Раздел 3. Метрология.

ЛЕКЦИЯ 9.

12.04.10.

1. Основные понятия метрологии;

2. Цели метрологии;

3. Разделы метрологии;

4. Нормативно-правовая база метрологии;

5. История развития метрлогии (самостоятельно).

Метрология (от греч. metron, logos)- наука об измерениях, методах и средствах обеспечения единства и точности измерения.

Основывается на достижении естественных, технических и общественных наук.

Объекты: измерение физических величин, методы и средства обеспечения единства измерений.

Значение метрологии - охватывает все области человеческой деятельности, результаты измерений дают информацию о производственных, экономических и социальных процессах; точность измерения позволет принимать правильные решения на разлачных уровнях управления.

Она обеспечивает национальную безопасность. Способствует дальнейшему развитию международного сотрудничества при совместной разработке научно-технических программ в области освоения космоса. Способствует развитию международной торговли, позволяет эффеткивно использовать методы стандартизации (гарантирует унификацию и стандартизацию, что приводит к совместимости и взаимозаменяемости)...

Цели метрологии - обеспечение единства измерений с заданной точностью;

Результат - такое измерение, которое с достаточной достоверностью отражает количественную характеристику параментра.

Задачи метрологии:

1. Установление, применение эталонов единиц физических величин;

2. Совершенствование эталонов единиц измерения для повышения их точности или для их уточнения;

3. Разработки и совершенствование стредств и методов измерения;

4. Совершенствование нормативно - правовой базы метрологии.

Принципы:

1. Единство измерений - такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин, а погрешности измерений не выходят за установленные границы заданной вероятностью;

2. Единообразие измерений - такое состояние измерений, когда они проградуированы в узаконенных единицах, а их метрологические характеристики соответствуют узаконенным нормам;

3. Научная обоснованность - разработка и применение метрологических средств, методов, методик основывается на научном эксперименте, анализе, синтезе - позволяет добиваться требуемой точности (класса точности) и возможности применения отдельных методик измерения.

Разделы метрологии.

Теоретическая метрология - занимается вопросами фундаментальных исследований, разработкой новых видов исследований.

Прикладная метрология - занимается вопросами практического применения в различных областях деятельности, результатов теоретических исследований в рамках метрологии.

Законодательная метрология - занимается разработкой правил, направляемых на облегчение единства измерений; эти нормы и правила возведены в ранг обязательных требований, закрепленных в форме законов.

Основные задачи прикладной и законодательной метрологии:

1. Обеспечение;

2. Правильная эксплуатация различных измерительных устройств;

3. Контроль за состоянием окружающей среды;

4. Контроль расходования материальных ресурсов;

5. Медицинское обеспечение населения страны;

6. Обеспечение безопасности;

7. Обеспечение обороноспособности.

Нормативно - правовая база метрологии.

1. Конституция РФ

2. Закон об обепечении единства измерений (от 1993)

3. Закон о техническом регулировании

4. Постановления Правительства РФ

5. Стандарты разного уровня

В Конституции РФ установлено, что в федеральном ведении находятся эталоны, метрическая система и исчисление времени , стандарты, относящиеся к основополагающему виду, закреплено руководство в вопросах законодательства метрологии, особое внимание к системам физических величин и эталонам.

Правила и нормы по обепечению единства измерений закреплены в законе "Об единстве измерений", также закреплены сферы, которые охватывают обязательные метрологические сферы и на которые распространяется государственный метрологический надзор. Статья 13.

В законе определены цели всей метрологической деятельности. Даны основные метрологические понятия (единство измерений, средства измерений, метрологическая служба, эталон единицы величины, метрологический контроль и надзор).

в законе определяется, что государственное управление в области метрологии осуществляет Федеральное агентство по техническому регулированию.

В законе определено, в РФ установлена метрическая система (СИ) измерения.

Закон определяет метрологическую службу.

Закон определяет систему российской калибровки, области и правовую основу международного сотрудничества в области метрологии.

Постановление правительства детализирует положения закона и регламентирует деятельность в области единства измерений.

Наиболее важными потановлениями являются:

• об организации работ по стандартизации и обепечению единства измерений;

• порядок аккредитации метрологических служб в РФ;

• положение о научно метрологических центрах;

• положение о метрологическом обеспечении обороноспособности страны.

Положения законов расширены комплексом стандартов - государственная система обеспечения единства измерений.

Эти стандарты являются стандартами регионального и межотраслевого уровня, они устанавливают правила, нормы и требования, направленные на достижение единства измерений.

Основными объектами являются единицы физических величин, государственные талоны, поверочные схемы.

