Принципы нанометрологии, страница 7

PDF-файл Принципы нанометрологии, страница 7 Метрология, стандартизация и сертификация (МСиС) (13062): Книга - 11 семестр (3 семестр магистратуры)Принципы нанометрологии: Метрология, стандартизация и сертификация (МСиС) - PDF, страница 7 (13062) - СтудИзба2017-12-21СтудИзба

Описание файла

PDF-файл из архива "Принципы нанометрологии", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "метрология, стандартизация и сертификация (мсис)" из 11 семестр (3 семестр магистратуры), которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "метрологическое обеспечение инновационных технологий" в общих файлах.

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст 7 страницы из PDF

Whether we are admiring the engineering feat represented by the Egyptian pyramids, or the fact that in thetwentieth century humans walked on the moon, we should appreciate thatthis progress is due in no small part to the evolution of measurement. It issobering to realise that tens of thousands of people were involved in bothoperations and that these people were working in many different placesproducing various components that had to be brought together – a large partof the technology that enabled this was the measurement techniques andstandards that were used [1].The Egyptians used a royal cubit as the standard of length measurement(it was the distance from Pharaoh’s elbow to his fingertips – see Figure 2.1),while the Apollo space programme ultimately relied on the definition of themetre in terms of the wavelength of krypton 86 radiation.In Egypt the standards were kept in temples and the priests werebeheaded if they were not recalibrated on time.

Nowadays there areworldwide systems of accrediting laboratories, and laboratories are threatened with losing their accreditation if the working standards are not recalibrated on time. Primary standards are kept in national measurementinstitutes that have a great deal of status and national pride. The Egyptiansappreciated that, provided that all four sides of a square are the samelength and the two diagonals are equal, then the interior angles will all bethe same – 90 . They were able to compare the two diagonals and look forsmall differences between the two measurements to determine how squarethe base of the pyramid was.Humans have walked on the moon because a few brave people wereprepared to sit on top of a collection of ten thousand manufactured parts allFundamental Principles of Engineering NanometrologyCopyright Ó 2010 by Elsevier Inc. All rights reserved.CONTENTSIntroduction tomeasurementUnits of measurementand the SILengthMassForceAngleTraceabilityAccuracy, precision,resolution, error anduncertaintyThe laserReferences56C H A P T ER 2 : Some basics of measurementFIGURE 2.1 An ancient Egyptian cubit (a standard of mass is also shown).built and assembled by the lowest bidder, and finally filled with hundreds oftons of explosive hydrogen and oxygen propellant.

A principal reason that it alloperated as intended was that the individual components were manufacturedto exacting tolerances that permitted final assembly and operation as intended.The phrase ‘mass production’ these days brings visions of hundreds ofcars rolling off a production line every day. From Henry Ford in the 1920sthrough to the modern car plants such as BMW and Honda, the key to thisapproach is to have tiers of suppliers and sub-contractors all sending the rightparts to the next higher tier and finally to the assembly line. The wholemanufacture and assembly process is enabled by the vital traceablemeasurements that take place along the route.Modern manufacturing often involves the miniaturization of productsand components.

This ‘nanotechnology revolution’ has meant that not onlyhave the parts shrunk to micrometres and nanometres, but tolerances havetoo. The dimensional and mass measurements that are required to ensurethat these tiny parts fit together, or ensure that larger precision parts are fit forpurpose, are the subject of this book.2.2 Units of measurement and the SIThe language of measurement that is universally used in science and engineering is the Système International d’Unités (SI) [2].

The SI embodies theLengthmodern metric system of measurement and was established in 1960 by the11th Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM). The CGPM is theinternational body that ensures wide dissemination of the SI and modifiesthe SI as necessary to reflect the latest advances in science and technology.There are a number of international organizations, treaties and laboratoriesthat form the scientific and legal infrastructure of measurement (see [3] fordetails). Most technologically advanced nations have national measurementinstitutes (NMIs) that are responsible for ensuring that measurementscomply with the SI and ensure traceability (see section 2.7). Examples ofNMIs include the National Physical Laboratory (NPL, UK), PhysikalischTechnische Bundesanhalt (PTB, Germany), National Metrology InstituteJapan (NMIJ, Japan) and the National Institute of Standards and Technology(NIST, USA).

The web sites of the larger NMIs all have a wealth of information on measurement and related topics.The SI is principally based on a system of base quantities, each associatedwith a unit and a realization. A unit is defined as a particular physical quantity,defined and adopted by convention, with which other particular quantitiesof the same kind are compared to express their value. The realization of a unitis the physical embodiment of that unit, which is usually performed at anNMI.

The seven base quantities (with their associated units in parentheses)are: time (second), length (metre), mass (kilogram), electric current (ampere),thermodynamic temperature (kelvin), amount of substance (mole) andluminous intensity (candela). Engineering metrology is mainly concernedwith length and mass, and these two base quantities will be given someattention here. Force and angle are also important quantities in engineeringmetrology and will be discussed in this chapter.

The other base quantities, andtheir associated units and realizations, are presented in Appendix 1.In addition to the seven base quantities there are a number of derivedquantities that are essentially combinations of the base units. Some examples include acceleration (unit: metres per second), density (unit: kilogramper cubic metre) and magnetic field strength (unit: ampere per metre). Thereare also a number of derived quantities that have units with special names.Some examples include frequency (unit: hertz or cycles per second), energy(unit: joule or kilogram per square metre per second) and electric charge (unit:coulomb or the product of ampere and second). Further examples of derivedunits are presented in Appendix 2.2.3 LengthThe definition and measurement of length has taken many formsthroughout human history (see [4,5] for more thorough historical overviews).78C H A P T ER 2 : Some basics of measurementThe metre was first defined in 1791, as ‘one ten millionth of the polarquadrant of the earth passing through Paris’.

The team of surveyors thatmeasured the part of the polar quadrant between Dunkirk and Barcelonatook six years to complete the task. This definition of the metre was realizedpractically with a bar (or end gauge) of platinum in 1899. This illustrates thetrade-offs between physical stability and reproducibility, and the practicalrealizability of standards. Of course the earth’s quadrant is far more stablethan a human’s arm length, but to realize this in a standard is much moretedious.

Some years after the prototype metre was realized, some errors werefound in the calculation of its length and it was found that the platinummetre was about 1 mm short. However, it was decided to keep the materialartefact for practical reasons. Another struggle that has continued until todayis the preference of material length; whether to use an end standard (seesection 4.2 and Figure 2.2) with two flat faces that define a distance, or a linestandard where two lines engraved in a material define a length. In 1889 theplatinum metre was replaced by a platinum-iridium line standard, the socalled X-metre, that kept the same defined distance as well as possible.The X-metre was used until 1960 [6], when the metre was defined as:the metre is the length equal to 1 650 763.73 wavelengths in vacuumof the radiation corresponding to the transition between the levels2p10 and 5d5 of the krypton 86 atomFIGURE 2.2 Metal bar length standards (gauge blocks and length bars).LengthThis redefinition was possible because of the developments in interferometry and the sharp spectral line of the krypton atom that enabled interferometry up to 1 m – with gauge blocks.

Around 1910, such a re-definitionwas proposed, but at that time the metre could not be reproduced witha lower uncertainty than with the material artefact.In 1983, advances in the development of the laser, where many stabilization methods resulted in lasers that were more stable than the kryptonspectral line, led to the need for a new definition.

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5173
Авторов
на СтудИзбе
436
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее