Основы метрологии

2.1 Основы метрологии

План лекции:

1. Метрология как наука об измерениях. Три составляющие и основные задачи метрологии. Международная система единиц;

2. Основные термины и определения;

3. Органы и службы по метрологии РФ;

4. Международные организации по метрологии.

1. Метрология как наука об измерениях. Три составляющие и основные задачи метрологии. Международная система единиц.

Метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства к требуемой точности. Современная метрология включает три составляющие: законодательную метрологию, фундаментальную (научную) и практическую (прикладную) метрологию. Правовые основы (законодательная метрология) обеспечивают единообразие средств, и единство измерений посредством установленных государством правил. Государственное регулирование выполняется посредством правовых актов через федеральные органы исполнительной власти (министерства и ведомства), Государственную Метрологическую службу и метрологические службы предприятий и организаций. Теоретическая (фундаментальная) метрология разрабатывает фундаментальные основы данной науки. Прикладная (практическая) метрология освещает вопросы практического применения разработок теоретической и положений законодательной метрологии.

Одна из главных задач метрологии — обеспечение единства измерений — может быть решена при соблюдении двух условий:

ª выражение результатов измерений в единых узаконенных единицах;

ª установление допускаемых погрешностей результатов измерений и пределов, за которые они не должны выходить при заданной вероятности.

Нормативно-правовой основой метрологического обеспечения точности измерений является Государственная система измерений ГСИ. Основные нормативные документы ГСИ — государственные стандарты.

Принята Международная система единиц (СИ), на основе которой для обязательного применения разработан ГОСТ 8.417-81.

Главными единицами физических величин в СИ являются семь основных единиц м свыше 50 производных, имеющих специальные названия. Основные единицы: метр — м (длина), килограмм — кг (масса), секунда — с (время), ампер — А (сила тока), кельвин — К (термодинамическая температура), моль (количество вещества) и кандела — кд (сила света). В этой систем, например, единица силы является производной; она называется ньютон — Н и равна приблизительно 0,102 килограмм-сила.

Кратные и дольные единицы образуются умножением на степень числа 10. им присвоены определенные названия и обозначения: мега —М (10⁶), кило — к (10³), милли — м(10^-3), микро — мк (10-⁶) и др.

Для воспроизведения и хранения единиц величин применяются эталоны, официально утверждаемые в качестве исходных для страны.

Единство измерений поддерживают путем передачи единиц величин от элемента к рабочим средствам измерений, осуществляемой по ступенькам образцовых мер и измерительных приборов.

2. Основные термины и определения.

Измерение — нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных средств измерений. Измерение может быть как частью промежуточного преобразования в процессе контроля, так и окончательным этапом получения информации при испытаниях.

Технический контроль (ТК)— проверка соответствия объекта установленному техническому условию (ТУ). ТК с совокупностью основных элементов (объект, средство контроля, исполнитель, нормативная документация) функционирует как единая система технического контроля (СТК). Выполнение функций СТК и управления технологическими процессами в современном машиностроении непрерывно связано с решением проблем автоматизации производства.

Техническое диагностирование — процесс определения технического состояния объекта диагностирования с определенной точностью (по ГОСТ 20911-75). Результатом диагностирования является заключение о техническом состоянии объекта с указание, при необходимости, места, вида и причин дефекта.

Испытание — экспериментальное определение количественных и (или) качественных свойств объекта испытаний при его функционировании или моделировании объекта и (или) воздействий. Экспериментальное определение свойств объекта может проводиться путем измерений, оценивания и контроля.

3. Органы и службы по метрологии РФ

Метрологическая служба — совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.

В ходе проведения административной реформы в РФ сформировалась определенная структура ГСИ, представленная на рис.1.

Государственная политика и нормативно-правовое регулирование в сфере обеспечения единства измерений осуществляется федеральным органом по техническому регулированию — Минпромэнерго России. Указанный орган принимает в области метрологии следующие нормативные правовые акты:

¾ правила создания, утверждения, хранения и применения эталонов единиц величин;

¾ метрологические правила и нормы;

¾ порядок разработки и аттестации методик выполнения измерений;

¾ порядок представления средств измерений на поверку и испытания, а также установления интервалов между поверками;

¾ порядок аккредитации на право выполнения калибровочных работ и выдачи сертификата о калибровке;

¾ порядок проведения государственного метрологического контроля.

