Остальные единицы являются производными.

Различают централизованное и децентрализованное воспроизведение единиц физических величин.

Централизованное воспроизведение осуществляется с помощью специальных технических средств, называемых эталонами, а для передачи размера единиц используются образцовые средства измерений.

Децентрализованное воспроизведение — единица производной физической величины воспроизводится на месте через единицы основных физических величин. Последние хранятся и воспроизводятся только централизованно в соответствии с их определением.

Производная единица — единица производной физической величины системы единиц, образованная в соответствии с уравнением, связывающим ее с основными единицами или же с основными и уже определенными производными. Производная единица называется когерентной, если в этом уравнении числовой коэффициент равен единице.

Качественным отображением измеряемых величин является их размерность (Dim). Значение величины получают в результате ее измерения или вычисления в соответствии с основным уравнением измерения:

Q = X * [Q],

где Q — значение величины;

X — числовое значение измеряемой величины в принятой единице;

[Q] — выбранная для измерения единица.

Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все средства измерений одной и той же физической величины. Для этого применяют средства измерений, хранящие и воспроизводящие установленные единицы физических величин и передающие их соответствующим средствам измерений (эталоны).

Эталон— предназначенная для воспроизведения и хранения единицы величины высокоточная мера. С помощью эталона размер единицы передается нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений.

Различают следующие виды эталонов.

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

Вторичный (или специальный) эталон — воспроизводит единицу в особых условиях и заменяет при этих условия первый эталон. Он создается и утверждается в тех случаях, когда это необходимо для обеспечения наименьшего износа государственного эталона.

Вторичные эталоны по своему назначению делятся на эталоны-копии, эталоны сравнения, эталоны-свидетели и рабочие эталоны.

Эталон-копия — предназначен для передачи размеров единиц рабочим эталонам. Он не всегда является физической копией государственного эталона.

Первичный или специальный эталон, официально утвержденный в качестве исходного для страны, называется государственным.

Эталон-свидетель — предназначен для проверки сохранности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты.

Эталон сравнения — применяют для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредсвенно сличаемы друг с другом.

Рабочий эталон — воспроизводит единицу от вторичных эталонов и служит для передачи размера эталону более низкого разряда.

Образцовое средство измерения — мера, измерительный прибор или измерительный преобразователь, служащий для поверки по нему других средств измерений и утвержденный в качестве образцового.

Рабочее средство измерений — средство измерения, предназначенное для измерений, не связанных с передачей размеров единиц.

Виды погрешностей:

Абсолютная погрешность — разность между показаниями прибора хn истинным значением измеряемой величины —

∆= хn- х

Относительная погрешность — отношение абсолютной погрешности прибора к истинному (действительному) значению измеряемой величины —

∆d= ∆/х

(может быть выражена в процентах);

• систематическая погрешность — погрешность, которая независимо от количества проводимых измерений остается неизменной или изменяется закономерно;

• случайная погрешность — погрешность, изменения которой
при проведении повторных измерений носит случайных характер;

• инструментальная погрешность — погрешность инструмента (прибора), с помощью которого проводятся измерения;

• методическая погрешность — погрешность, возникшая благодаря выбору данного метода измерения;

• личная погрешность — погрешность, возникшая по вине человека, проводящего измерения (в результате невнимательности и т.д.);

• основная погрешность — погрешность средств измерения, определенная при нормальных условиях;

• дополнительная погрешность — погрешность, обусловленная выходом значений влияющих величин за пределы нормальных значений;

• статическая составляющая погрешности — погрешность средства измерения при статическом режиме работы;

• динамическая составляющая погрешности — погрешность средства измерения при динамическом режиме работы (может носить случайный характер).

Погрешность меры характеризует отличие номинального значения меры от истинного значения воспроизводимой ею величины.

Погрешность прибора — отличие показаний прибора от истинного или действительного значения измеряемой величины.

Приведенная погрешность прибора — отношение в процентах абсолютной погрешности прибора к нормирующему значению — g = 100/хнорм.

В соответствии с ГОСТ 8.401-80 хнорм принимается равным:

• большему из пределов измерений или большему из модулей пределов измерений для СИ с равномерной или степенной шкалой, если нулевая отметка находится на краю или вне диапазона измерений;

• арифметической сумме модулей пределов измерений, если нулевая отметка находится внутри диапазона измерений;

• установленному номинальному значению для СИ с установленным номинальным значением измеряемой величины;

• всей длине шкалы для приборов с существенно неравномерной шкалой, при этом абсолютные погрешности также выражают в единицах длины.

Во всех остальных случаях нормирующее значение устанавливается стандартами для соответствующих видов СИ.

Качество измерения, или точность измерения — близость к нулю систематических погрешностей результатов (т.е. таких погрешностей, которые остаются постоянными или закономерно изменяются при повторных измерениях одной и той же величины). Правильность измерений зависит от того, насколько были верны средства измерений, используемые при эксперименте. Наличие погрешности ограничивает достоверность измерений, так как вносит ограничение в число достоверных значащих цифр числового значения измеряемой величины и определяет точность измерений.

Метрическая система единиц.Метрическая система – это общее название международной десятичной системы единиц, основными единицами которой являются метр и килограмм. При некоторых различиях в деталях элементы системы одинаковы во всем мире.

История. Метрическая система выросла из постановлений, принятых Национальным собранием Франции в 1791 и 1795 по определению метра как одной десятимиллионной доли участка земного меридиана от Северного полюса до экватора.

Декретом, изданным 4 июля 1837, метрическая система была объявлена обязательной к применению во всех коммерческих сделках во Франции. Она постепенно вытеснила местные и национальные системы в других странах Европы и была законодательно признана как допустимая в Великобритании и США. Соглашением, подписанным 20 мая 1875 семнадцатью странами, была создана международная организация, призванная сохранять и совершенствовать метрическую систему.

Ясно, что, определяя метр как десятимиллионную долю четверти земного меридиана, создатели метрической системы стремились добиться инвариантности и точной воспроизводимости системы. За единицу массы они взяли грамм, определив его как массу одной миллионной кубического метра воды при ее максимальной плотности. Поскольку было бы не очень удобно проводить геодезические измерения четверти земного меридиана при каждой продаже метра ткани или уравновешивать корзинку картофеля на рынке соответствующим количеством воды, были созданы металлические эталоны, с предельной точностью воспроизводящие указанные идеальные определения.

Вскоре выяснилось, что металлические эталоны длины можно сравнивать друг с другом, внося гораздо меньшую погрешность, чем при сравнении любого такого эталона с четвертью земного меридиана. Кроме того, стало ясно, что и точность сравнения металлических эталонов массы друг с другом гораздо выше точности сравнения любого подобного эталона с массой соответствующего объема воды.

В связи с этим Международная комиссия по метру в 1872 постановила принять за эталон длины «архивный» метр, хранящийся в Париже, «такой, каков он есть». Точно так же члены Комиссии приняли за эталон массы архивный платино-иридиевый килограмм, «учитывая, что простое соотношение, установленное создателями метрической системы, между единицей веса и единицей объема представляется существующим килограммом с точностью, достаточной для обычных применений в промышленности и торговле, а точные науки нуждаются не в простом численном соотношении подобного рода, а в предельно совершенном определении этого соотношения». В 1875 многие страны мира подписали соглашение о метре, и этим соглашением была установлена процедура координации метрологических эталонов для мирового научного сообщества через Международное бюро мер и весов и Генеральную конференцию по мерам и весам.

Новая международная организация незамедлительно занялась разработкой международных эталонов длины и массы и передачей их копий всем странам-участницам.

Эталоны длины и массы, международные прототипы. Международные прототипы эталонов длины и массы – метра и килограмма – были переданы на хранение Международному бюро мер и весов, расположенному в Севре – пригороде Парижа. Эталон метра представлял собой линейку из сплава платины с 10% иридия, поперечному сечению которой для повышения изгибной жесткости при минимальном объеме металла была придана особая X-образная форма. В канавке такой линейки была продольная плоская поверхность, и метр определялся как расстояние между центрами двух штрихов, нанесенных поперек линейки на ее концах, при температуре эталона, равной 0 С. За международный прототип килограмма была принята масса цилиндра, сделанного из того же платино-иридиевого сплава, что и эталон метра, высотой и диаметром около 3,9 см. Вес этой эталонной массы, равной 1 кг на уровне моря на географической широте 45, иногда называют килограмм-силой. Таким образом, ее можно использовать либо как эталон массы для абсолютной системы единиц, либо как эталон силы для технической системы единиц, в которой одной из основных единиц является единица силы.

Международные прототипы были выбраны из значительной партии одинаковых эталонов, изготовленных одновременно. Другие эталоны этой партии были переданы всем странам-участницам в качестве национальных прототипов (государственных первичных эталонов), которые периодически возвращаются в Международное бюро для сравнения с международными эталонами. Сравнения, проводившиеся в разное время с тех пор, показывают, что они не обнаруживают отклонений (от международных эталонов), выходящих за пределы точности измерений.