Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Основы метрологии, сертификации и стандартизации

ПРЕДИСЛОВИЕ

Метрология, зародившись в глубокой древности, в настоящее время является одной из основ практически любой науки и имеет громадное значение во всех сферах человеческой деятельности. Как и всякая наука, метрология достаточно сложна. Ее изучение следует начинать с основ, которые в достаточно сжатой степени представлены в настоящем учебном пособии. Оно рассчитано на учащихся инженерных высших учебных заведений, знакомых с азами теории вероятности и математической статистики в объеме школьных знаний. Освоив основы метрологии, можно приступать к более глубокому изучению этой науки с целью ее практического приложения.

Вступление в силу Федерального закона «О техническом регулировании» кардинальным образом изменило подход к сертификации и стандартизации, принятый у нас в стране до выхода указанного закона. Настоящее учебное пособие дает определенное представление о такой области деятельности, как стандартизация, и подтверждении соответствия продукции, услуг, процессов и др. в принятых в настоящее время формах.

ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ

ВВЕДЕНИЕ В МЕТРОЛОГИЮ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Основоположник отечественной метрологии Д.И. Менделеев считал, что «в природе мера и вес — главные орудия познания», и справедливо полагал, что «наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры».

Объектами метрологии являются все единицы измерения физических величин (механических, электрических, тепловых и др.), все средства измерения, виды и методы измерений, т.е. все, что необходимо для обеспечения единства измерений и организации метрологического обеспечения на всех этапах жизненного цикла любых изделий и научных исследований, а также учет любых ресурсов.

Метрология проникает во все области человеческой деятельности, во все науки и дисциплины и является для всех их единой наукой. Нет ни одной области человеческой деятельности, где можно было бы обойтись без количественных оценок, получаемых в результате измерений. Измерения являются главным путем познания природы человека, основой научных знаний, служат для учета материальных ресурсов, обеспечения требуемого качества продукции, взаимозаменяемости деталей и узлов, совершенствования технологий, автоматизации производства, стандартизации, охраны здоровья и обеспечения безопасности людей и их имущества. Именно от степени метрологического обеспечения зависит решение проблем достижения высокого качества продукции. Для этого необходимо правильно измерять параметры качества материалов и комплектующих изделий, поддерживать заданные технологические режимы, правильно обрабатывать результаты измерений. Нарушение единства измерений, непродуманная их организация и недостаточная точность могут привести к очень большим потерям и даже жертвам.

Для большей наглядности метрологи обычно приводят такой пример. На складе было 100 кг огурцов. Проведенные измерения показали, что их влажность составляет 99%, т.е. в 100 кг огурцов содержится 99 кг воды и 1 кг сухого вещества. Через какое-то время хранения вновь была измерена влажность этой же партии огурцов. Результаты измерения, занесенные в соответствующий протокол, показали, что влажность уменьшилась до 98%. Поскольку влажность изменилась всего на 1%, то ни у кого не возникло мысли, а какова же масса оставшихся огурцов? А оказывается, что если влажность стала 98%, то огурцов осталось ровно половина, т.е. 50 кг. И вот почему. Количество сухого вещества в огурцах не зависит от влажности, следовательно, оно не изменилось, и как было 1 кг, так и осталось 1 кг, но если раньше это составляло 1 %, то после хранения стало 2%. Составив пропорцию, легко определить, что огурцов стало 50 кг:

1 кг — 2%;

х кг — 100%;

х = (1 • 100)/2 = 50 кг.

В настоящее время метрология включает в себя следующие разделы: законодательная метрология, теоретическая метрология и прикладная (практическая) метрология.

Законодательная метрология — раздел метрологии, включающий комплекс взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил, требований и норм, а также другие вопросы, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерений и единообразия средств и способов измерений.

Теоретическая метрология — раздел метрологии, посвященный изучению ее теоретических основ.

Прикладная метрология — раздел метрологии, посвященный изучению вопросов практического применения в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований в рамках теоретической метрологии и положений законодательной метрологии.

В науке и промышленности значительная часть измерений состава вещества все еще производится с помощью качественного анализа. Погрешности этих анализов иногда бывают в несколько раз выше, чем разница между количествами отдельных компонентов, на которые должны отличаться друг от друга металлы различных марок, химические материалы и др. В результате таких измерений невозможно достичь необходимого качества продукции.

Можно выделить три основные функции измерений:

  • • измерения физических величин (ФВ), технических параметров, характеристик процессов, состава и свойств веществ, проводимых при научных исследованиях, испытаниях и контроле продукции;
  • • измерения, проводимые для контроля и регулирования технологических процессов;
  • • учет продукции, исчисляющийся по массе, длине, объему, расходу, мощности, энергии и т.д. (особенно в автоматизированных производствах), и для обеспечения нормального функционирования транспорта и связи.

Метрология, являясь в известном смысле «наукой наук», естественно, не может обойтись без терминов и определений. Термины в метрологии отличаются от слов обиходного языка тем, что они имеют специализированное, точно ограниченное научное значение. Точное значение конкретного явления природы или общества требует точного определения его названия. Наука закрепляет в терминах достижения научного познания. Нередко термин образуется из слова, имеющего в обиходном языке много значений, путем придания ему терминологического значения. Иногда это значение не отрывается от общего значения исходного слова, а только ограничивает его (например, эталон единицы ФВ), в других случаях происходит отрыв от значения исходного слова (например, полотно железной дороги). По определению, данному в Большой советской энциклопедии, термин — слово или словосочетание, призванное точно обозначить понятие и его соотношение с другими понятиями в пределах специальной сферы[1]. В этом определении есть одно на первый взгляд не грозящее никакими осложнениями ограничение: «в пределах специальной сферы».

Метрология является одной из областей науки, и, следовательно, для нее это ограничение имеет, казалось бы, такую же силу, как и для других областей науки. Тем не менее в отношении метрологии дело обстоит намного сложнее. Роль метрологии за последние десятилетия чрезвычайно возросла. Метрология проникла и завоевала (в некоторых областях завоевывает) себе весьма твердые позиции. В силу того обстоятельства, что метрология распространилась практически на все области человеческой деятельности, метрологическая терминология тесно соприкасается с терминологией каждой из «специальных» сфер. При этом возникло что-то, напоминающее явление несовместимости. Тот или иной термин, приемлемый для одной области науки или техники, оказывается неприемлемым для другой, так как в традиционной терминологии другой области этим же словом может обозначаться совершенно другое понятие.

Поскольку к терминам предъявляются требования лаконичности, им свойственна определенная условность. Не следует об этом забывать и применять утвержденные термины в соответствии с их определением, а с другой стороны, понятия, данные в определении, заменять другими терминами.

Рассмотрим основные термины и определения метрологии, принятые в Российской Федерации в настоящее время.

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

Прямое измерение — измерение, при котором искомое значение ФВ находят непосредственно из опытных данных (например, измерение массы с помощью циферблатных или равноплечных весов, температуры — термометром, длины — с помощью линейки и т.д.).

Косвенное измерение — измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям (например, измерение площади, объема).

Совокупные измерения — производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. Например, измерения, при которых массы отдельных гирь набора находят по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь.

Совместные измерения — производимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимости между ними. Например, измерения, при которых электрическое сопротивление при температуре 20 °С и температурные коэффициенты измерительного резистора находят по данным прямых измерений его сопротивления при различных температурах.

Наблюдение при измерении — экспериментальная операция, выполняемая в процессе измерений, в результате которой получают одно значение из группы значений величины, подлежащих совместной обработке для получения результата измерения.

Метод измерений — совокупность приемов использования принципов и средств измерений.

Средство измерения (СИ) — техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства (характеристики).

Мера — СИ, предназначенное для воспроизведения ФВ заданного размера (гиря, измерительный резистор, температурная лампа и др.).

Измерительный прибор — СИ, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем (например, линейка, штангенциркуль).

Измерительный преобразователь — СИ, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не воспринимаемая непосредственно наблюдателем. Не рекомендуется заменять этот термин словом «датчик» (например, тензорезистор, термопара).

Измерительная система — совокупность СИ и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи, которая предназначена для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и (или) использовании в автоматических системах управления (например, система слежения за спутниками).

Среднее квадратическое отклонение результата измерения (СКО) — параметр функции распределения результатов измерений, характеризующий их рассеивание и равный корню квадратному из дисперсии результатов измерений.

Доверительные границы погрешности результата измерения — верхняя и нижняя границы интервала, накрывающего с заданной вероятностью погрешность измерения.

Точность измерений — качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Численно оно обратно погрешности измерений, например, если погрешность измерений равна 0,0001, то точность равна 10000.

Эталон единицы — СИ (или комплекс СИ), обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений, выполненное по особой спецификации и официально утвержденное в установленном порядке в качестве эталона.

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

Вторичный эталон — эталон, значение которого устанавливают по первичному эталону.

Специальный эталон — эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы в особых условиях и заменяющий для этих условий первичный эталон.

Государственный эталон — первичный или специальный эталон, официально утвержденный в качестве исходного для страны.

Эталон-свидетель — вторичный эталон, предназначенный для проверки сохранности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты.

Эталон-копия — вторичный эталон, предназначенный для передачи размеров единиц разрядным эталонам.

Эталон сравнения — вторичный эталон, применяемый для сличений эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличаемы друг с другом.

Рабочий {разрядный) эталон — эталон, применяемый для поверки рабочих средств измерений.

Эталонная установка — измерительная установка, входящая в комплекс СИ, утвержденный в качестве эталона.

Образцовое СИ (ОСИ) — мера, измерительный прибор или измерительный преобразователь, служащие для поверки по ним других СИ и утвержденные в качестве образцовых.

Стандартный образец — мера для воспроизведения единиц величины, характеризующих свойства или состав веществ и материалов.

Рабочее СИ — СИ, применяемое для измерений, не связанных с передачей размеров.

Поверочная схема — утвержденный в установленном порядке документ, устанавливающий средства, методы и точность передачи размера единицы от эталона или исходного ОСИ рабочим СИ.

Метрологическая служба — сеть государственных и ведомственных метрологических органов и их деятельность, направленная на обеспечение единства измерений и единообразия СИ в стране.

Единство измерений — состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью.

Как уже было сказано, метрология — это наука, а ее практическим приложением является метрологическое обеспечение. В настоящее время под термином «метрологическое обеспечение» понимается установление научных, организационных и нормативных основ и технических средств обеспечения единства и требуемой точности измерений.

Научной основой метрологического обеспечения (МО) является метрология; организационной основой — метрологические службы (государственная, отраслевые и предприятий любой формы собственности); нормативная основа МО — система стандартов государственной системы обеспечения единства измерений, правила Госстандарта, методические указания (МУ), методические инструкции

(МИ), отраслевые стандарты (ОСТ), стандарты предприятий (СТП), технические условия (ТУ), метрологические нормы и правила; техническая основа МО — средства измерений и вспомогательное оборудование.

Необходимо, чтобы результаты измерений одинаковых величин, полученные в разных местах с помощью различных измерительных средств, были бы сопоставимы на уровне требуемой точности.

Контрольные вопросы

  • 1. Что такое метрология?
  • 2. Какие основные термины и определения приняты в метрологии?

  • [1] Большая советская энциклопедия. 3-е изд. Т. 25. М.: Сов. энциклопедия,1976. С. 473-474.
 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы