taki opisuje zjawiska jakościowo i ilościowo.

POMIAR Jest to proces poznawczy polegający na porównaniu z odpowiednią dokładnością wartości wielkości mierzonej z pewną wartością przyjętą za jednostkę miary tej wielkości.

M = k .J

Pomiar jest, więc to przyporządkowywanie pewnemu stanowi fizycznemu liczby, a więc odwzorowywanie ze zbioru cech empirycznych w zbiór liczb.

JEDNOSTKA MIARY Jest wielkością umowną wyznaczoną z odpowiednią wystarczającą dokładnością służącą do porównywania ze sobą innych wartości tej samej wielkości. Zbiór jednostek nosi nazwę układu. Tworzą go jednostki podstawowe i pochodne. Aktualnie używamy układu SI.

WIELKOŚCIAMI MIERZALNYMI

Są wszystkie wielkości mające jednostki miar.

CEL POMIARU

• identyfikacja; w wyniku działalności poznawczej człowiek buduje model otaczającego go świata (nauka, fizyka, chemia, biologia, technika itp.). Początkiem tej działalności jest model hipotetyczny, wynikający z obserwacji, jakościowy. Uściśla się go na drodze pomiaru i z pomocą dostępnej matematyki. Uściślony (następny, lepszy) model jest źródłem dalszych hipotez w wyniku, których powstają kolejne (lepsze, dokładniejsze) modele, inne ilościowo, ale także (możliwe) jakościowo. Ograniczeniem w tworzeniu modeli rzeczywistości są, więc- zbiór wielkości mierzalnych, dokładność pomiarów i dostępna matematyka. Każdy uzyskany model jest, więc kolejnym, lepszym przybliżeniem rzeczywistości. Powiększenie ilości wielkości mierzalnych (obecnie około 1000) i polepszenie dokładności pomiaru zależy od rozwoju nauki (teoria pomiarów) i technologii (nauka, przemysł).

• Życie człowieka w otaczającym świecie; tworzenie jednostek

• Handel, wymiana towarów - miary wagi, objętości, pieniądze

• Obszar, terytorium - wielkość zajętego terenu, powierzchnia, odległość, mapy, drogi

• Medycyna, farmacja - pomiary (badania, diagnostyka) człowieka, opracowanie i produkcja leków

• Ochrona środowiska - pomiary składu powietrza, wody

• Meteorologia - pomiary temperatury, wilgotności, opadów, chmur

• Rolnictwo i przetwórstwo rolno-spożywcze - produkcja i badanie jakości żywności

• Sprzęt domowy powszechnego użytku - radio, telewizja, komputery, pralki, lodówki, termy, kuchnie itp.

• Samochody, koleje, samoloty - pomiary dla automatyki działania i bezpieczeństwa

• Wojsko, wojny, kosmos - broń, rakiety, stacje kosmiczne

PODSTAWOWE DEFINICJE:

OBIEKT POMIARU - wielkość fizyczna, fizyczna właściwość mierzalna

• musi być METODA PORÓWNANIA dwu dowolnych obiektów ze względu na daną właściwość

• musi być określony SPOSÓB PRZYPORZĄDKOWANIA liczb tym właściwościom na podstawie porównania

METODA - pomiar jest doświadczeniem fizycznym, właściwości mierzalne porównuje się za pomocą środków technicznych zwanych komparatorami. Do detekcji stanu komparacji potrzebne są detektory komparacji (patrz waga).

SKALA - zbiór liczb, który w sposób wzajemnie jednoznaczny odwzorowuje dany rodzaj właściwości. Właściwości zbiorów liczb w matematyce są określone poprzez zbiór relacji, które w nich zachodzą.

Lp.	Skala	Relacje	Liczba stanów odniesienia	Przykład skal
1	Nominalna	Równoważności stanów	N	Wzornik barw i kształtów obrazów
2	Porządkowa	Równoważności i ścisłe uporządkowanie stanów	N	Twardości Mohra, skala Beauforta
3	Interwałowa	Równoważności i ścisłe uporządkowanie stanów i interwałów stanów	2	Czas kalendarzowy, skala Celsjusza
4	Ilorazowa	Równoważności i ścisłe uporządkowanie stanów ,interwałów i ilorazów stanów	1	SI
5	Naturalna	Równoważności i ścisłe uporządkowanie stanów ,interwałów i ilorazów stanów	0	Zliczanie elementów zbioru

UKŁAD SI (franc Système International d'Unités) - Międzynarodowy Układ Jednostek Miar zatwierdzony w 1960 (później modyfikowany) przez Generalną Konferencję Miar, w Polsce układ SI obowiązuje od 1966.

UKŁAD SI ZAWIERA:

• 7 jednostek podstawowych

• metr - m - podstawowa jednostka długości

• kilogram - kg - podstawowa jednostka masy

• sekunda - s - podstawowa jednostka czasu

• amper - A - podstawowa jednostka natężenia prądu elektrycznego

• kelwin - K - podstawowa jednostka temperatury

• mol - mol - podstawowa jednostka ilości materii

• kandela - cd - podstawowa jednostka światłości, natężenia światła

• 2 uzupełniające

• radian - rad - jednostka miary kąta płaskiego

• steradian - sr - jednostka miary kąta bryłowego

• jednostki pochodne, spójne z jednostkami podstawowymi i uzupełniającymi

• przedrostki SI

METODY POMIAROWE

BEZPOŚREDNIA - wynik pomiaru przedstawia wartość wielkości mierzonej

POŚREDNIA - wartość wielkości mierzonej jest funkcją wyników innych pomiarów bezpośrednich

METODY BEZPOSREDNIE (przykładem mogą być różne wagi)

• jednoczesnego porównania z wzorcem - metoda przez podstawienie, metoda przez przestawienie, metoda zerowa (kompensacyjna)

• niejednoczesnego porównania z wzorcem - metoda wychyleniowo- przetwornikowa

• metoda kombinowanego porównania z wzorcem - metoda różnicowa

NARZĘDZIA POMIAROWE

• WZORCE - narzędzia odtwarzające jednostki miary lub ich wielokrotności

• PRZYRZĄDY POMIAROWE - narzędzia do wykonywania pomiarów, w których jest realizowana definicja pomiaru wykonywanego zgodnie z przyjętą metodą.

• PRZETWORNIKI - narzędzia do przetwarzania sygnałów pomiarowych, aby je np. dopasować do możliwości pomiaru (mogą być częściami przyrządów pomiarowych)

• CZUJNIKI - przetworniki przeważnie wielkości nieelektrycznych stosowane na obiekcie pomiaru jako pierwsze

• SYSTEMY POMIAROWE - zespół urządzeń technicznych do pomiaru wielu wielkości w określonym celu. Są to narzędzia wielowejściowe i wielowyjściowe, w odróżnieniu od przyrządów jako narzędzi jedno- wejściowych i jednowyjściowych. Klasyfikując narzędzia pomiarowe pod względem ilości „wejść” i „wyjść” możemy też wyróżnić - agregatory - wiele wejść i jedno wyjście i - analizatory - jedno wejście i wiele wyjść.

ZAKRES przedmiotu METROLOGIA obejmuje pomiary (metody i przyrządy) na drodze elektrycznej. Mierzone wielkości mogą być elektryczne lub nieelektryczne (mechaniczne, magnetyczne, cieplne, czasowe itp.) ale ich pomiar odbywa się poprzez sygnały elektryczne (prąd, napięcie).

Będziemy więc mówić o pomiarach:

• parametrów energii elektrycznej(napięcie, prąd, moc)

• parametrów obwodów elektrycznych (R,L,C,Z itp.)

• parametrów związanych z czasem (okres, częstotliwość, faza)

• parametrów energii cieplnej (temperatura)

• parametrów energii mechanicznej (masa, siła, ciśnienie, odkształcenie, droga, prędkość, przyspieszenie itp.)

• parametrów energii magnetycznej (indukcja, natężenie pola itp.)

5

---