Metrologia

dr inż. Marcin Starczak

B217

2

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.

3

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.

4

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

5

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.

6

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).

7

Wielkości podstawowe

Wielkości podstawowe - wielkości uznane umownie jako funkcjonalnie niezależne od siebie:

1) długość

2) masa

3) czas

4) prąd elektryczny

5) temperatura termodynamiczna

6) liczność materii

7) światłość

8

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

9

Wielkości pochodne

Wielkości pochodne - wielkości zdefiniowane jako funkcje wielkości podstawowych układu, np.:

prędkość liniowa = droga / czas

ciśnienie = siła / powierzchnia

10

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

11

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

12

Wielokrotności i podwielokrotności

Wielokrotności i podwielokrotności dziesiętne jednostek SI są wyrażane za pomocą przedrostków SI, np. mm, m, MW, hPa

13

Wielokrotności

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

14

Podwielokrotności

decy — d — 10–1

centy — c — 10–2

mili — m — 10–3

mikro — — 10–6

nano — n — 10–9

piko — p — 10–12

femto — f — 10–15

atto — a — 10–18

zepto — z — 10–21

jokto — y — 10–24

15

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).

16

Metrologia

Metrologia techniczna (Manufacturing metrology)

Metrologia wielkości geometrycznych (Dimensional metrology)

Metrologia wielkości elektrycznych

...

Pomiary elektryczne wielkości nieelektrycznych

Pomiary cyfrowe

Współrzędnościowa technika pomiarowa

17

Literatura

18

Literatura

19

Literatura

20

Literatura

Jan Malinowski: Wartości estetyczne w metrologii

21

Egipt, ok. 1500 rok p.n.e.

22

Egipt, ok. 1500 rok p.n.e.