Ростехрегулирование осуществляет:

¾ руководство деятельностью Государственной метрологической службы и государственных справочных метрологических служб;

¾ определение общих метрологических требований к средствам, методам и результатам измерений;

¾ ведение государственного реестра утвержденных типов средств измерений;

¾ государственный метрологический надзор.

Обеспечение единства измерений в стране осуществляется следующими субъектами метрологии:

¾ Государственной метрологической службой (ГСМ);

¾ справочными метрологическими службами (СМС);

¾ метрологическими службами федеральных органов исполнительной власти;

¾ метрологическими службами организаций (МСО).

В ГСМ входят подразделения центрального аппарата Ростехрегулирования, государственные научные метрологические центры (ВНИИ), органы ГМС в субъектах РФ — ЦСМ.

Ростехрегулирование осуществляет методическое руководство тремя государственными справочными службами: Государственной службой времени, частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ), Государственной службой стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО) и Государственной службой стандартных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД).

Потребителями измерительной информации ГСВЧ являются службы навигации и управления самолетами, судами и спутниками, Единая энергетическая система и пр.

ГССО обеспечивает создание и применение системы стандартных (эталонных) образцов состава и свойств веществ и материалов — металлов и сплавов, нефтепродуктов, медицинских препаратов, образцов почв, образцов твердости различных материалов, образцов газов и газовых смесей и др.

Потребителя информации ГСССД являются организации, проектирующие изделия техники, к точности характеристик которых предъявляются особо жесткие требования. Конструкторы этой техники не могут полагаться на противоречивую информацию о показателях свойств, содержащуюся в справочной литературе.

Метрологические службы федеральных органов исполнительной власти и юридических лиц могут создаваться в министерствах (ведомствах), организациях, на предприятиях и в учреждениях, являющихся юридическими лицами, для выполнения работ по обеспечению единства и требуемой точности измерений, осуществления метрологического контроля и надзора.

Рисунок 1

4.Международные организации по метрологии.

Метрология будет обеспечивать интересы международной торговли, если соблюдается единство измерений как необходимое условие сопоставимости результатов испытаний и сертификации продукции. Эта задача и является важнейшей в деятельности международных организаций по метрологии, благодаря усилиям которых в большинстве стран мира принята Международная система единиц физических величин (СИ), действует сопоставимая терминология, приняты рекомендации по способам нормирования метрологических характеристик средств измерений, по испытаниям средств измерений перед выпуском серийной продукции. Наиболее крупные международные метрологические организации — Международная организация мер и весов (МОМВ) и Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ).

В 1875 г. на основании подписанной Метрической конвенции была создана международная организация мер и весов. Научное направление деятельности организации — совершенствование метрической системы измерений. Практическое — создание Международного бюро мер и весов, которое хранит и поддерживает международные эталоны: прототипы метра и килограмма, единицы ионизирующих излучений, электрического сопротивления и др.

Важным результатом работы МОМВ является синхронный переход стан на новые единицы измерений или новые эталоны основных единиц.

Международная организация законодательной метрологии объединяет более 80 государств. Цель МОЗМ — разработка общих вопросов законодательной метрологии, в том числе установление классов точности средств измерений; обеспечение единообразия определения типов, образцов и систем измерительных приборов; рекомендации по их испытаниям для унификации метрологических характеристик и т.д.

Особо следует отметить деятельность МОЗМ по сертификации средств измерений. Сертификат МОЗМ — это документ, подтверждающий соответствие средства измерений определенной Международной рекомендации (МР) МОЗМ и гарантирующий, что изделие соответствует международным требованиям, которые признаются большинством государств.

Вопросы к лекции:

1. На каких трех составляющих базируется метрология?

2. Что является нормативной базой метрологии?

3. Что такое измерение?

4. Какой федеральный орган осуществляет нормативно-правовое регулирование в области метрологии?

5. Какие международные организации по метрологии Вы знаете?