Методы и средства проверки измерений, номенклатура и способы нормирования метрологических характеристик и средств измерения, нормы точности измерений, способы представления и выражения способов измерений, методики выполнения измерений и оценки достоверности измерений, термины и поределения в области метрологии , требования к стандартным образцам и эталонам, организация и порядок проведения государственных испытаний средств измерения.

Метрологическое обеспечение.

Установление и применение научных и организационных основных технических средств, правил и норм, которые необходимы для достижения единства и требуемой точности измерений.

Основная цель - обеспечение качества измерений (более широкое понятие, чем точность измерений).

Качество измерений характеризует:

• совокупность всех свойств и средств измерений. Эти свойства должны обеспечить точность и достоверность, сходность измерений.

Понятие метрологического обеспечения может быть отнесено к одной продукции, к совокупности продукции или ко всей.

Объект - все жизненные стадии продукта.

Задачи - установление рациональной номенклатуры, оптимальных норм точности измерения.

• формирование технико - экономического обоснования выбора средств измерения, испытаний и контроля; установления их номенклатуры с точки зркния их целесообразности;

• стандартизация, унификация, агрегатирование контрольно - измерительной техники;

• разработка, внедрение, аттестация современных методик измерений, испытаний и контроля;

• поверка, аттестация и колибровка контрольно - измерительного и испытательного оборудования;

• контроль за производством;

• разработка стандартов;

• проведение метрологических и экспертных проектов;

• гармонизация российской метрологической деятельности с международной.

Основа метрологического обеспечения.

- научная;

- организационная;

- нормативная (является комплексом стандартов);

- техническая (наличие государственных эталонов и эталонов разного уровня).

Уровни:

Международный - представлен организациями : ИСО, МЭК,

Международное бюро мер и весов(1875) - цель - создание, хранение,воспроизведение международных эталонов единиц измерений физических величин, проверка...

Международная комиссия мер и весов (1875) - цель - оьеспечение единства измерений и установление общих единиц измерений в большинстве стран...

Международная организация законодательства метрологии (1956) - устанавливает классы точности и средств измерения, обеспечивает единообразие средств измерений

Региональный - еврозиатское сотрудничество государственных метрологических учреждений; азиатско-тихоокеанский форум по законодательству метрологии (АТФЗМ); МГС СМС; европейсткая экономическая комиссия ООН; европейское сотрудничество по эталонам.

Национальный уровень - федеральное агенство то техническому регулированию и метрологии; метрологические служб юридических лиц и отраслей

Функции государственной метрологической службы:

1. Установление допустимых к применению физических величин;

2. Создание новых и совершенствование существующихгосударственных эталонов;

3. Контроль за разработкой и проведением эталонных и рабочих измерений;

4. Метрологический надзор за средствами ихмерений;

5. Контроль за состоянием метрологических слежб разного уровня.

РосТехРегулирование включает в себя метрологические центры, метрологические научно-исследовательские центры, органы государственной метрологической службы. Федеральное агентство осуществляе руководство государственной метрологической службой. наряду с федеральным агентством - государственная службавремени и частоты и определения параметров вращения земли.обеспечивает вопроизведение и хранение и предачу размеров единиц времени и частоты, а также занимается вопросами и обеспечивает шкалы атомногго и всемирного времени, занимается координированием полюсов.

ЛЕКЦИЯ 10.

19.04.10.

Государственная служба стандартных образцов, состава и свойств веществ и материалов:

• обеспечивает систему применения стандартных образцов и эталонов.

Стандартный образец - мера, предназначенная для вопроизведения величины из числа величин, характеризующий состав или свойство материала. они используются для контроля качества при аттестации, градуировке, проверке или калибровки.

Класификация стандартных образцов:

В зависимости от характеристик:

• стандарстные образцы свойств материалов;

• стандартные образцы состава материалов.

По методу анализа:

• по агрегатному состоянию.

По цели метрологического обеспечения:

• градуировка;

• калибровка;

• поверка.

Стандартные образцы, прошедшие аттестацию, вносятся в государственный риестр стандартных образцов.

Государственная служба стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД).

Стандартные справочные данные - справочники, библиографические указатели, обзоры, которые акумулируют всю проверенную и унифицированную информацию.

В зависимости от степени достоверности:

1. Стандартные (константы, числовые значения свойств материалов, которые прошли проверку и утверждены РосТехРегулированием или на международном уровне);

2. Рекомендуемые - физические значения физических констант и свойст материалов, которые получили на основе погрешностей;

3. Информационные - содержат совокупность сведений о свойствах, технических характеристиках материалов, которые используются в промышленности и технологии.

Физические величины измерений и точность измерений.

Измерение - совокупность экспериментальных операций, выполняемых с помощью технического средства, хранящего единицу величины и позволяющего сопотавить измеряемую величину с ее единицей и получить искомое значение величины.

Физическая величина - одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих, но в количесвенном отношении - индивидуальная для каждого (плотность, напряжение, показатель преломления).

