- •Н.Н. Акифьева Метрология, стандартизация и сертификация Конспект лекций
- •Часть 1. Основы метрологии.
- •Введение
- •1Основные сведения о метрологии
- •1.1 Предмет метрологии
- •1.2Важнейшие метрологические понятия
- •1.3Классификация измерений
- •1.4Обеспечение единства измерений в Российской Федерации
- •2Физические величины, их единицы и эталоны
- •2.1Физические величины и их единицы
- •2.2Порядок передачи размеров единиц физических величин
- •2.3Эталоны единиц основных физических величин
- •2.3.1Эталон единицы длины
- •2.3.2Эталон единицы массы
- •2.3.3Эталон единицы времени
- •2.3.4Эталон единицы силы электрического тока
- •2.3.5Эталон единицы температуры
- •2.3.6Эталон единицы силы света
- •3Точность измерений
- •3.1Классификация погрешностей
- •3.2Случайные погрешности. Вероятностный подход к их описанию
- •3.2.1Распределение случайных погрешностей
- •3.2.2Доверительный интервал случайной погрешности
- •3.2.3Проверка гипотезы о соответствии распределения случайных погрешностей нормальному
- •3.3Систематические погрешности
- •3.3.1Обнаружение и исключение систематических погрешностей
- •3.3.2Инструментальные погрешности
- •3.3.3Методические погрешности ( на примере измерения температуры термоэлектрическим преобразователем)
- •3.4Правила округления значений погрешности и результата измерений
- •4Средства измерений и их характеристики
- •4.1Классификация средств измерений
- •4.2Статические и динамические характеристики средств измерений
- •4.3Нормируемые метрологические характеристики средств измерений
- •5Методики выполнения измерений
- •5.1Общие положения
- •5.2Нормируемые метрологические характеристики методик выполнения измерений
- •6Обработка результатов измерений
- •6.1Основы статистической обработки результатов измерений, содержащих случайные погрешности
- •6.2Обработка результатов прямых измерений
- •6.3Прямые однократные измерения
- •6.4Обработка результатов косвенных измерений
- •6.4.1Косвенные измерения при отсутствии корреляции между погрешностями измерений аргументов
- •6.4.2Косвенные измерения при наличии корреляции между погрешностями измерений
- •7Метрологическое обеспечение в Российской Федерации
- •7.1Метрологические службы и организации
- •7.1.1Метрологические службы и организации Российской Федерации
- •7.1.2Международные метрологические организации
- •7.2 Нормативные документы по обеспечению единства измерений
- •7.3Метрологический надзор и контроль
- •7.3.1Государственный метрологический контроль и надзор
- •7.3.2Метрологический контроль и надзор, осуществляемый метрологической службой юридического лица
- •7.4Поверка и калибровка средств измерений
- •7.4.1Общие положения
- •7.4.2Виды и способы поверок средств измерения
- •Приложение 1. Важнейшие единицы Международной системы (си)
- •Приложение 2. Значения при различном уровне значимости q и различных степенях свободы r.
- •Приложение 3. Значение коэффициента t для случайной величины, имеющей распределение Стьюдента с n – 1 степенями свободы
- •Приложение 4. Значения функции Лапласа
- •Приложение 5. Пример проверки нормальности распределения результатов измерения
- •Предметный указатель
Введение
Метрология, как наука об обеспечении единства измерений и способах достижения требуемой точности измерений, является необходимым компонентом любого инженерного образования. Понимание проблем метрологии позволяет инженеру с необходимой критичностью относится к результатам своей деятельности, приучает к аккуратности, воспитывает требовательность к себе.
В нашей стране накоплен огромный метрологический опыт, создана система обеспечения единства измерений, действует федеральный закон «Об обеспечении единства измерений», работает множество государственных и частных, имеющих государственную аккредитацию учреждений, обеспечивающих метрологический контроль. Отечественная метрологическая библиография очень обширна, в стране издано множество трудов по метрологии как общего характера, так и посвященных отдельным метрологическим проблемам. Российская метрология имеет хорошо разработанную нормативную базу.
Тем не менее, сегодня отечественная метрология испытывает многочисленные реформы. Реформируется и приводится в соответствие с международными стандартами нормативная база, перестраивается структура государственных учреждений, ответственных за обеспечение единства измерений в Российской Федерации.
Целью одной из реформ является переход к техническим регламентам, как форме документа, устанавливающего обязательные требования к продукции, процессам производства, а следовательно и к измерениям и средствам измерений [20].
Целью другой реформы является гармонизация отечественных и международных метрологических правил и норм. Один из главных шагов этой реформы - прямое применение с 1 ноября 2002 г. в Российской Федерации международных стандартов ИСО 5725 1-6 под общим заголовком «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений». Стандарты ГОСТ Р ИСО 5725 1-6 представляют собой полный аутентичный текст международных стандартов ИСО 5725 1-6 [12-17].
Следующая реформа касается структуры государственных учреждений, ответственных за обеспечение единства измерений в Российской Федерации. Реструктуризация производится в рамках общей реформы исполнительной власти, начавшейся весной 2004 года после переизбрания Президента Российской Федерации. Главный шаг реструктуризации - передача полномочий Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарта России) вновь созданному Федеральному агенству по техническому регулированию и метрологии.
В предлагаемом учебном пособии авторы предприняли попытку отразить основные положения всех перечисленных реформ в той части, в которой они касаются метрологии.
1Основные сведения о метрологии
1.1 Предмет метрологии
Каждую секунду в стране выполняются сотни миллионов измерительных операций, результаты которых используются для обеспечения безопасной и безаварийной работы промышленных и энергетических агрегатов, оптимизации протекающих в них процессов. Затраты на обеспечение операций измерений, испытаний и контроля составляют до 20% от общих затрат на производство продукции. Только высокая и гарантированная точность результатов измерений обеспечивает правильность принимаемых решений на всех уровнях управления производством. Теоретической основой измерений и измерительной техники является метрология.
Метрология – (греч. «метро»-мера, «логос»-учение) наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Предметом метрологии является получение количественной информации о свойствах объектов и процессов, т.е. измерение свойств объектов и процессов с требуемой точностью и достоверностью.
Фундаментальным понятием метрологии является понятие измерения. Под измерением понимают совокупность операций, выполняемых с помощью специального технического средства, хранящего единицу измеряемой величины, позволяющего сопоставить измеряемую величину с ее единицей и получить значение этой величины. Результат измерений величины Х записывается в виде Х=А[Х], где А – безразмерное число, называемое числовым значение физической величины; [Х] – единица физической величины. Данное определение отражает цель измерения, а также исключает возможность использования этого понятия вне связи с измерительной техникой.
Важнейшей целью метрологии является обеспечение единства измерений. Единство измерений необходимо для сопоставления результатов измерений, выполненных различными измерительными устройствами, в разных местах и в разное время. Единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.
Деятельность по обеспечению единства измерений расширяется с увеличением масштабов производства, ростом темпа научно-технического прогресса, появлением в производстве, быту и других сферах деятельности многообразия объектов, выполняющих аналогичные функции. Цель этой деятельности – обеспечить сопоставимость результатов измерений, создав тем самым базу для правильного, а затем и наилучшего выбора. Таким образом, в условиях многообразия предложений, сопоставимость результатов измерений позволяет осуществлять экономичный выбор, с учетом факторов качества и стоимости.
Значение деятельности по обеспечению единства измерений все более возрастает при расширении международных обменов и торговли. Эта деятельность направлена на защиту интересов отечественных потребителей и производителей от пагубных последствий как неверных толкований результатов измерений, так и недостоверных результатов самих измерений. Такие последствия достаточно часто имело место в так называемые «годы перестройки», когда темпы роста международной торговли и обменов явно опережали темпы гармонизации отечественных и международных метрологических стандартов и норм. Для примера можно привести торговлю и обмен в области фармацевтических продуктов и товаров для здоровья.
Огромное значение имеет обеспечение единства измерений и, в частности, контроль за достижением требуемой точности и достоверности в ситуациях, касающихся безопасности или здоровья человека, состояния имущества граждан, окружающей среды, животных или растений. Любой гражданин цивилизованного общества вправе располагать информацией о значении жизненно важных параметров, которой можно безоговорочно доверять.
Получение достоверной, сопоставимой информации о значении физических параметров путем измерений, выполняемых с соблюдением принципов единства – есть цель и предмет метрологии. Таким образом, метрология – это то, что непосредственно влияет на качество нашей жизни.