Единицы измерения в строительстве

. контакты 8 929 943 69 68 http://vk.com/club23595476 .

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

В строительстве, начиная с производства строительных материалов и кончая возведением зданий и сооружений, используются измерения различных видов. Измеряют массу и плотность, силу и давление, температуру, параметры электрического тока и другие физические величины. Для измерения основных физических величин используют стандартные измерительные средства с известными метрологическими характеристиками и отработанной организацией поверочных работ. Применяемые измерительные средства имеют, как правило, некоторый запас по точности, т.е. погрешность измерения в 5…10 раз, а иногда в 20…30 раз меньше, чем заданный допуск на измеряемый параметр.

Однако при определении специальных свойств различных строительных материалов стандартные измерительные средства применяются в качестве вспомогательных в комплексе со специальными приборами, разработанными только для данного испытания. Точность определения заданного параметра при этом зависит, как правило, от ряда специальных операций, выполняемых при испытаниях.

Большинство методов и средств испытаний строительных материалов регламентированы только строительными стандартами и не проходили метрологическую экспертизу. Например, при определении подвижности и жесткости бетонной смеси, морозостойкости бетона, прочности бетона с использованием неразрушающих методов погрешность измерений остается неизвестной и допуск на определяемый параметр, как правило, не задан.

При определении наиболее ответственных функциональных параметров, например, прочности бетона при разрушении контрольных образцов-кубов, учитываются возможные отклонения от значений, полученных при испытании. Область технологического рассеивания результатов здесь изучена хорошо. Погрешность стандартного измерительного средства (пресса) ничтожно мала по сравнению с рассеиванием, связанным с неоднородностью материала, и не учитывается при расчете гарантированной прочности.

Измерения – один из важнейших путей познания природы человеком. Наука и промышленность не могут существовать без измерений. Диапазон измеряемых величин и их количество постоянно растут. При этом возрастает и сложность измерений. Измерительная технология как последовательность действий направлена на получение информации требуемого качества.

Значимость измерений – вторая причина важности измерений. Основа любой формы управления, анализа, прогнозирования или регулирования – достоверная исходная информация, которая может быть получена лишь путем измерения требуемых физических величин, параметров и показателей. Только высокая и гарантированная точность результатов измерений обеспечивает правильность принимаемых решений. Современные науки и техника позволяют выполнять многочисленные и точные измерения, однако затраты на них становятся соизмеримыми с затратами на исполнительные операции.

В основе измерения физических величин ФВ лежит метрология – наука об измерениях, об обеспечении их единства, о методах и средствах достижения требуемой точности.

Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью.

Основные статьи Закона РФ “Об обеспечении единства  измерений” устанавливают: организационную структуру государственного управления обеспечением единства измерений; нормативные документы по обеспечению единства измерений; единицы величин и государственные эталоны единиц величин; средства и методики измерений.

Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.

Средство измерений – техническое устройство, предназначенное для измерений и позволяющее решать измерительную задачу путем сравнения измеряемой величины с единицей или шкалой ФВ. Средство измерений ? обобщенное понятие, объединяющее самые разнообразные конструктивно законченные устройства, обладающие одним из двух признаков: вырабатывают сигнал (показание), несущий информацию о размере (значении) измеряемой величины и воспроизводят величину заданного размера (таблица 1).

Все объекты окружающего мира характеризуются своими свойствами. Свойство – философская категория, выражающая такую сторону объекта, кото­рая обусловливает его различие или общность с другими объектами и обнаруживается в его отношениях к ним. Свойство – категория качественная. Для количественного выра­жения вводится понятие величины. Величина не существует сама по себе и имеет место лишь постольку, поскольку существует объект со свойствами, выражаемыми данной ве­личиной.

Физическая величина – характеристика свойства физического объекта, общая в качественном отношении многим фи­зическим объектам, но в количественном отношении индивидуальная для каждого объ­екта.

Размер ФВ (числовое значение) – количественное содержание в данном объекте свой­ства, соответствующего понятию ФВ. Например, каждое тело имеет свою массу и тела можно различать по их массе, т.е. по размеру интересующей нас ФВ.

Значение ФВэто оценка ее размера в виде некоторого числа принятых для нее единиц

Единица ФВ (единица измерения) – это ФВ фиксированного размера, ко­торой ус­ловно присвоено числовое значение, равное 1. Она применяется для количествен­ного выражения одно­родных физических величин. Размер единиц ФВ устанавливается путем их законодательно закрепленного  определения метрологическими организациям государства.

Таблица 1 – Средства измерений, применяемые в строительстве

Типовые средства измерений Измеряемые параметры
Линейки, метры, рулетки, микроскопы, штангенциркули, скобы. Спектрофо­тометры, светодальномеры, оптические дальномеры, щупы оптические и т.д. Линейные и угловые величины: механические; оптические
Интерферометры, профилографы, микронивелиры, лекальные линейки, плоскомеры, контрольные рейки, уровни, автоколлиматоры Отклонения формы поверхности, плоскостности, прямолинейности
Весы, гири Масса
Прессы, копры, динамометры, твердомеры, силоизмерительные  машины, склерометры Прочность, твердость, сила, износоустойчивость
Пикнометры, ареометры, денсиметры, приборы неразрушающего контроля Плотность
Вискозиметры, дуктилометры, конусы, пенетрометры Вязкость
Термометры ртутные и сопротивления, термопары Температура
Дилатометры, колориметры Теплофизические величины
Влагомеры, психрометры, рефрактометры, поляризационные микроскопы Влажность, показатели преломления
Шумомеры, виброметры Акустические величины
Амперметры, вольтметры, омметры, конденсаторы Электрические величины
Часы, секундомеры, реле времени, вибрографы, частотомеры Время и частота
Виброметры, вибростенды, тахометры, анемометры Параметры движения
Расходомеры, счетчики, дозаторы, меры вместимости Расход и количество
Манометры, напорометры, тягомеры Давление
Климатические камеры, разрывные, усталостные, универсальные машины, вибростенды Испытания материалов, изделий и конструкций

При проведении измерений следует учитывать номинальные значения физических величин при нормальных условиях (таблица 2).

В случае отклонений от этих условий следует вводить поправку на систематическую погрешность измерений.

Основная физическая величина – ФВ, входящая в систему и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы.

Система физических величин – совокупность физических величин, связанных между собой зависимостями.

Система единиц физических величин – совокупность основных и производных единиц, относящихся к некоторой системе величин и образованная в соответствии с принятыми принципами. Совокупность основных и производных единиц ФВ, образованная в соответствии с принятыми принципами, называется системой единиц ФВ. В РФ используется система единиц средств измерений “Systeme International unites”, введенная ГОСТ 8.417 “ГСИ. Единицы физических величин”. В русской транскрипции она приняла аббревиатуру СИ.

Таблица 2 ? Номинальные значения ряда физических величин

Влияющая величина Значение
Температура для всех видов измерений, оС (К) 20 (293)
Давление окружающего воздуха для измерения ионизирующих излучений, теплофизических, температурных, магнитных, электрических измерений, измерения давления и параметров движения, кПа (мм рт. ст.) 100 (750)
Давление окружающего воздуха для линейных, угловых измерений, измерения массы, силы света и измерений в других областях, кроме указанных выше, кПа (мм рт. ст.) 101,3 (760)
Относительная влажность воздуха для линейных, угловых измерений, измерения массы, измерений в спектроскопии, % 58
Относительная влажность воздуха для измерения электрического сопротивления, % 55
Относительная влажность воздуха для измерений температуры, силы твердости, переменного электрического тока, ионизирующих излучений, параметров движения, % 65
Относительная влажность воздуха для всех видов измерений, кроме указанных выше, % 60
Плотность воздуха, кг/м3 1,2
Ускорение свободного падения, м/с2 9,8
Магнитная индукция (Тл) и напряженность электростатического поля (В/м) для измерений параметров движения, магнитных и электрических величин 0
Магнитная индукция (Тл) и напряженность электростатического поля (В/м) для всех видов измерений, кроме указанных выше Соответствует характеристикам поля Земли в данном географическом районе
Частота питающей сети переменного тока, Гц 50 ± 1
Среднеквадратичное значение напряжения питающей сети переменного тока, В 220 ± 10

Различают системные и внесистемные единицы измерений.

К системным единицам измерений относятся:

? основные или условно независимые единицы измерений – 7 наименований (длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая тем­пература, количество вещества, сила света);

? производные или условно зависимые единицы измерений – 18 наименований (частота, сила, давление, энергия, мощность, количество электриче­ства, электрическое напряжение, электрическая емкость, электрическое сопротивление, электрическая проводимость, поток магнитной индукции, магнитная индукция, индуктивность, световой поток, осве­щенность, активность радионуклида, поглощенная доза ионизирующего излучения, экви­валентная доза излучения) Производные единицы могут быть когерентными (связанные с другими единицами системы уравнением, в котором числовой множитель принят равным единице, например, ско­рость) и некогерентными, в уравнении которого содержится числовой коэффициент, отличный от единицы. Для преобразования в когерентную единицу следует подставлять величины со значениями в единицах средств измерений, дающие после умножения на коэффициент общее числовое значение, равное единице.

? дополнительные единицы измерений – 2 наименования (плоский угол, телесный угол).

К внесистемным единицам измерений относятся:

? единицы, допускаемые к применению наравне с единицами СИ (тонна, градус, минута, час, сутки, секунда, литр);

? единицы, допускаемые к применению в специальных областях (морская миля, карат, мм. рт. ст., л. с., световой год, парсек, диоптрия, астрономическая единица, гектар, электрон-вольт, вольт-ампер, реактивная мощность, атомная единица массы и некоторые другие).

Различают кратные и дольные единицы физических величин. Кратная единица – это единица физической величины, в целое число раз превышающая системную или внесистемную единицу. Дольная единица ? единица физической величины, значение которой в целое число раз меньше системной или внесистемной единицы (таблица 3).

Таблица 3 – Множители и приставки для образования десятичных

кратных и дольных единиц и их наименований

Множитель Приставка Обозначение приставки Множитель Приставка Обозначение приставки
международное русское международное русское
1018 экса Е Э 10-1 деци d д
1015 пета Р П 10-2 санти c с
1012 тера Т Т 10-3 милли m м
109 гига G Г 10-6 микро ? мк
106 мега M М 10-9 нано n н
103 кило k к 10-12 пико p п
102 гекто h г 10-15 фемто f ф
101 дека da да 10-18 атто а а

Когерентная производная единица физической величины – производная единица, связанная с другими единицами системы уравнением, в котором числовой коэффициент принят равным 1.

Конечная цель измеренияполучение количественной информа­ции об объекте из­мерения.

Объект измерения – реальный физический объект, свойства которого характеризу­ются одной или несколькими измеряемыми величинами. Одна из них – это ФВ, подлежащая определению в соответствии с измеряемой задачей.

Измерение – последовательность сложных и разнородных действий по отношению к объекту измерения.

http://vk.com/club23595476
. контакты http://vk.com/club23595476 .