Размер присущ конкретному объекту.

Истинный размер является объективной реальностью. (показатель качества)

Основное уравнение измерений

Х=Q*(X), где Х - искомая величина, Q - значение физической величины , (Х) - принятая единица измерения.

Показывает, что числовое значение величины зависит от размера принятой единицы измерения.

Измерительные преобразования - процесс установления взаимнооднозначного соответствия между размерами 2-ух величин - преобразуемой величины и преобразованной. Множество размеров входной величины, которые подвергаются преобразованию с помощью измерительного устройства - измерительный преобразователь - диапазон преобразований.

Измерительное преобразование может осуществляться по - разному в зависимости от видлов физических величин.

Виды физических величин принято делить на группы:

1. Величины отношений (отношение порядка или эквивалентности). Отношения построены в виде сопоставлений.

2. Величины, для которых отношение порядка или эквивалентности определяется не только между размерами величин, но также между разностями величин в парах и их размеров. (при использовании ртутного термометра разности температур пределах 5 - 10 градусов считаются равными. таким образом в данном случае имеет место быть отношение порядка величин и отношение эквивалентности между величинами.

3. Характеризуется тем, что на множестве размеров физических величин возможно выполнение таких опреаций, как вычитание, сложение... - свойство адитивности (длина, масса...)

Шкалы измерений.

Шкала - система величин, принятых для измерения или оценки физической величины (шкала твердости, температурная шкала, шкала МОсса)

Шкала - часть отчетного устройства средств измерения.

Основной интервал шкалы - разница между (Х1 - Х0), где Х1 - значение, после которого значения утрачивают линейность, Х0 - точка отсчета шкалы.

Виды шкал:

1. Метрические - шкалы интервалов (разностей), шкалы отношений, абсолютные шкалы.

2. Неметрические - условные шкалы, шкалы наименований, шкалы порядка.

Шкалы порядка - описывают свойства величин, которые располагаются по возрастанию и убыванию оцениваемого совйства. В ряде случаев у них есть нулевая отметка, отсутствуют единицы измерения (шкалы твердости, уровня шума, баллов силы ветра).

Условные шкалы - шкалы величин, у которых не определена единица измерения (шкала порядка - разновидность).

Шкалы наименования - характеризуются отношением эквивалентности качественных проявлений свойства. Не имеют 0, в них отсутствуют отношения (атлас цветов). Процесс оценки заключается в оценке эквивалентности образцу.

Шкалы отношений - описывают свойства величин д ля большого значения которых применимы логические отношения (порядка, пропорциональности). В таких шкалах существует естественный 0 и по согласованию устанавливается шкала измерения (шкала массы, термодинамической температуры).

Абсолютные шкалы - разновидность шкалы отношения, которые обладают определенными единицами измерения. они присущи таким относительным единицам, как КПД, амплиткдные изменения...

….........................................................................................

Методы измерений — сочетание принципов и средств измерений, соответствующих выбраннгому принципу.

Классификация методов измерений:

По общим приемам получения результатов:

• прямой метод измерения — непосредственно;

• косвенный метод измерения — с помощью прямого (определение твердости путем вдавливания шарика, определение глубины отпечатка).

По условиям измерения:

• контактный;

• бесконтактный.

Средства измерения — технические средства, которые имеют нормативные погрешности, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологичекие характеристики.

Классификация средств измерений:

По конструктивному исполнению:

• меры величины — предназначены для воспроизведения и хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров (однозначные и многозначные) — гиря, линейка...

• Измерительные преобразователи — СИ, служащие для преобразования измеряемой величины в в другую величину или сиглал измерительной информации, удобный для обработкт и хранения (термометр).

• Измерительный прибор — СИ, предназначенное для получения значений измеряемой величины в установленном диапазоне.

• Измерительная установка — совокупность функционально-объединенных мер, измерительных приборов, преобразователей и других устройств, расположенных в одном месте.

• Измерительная система - совокупность функционально-объединенных мер, измерительных приборов, преобразователей и других устройств, размещенных в разных точках

По метрологическому назначению:

• Рабочие СИ (лабараторные — с поышенной точностью; призводственные — повышенная стойкость; полевые — с повышенной стабильностью к смене природных условий);

• Эталоны - средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины, кратных или дольных ее значений с целью передачи ее размеров другим средствам измерения данной величины.

Методика проведения измерений.

Совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерения с известной погрешностью

Погрешность измерения — разность между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины.

Точность измерений — степень близости результата измерений к принятому опорному значению.

Поверка средства измерений — совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы или другими уполномоченными на это органами и организациями с целью определения и подтверждения соответствия средств измерений установленным техническим требованиям.

Калибровка средств измерений - совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и или пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору.