Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Раздел 1. Основы метрологии

Л-1

1. Основные понятия и определения

Термин «метрология» произошел от греческих слов: «мет-рос» — мера и «логос» -— учение, слово. В современном понимании это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. К основным направлениям метрологии относятся:

· общая теория измерений;

· единицы физических величин и их системы;

· методы и средства измерений;

· методы определения точности измерений;

· основы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерения;

· эталоны и образцовые средства измерений;

· методы передачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.

Часть из них имеют научный характер, другая относится к законодательной метрологии. Законодательный характер метрологии обусловливает стандартизацию ее терминов и определений.

Физическая величина — свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

Единица физической величины — физическая величина, которой по определению присвоено значение, равное единице.

Единицы физической величины представляют собой вспомогательный аппарат, применяемый при изучении объектов природы. Принципиально можно представить бесконечное множество единиц физических величин. На практике необходимо соблюсти единство измерений, которое можно обеспечить при любой системе единиц. Однако для сопоставления результатов измерений без пересчетов (при переходе от одной системы единиц к другой) необходимо, чтобы результаты измерений выражались в узаконенных единицах.

Измерение — нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Под измерением понимается процесс экспериментального сравнения данной физической величины с однородной физической величиной, значение которой принято за единицу.

Измерение может быть:

· прямое, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (например, измерение массы на циферблатных весах, температуры термометром, размера штангенциркулем и др.);

· косвенное, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. например, для определения диаметра D большого вала его охватывают рулеткой и определяют длину окружности l. Получают абсолютное измерение D = l /p, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин;

· относительное измерение – отношение величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.

Единство измерений — состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Как следует из определения, это понятие включает не только выполнение условия единства используемых единиц физических величин, но и значение погрешности измерения.

Средство измерений — техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства. По техническому назначению средства измерений подразделяются на меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи, вспомогательные средства измерений, измерительные установки и измерительные системы.

Мера — средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера (кварцевый генератop является мерой частоты электрических колебаний). Мера, воспроизводящая ряд одноименных величин различного размера, называется многозначной (конденсатор постоянной емкости выполняет роль однозначной меры, а конденсатор переменной емкости — многозначной). Часто используется набор мер — специально подобранный комплект мер, применяемых не только отдельно, но и в различных сочетаниях для воспроизведения ряда одноименных величин различного размера.

Измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы бывают аналоговые и цифровые, показывающие и регистрирующие.

Измерительный преобразователь — средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной инфор­мации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающегося непосредственному восприятию наблюдателем [13].

Вспомогательное средство измерений — средство измерения величин, влияющих на метрологические свойства другого средства измерений при его применении. Эти средства применя­ют для контроля за поддержанием значений влияющих величин в заданных пределах.

Измерительная установка — совокупность функционально объединенных средств измерений (мер, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной (для автоматической обработки, передачи и использования в автоматизированной системе управления — АСУ) для непосредственного восприятия наблюдателем и расположенная в одном месте.

Измерительная информационная система — совокупность средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и пр.) и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи и предназначенных для получения измерительной информации, доступной для наблюде­ния, обработки и управления объектами [13].

2. Метрологические службы, обеспечивающие единство измерений

Решение важнейших научно-технических задач, в том числе проблемы обеспечения качества продукции, в значительной степени зависит от достижения единства и достоверности измерений.

Отмечалось, что единство измерений — состояние измерительного процесса, при котором результаты всех измерений выражаются в одних и тех же узаконенных единицах измерения и оценка их точности обеспечивается с гарантированной доверительной вероятностью. В применявшихся до недавнего времени сравнительно простых методах измерений погрешность результатов измерений почти полностью определялась погрешностями средств измерений. Поэтому для достижения единства измерений было достаточно обеспечить единообразие средств измерений, т.е. такое состояние средств измерений, когда они проградуированы в узаконенных единицах измерений, а их метрологические свойства соответствуют нормам.

Существуют принципы обеспечения единства измерений, к основным из которых относятся:

· применение только узаконенных единиц физических величин (ФВ);

· воспроизведение ФВ с помощью государственных эталонов;

· применение узаконенных средств измерений, которые прошли государственные испытания и которым переданы размеры единиц ФВ от государственных эталонов;

· обязательный периодический контроль через установленные промежутки времени характеристик применяемых средств измерений;

· гарантия обеспечения необходимой точности измерений при использовании поверенных средств измерений и аттестованных методик выполнения измерений;

· использование результатов измерений только при условии оценки их погрешности с заданной вероятностью;

· систематический контроль за соблюдением метрологических правил и норм, государственный надзор и ведомственный контроль за средствами измерений.

Для реализации этих принципов созданы необходимые научная, техническая и организационная основы.

Государственная метрологическая служба несет полную ответственность за обеспечение единства измерений в стране на межотраслевом и организационно-ведомственном уровне метрологических служб. В состав государственной службы входят:

· Главный центр, Госстандарт;

· Главные центры и центры государственных эталонов – научно-производственные объединения (НПО) и метрологические научно-исследовательские институты;

· Главный центр стандартных образцов и материалов;

· контрольные органы метрологической службы;

· центральные лаборатории стандартизации и метрологии.

Основная деятельность государственной службы направлена на стечение единства измерений независимо от того, когда и где они проводились. Эта деятельность также включает в себя функции создания государственных и вторичных эталонов, разработки систем передачи размеров единиц физических величин рабочим средствам, надзора за производством, состоянием, применением и ремонтом средств измерений. Отдельные министерства и ведомства имеют ведомственную метрологическую службу. В состав этой службы также входят отделы, на которые возлагаются функции руководства и организации метрологической службы

Как правило, ведомственная метрологическая служба состоит из следующих подразделений:

· головная организация;

· базовые организации на предприятиях; служба главного метролога;

· подразделения, осуществляющие работы по метрологическому обеспечению.

В обязанности ведомственной службы входят следующие функции:

· проведение систематического анализа состояния средств измерений в отрасли;

· разработка, осуществление и контроль на его основе программ метрологического обеспечения;

· изучение потребности отрасли в технических средствах, включая рабочие эталоны, разработка предложений по их созданию и приобретению;

· проведение метрологической аттестации средств измерений и выполнение работ по установлению соответствия номенклатуры измерительных параметров, норм, точности измерений, показателей качества продукции;

· аттестация технологических процессов;

· организация и проведение работ по поверке и ремонту средств измерений на предприятиях и в организациях, которые находятся в эксплуатации;

· разработка и внедрение стандартов и других нормативно-технических документов государственных средств измерений;

· внедрение в практику современных методов и средств измерений, направленных на увеличение эффективности производства;

· проведение метрологической экспертизы технических заданий, проектной, конструкторской и технологической документации;

· метрологический контроль за разработкой, производством, состоянием, применением и ремонтом средств измерений, за внедрением и соблюдением метрологических правил.

Основополагающей базой органов метрологической службы является:

· техническая (эталоны, установки высшей точности, образцовые средства измерений);

· нормативная (нормативно-технические и методические документы);

· организационно-правовая.

Формы государственного и ведомственного надзора и контроля могут быть различными. Основными из них являются периодическая, внеочередная и инспекционная поверка средств измерений, метрологическая ревизия и метрологическая экспертиза. Внеочередная поверка проводится при необходимости внедрения средств измерений в эксплуатацию. По результатам экспертной поверки обычно решают спорные вопросы. Первичная поверка проводится при выпуске средств измерений промышленностью, а периодическая — согласно регламенту после определенного срока эксплуатации средств измерений. Обязательной государственной поверке подлежат все средства измерений, применяемые в качестве образцовых, независимо от их ведомственной принадлежности.

3. Государственный метрологический контроль и надзор

Эталонная база России, инфраструктура и технические средства Государственной метрологической службы должны удовлетворять потребностям предприятий и организаций всех отраслей народного хозяйства, в том числе оборонной, а также сферам социальной жизни страны в обеспечении единства измерений.

Дальнейшее развитие и совершенствование государственной системы обеспечения единства измерений должно быть направлено на обеспечение достоверности и требуемой точности изме­рений (контроля, испытаний) качества продукции и услуг.

Государственный метрологический контроль и надзор должны обеспечить производство и поставку технически совершенных и метрологически обеспеченных измерительных приборов и оборудования.

Государственным метрологическим контролем охвачено:

· здравоохранение, ветеринария, охрана окружающей среды, обеспечение безопасности труда;

· торговые операции и взаимные расчеты между покупателем и продавцом, в том числе операции с применением игровых автоматов и устройств;

· государственные учетные операции;

· обороноспособность государства;

· геодезические и гидрометеорологические работы;

· производство, испытания и контроль качества продукции в целях определения соответствия обязательным требованиям государственных стандартов РФ;

· измерения, проводимые по поручению органов суда, прокуратуры, арбитражного суда, государственных органов управления РФ.