Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Терминология, используемая в метрологии, приведена в Законе "Об обеспечении единства измерений":
• средство измерений - техническое устройство, предназначенное для измерений;
• единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью;
• поверка средства измерений - совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами, организациями) с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим требованиям;
• калибровка средства 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;
• сертификат об утверждении типа средств измерений - документ, выдаваемый уполномоченным на то государственным органом, удостоверяющий, что данный тип средств измерений утвержден в порядке, предусмотренном действующим законодательством, и соответствует установленным требованиям;
• аккредитация на право поверки средств измерений - официальное признание уполномоченным на то государственным органом полномочий на выполнение поверочных работ;
Задавайте вопросы нашему консультанту, он ждет вас внизу экрана и всегда онлайн специально для Вас. Не стесняемся, мы работаем совершенно бесплатно!!!
Также оказываем консультации по телефону: 8 (800) 600-76-83, звонок по России бесплатный!
• эталон единицы величины - средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины (или кратных либо дольных значений единицы величины) с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины;
• государственный эталон единицы величины - эталон единицы величины, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории Российской Федерации;
• нормативные документы по обеспечению единства измерений - государственные стандарты, применяемые в установленном порядке международные (региональные) стандарты, правила, положения, инструкции и рекомендации;
• метрологический контроль и надзор - деятельность, осуществляемая органом государственной метрологической службы (государственный метрологический контроль и надзор) или метрологической службой юридического лица в целях проверки соблюдения установленных метрологических правил и норм;
• метрологическая служба - совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.
Стандартизация и метрология
Понятие стандартизация в метрологии включает обширную область деятельности, в которую входят практически все аспекты жизнедеятельности современных предприятий. Стандартизация и метрология неразрывно связаны между собой. Стандартизация в метрологии один из самых необходимых и эффективных инструментов в организации метрологического обеспечения производства.
Во всех развитых странах используют стандартизацию и метрологию для улучшения роста и могущества страны. С их помощью решают вопросы повышения эффективности производства, увеличивают качество предметов производства. Стандартизация и метрология значительно влияют на качество жизни граждан страны. Правильно поставленная стандартизация в метрологии и метрологических службах способствует развитию предприятий во всех сферах деятельности.
В Российской Федерации внедрена государственная система стандартизации (ГСС), которая сводит воедино все требования и помогает упорядочить работы по стандартизации и метрологии на всех отечественных предприятиях. На основе комплекса ГСС ведется работа по стандартизации и метрологии на всех жизненных циклах продукции. На основе этого комплекса осуществляется метрологическое обеспечение и управление качеством продукции.
ГСС содержит не просто стандарты, все эти нормативные документы неразрывно связаны между собой. В них изложены основные определения, задачи качества, методы и пути решения задач стандартизации в метрологии и метрологического обеспечения. Изложены пути и методы использования и развития НТД по стандартизации и метрологии. Определена последовательность издания и применения стандартов и других нормативно-технических документов по стандартизации и метрологии. Определен порядок их корректировки и контроль за использованием и добровольным выполнением стандартов. При этом решен вопрос общих правил оформления стандартов, что должно содержаться в них и др.
Стандартизация в метрологии – определение и использование правил для организации метрологического обеспечения деятельности всех сторон участвующих в производственном процессе. Стандартизация в метрологии при производстве продукции должна решить следующие задачи: определить полный комплекс мер обеспечивающих качество продукта на всех стадиях его производства, обеспечить полное соответствие конечного продукта требованиям заказчика, обеспечить высокую производительность труда персонала и оборудования, оптимизировать расход исходных материалов, затраты энергии на производство, обеспечить безопасность труда при производстве продукции и дальнейшей эксплуатации изделий, а также оптимизировать время затраченное на производство продукции.
Объектами стандартизации в метрологии являются всё, что можно отнести к изделию. Это нормативные документы содержащие все правила и нормы допусков при производстве продукции. Это нормативные документы содержащие требования к качеству продукции и методы достижения этого качества. Но основная идея стандартизации в метрологии это то, что разрабатываемые стандарты могут многократно использоваться в других областях деятельности человека и различных отраслях государственного хозяйства.
Имеются различные сферы действия комплекса стандартов в метрологии.
Государственная стандартизация – стандартизация в метрологии, которую проводят государственные органы власти. Они же разрабатывают и перспективные планы стандартизации.
Национальная стандартизация – это форма стандартизации в метрологии, которая также проводится в государственном масштабе, но государственные органы власти не оказывают прямого руководства.
Международная стандартизация – осуществляется международными организациями, специально созданными для этих целей. Как правило, такие организации создаются несколькими государствами для решения вопросов торговли, совместных научных разработок, обеспечения совместной обороны и других вопросов взаимодействия.
Основные нормативно-технические документы, используемые при стандартизации в метрологии это сам стандарт и технические условия.
Стандарт – нормативно-технический документ, в котором содержатся основные требования, разработаны и определены правила и нормы к объекту стандартизации. Стандарт обязательно должен быть утвержден уполномоченным на это органом.
Технические условия (ТУ) – нормативно-технический документ, в котором изложены требования к конкретным видам продукции. При производстве продукции ТУ является основным документом в комплексе документации на конкретное изделие.
Целями и направлениями стандартизации в метрологии являются:
• Определение основных требований к качеству произведенного продукта, для этого стандартизуют исходное сырье и комплектующие.
• Разработка критериев качества продукта или системы качества, с определением средств метрологического контроля и испытаний.
• Повышение унификации продукции.
• Обеспечение единства измерений, создание эталонов.
Техническая метрология
Метрологическое обеспечение единства измерений - деятельность метрологических и других служб, направленная:
- на создание в стране необходимых эталонов, образцовых и рабочих средств измерений;
- на их правильный выбор и применение;
- на разработку и применение метрологических правил и норм;
- на выполнение других метрологических работ, необходимых для обеспечения требуемого качества измерений на рабочем месте, предприятии, в отрасли и национальной экономике.
Метрологическое обеспечение направлено на обеспечение единства и точности измерений для достижения установленных техническими условиями характеристик функционирования технических устройств. Метрологическое обеспечение представляет собой комплекс научно-технических и организационно-технических мероприятий, осуществляемых через соответствующую деятельность учреждений и специалистов. Метрологическое обеспечение измерений включает: теорию и методы измерений, контроля, обеспечения точности и единства измерений; организационно-технические вопросы обеспечения единства измерений, включая нормативно-технические документы - государственные стандарты, методические указания, технические требования и условия, регламентирующие порядок и правила выполнения работ.
Практическая деятельность организаций по метрологическому обеспечению охватывает достаточно большой круг вопросов. Осуществляется надзор за применением законодательно установленной системы единиц физических величин. Обеспечение единства и точности измерений проводится путем передачи размеров единиц физических величин от эталонов к образцовым средствам измерений и от образцовых к рабочим. Проводится надзор за функционированием государственных и ведомственных поверочных схем. Постоянно разрабатываются методы измерений дающие наивысшую точность. На этой основе создаются эталоны и образцовые средства измерений.
Осуществляется надзор за состоянием средств измерений в министерствах и ведомствах.
Метрологическое обеспечение измерительных средств на разных этапах их жизненного цикла решает вполне конкретные задачи:
• Исследуются параметры и характеристики измерительных систем и приборов для определения требований к объему, качеству и номенклатуре измерений и контроля.
• Производится анализ и выбор средств измерений и контроля из числа серийно выпускаемых. Если необходимых средств измерений не существует, то формируют технические требования на создание новых типов.
• Проводится поверка применяемых средств измерений.
• Выполняется анализ технологических процессов с точки зрения определения номенклатуры и последовательности измерительно-контрольных операций, установления метрологических характеристик соответствующих средств измерений.
• Проводятся работы по обеспечению производства серийно выпускаемых средств измерений и контроля, с целью своевременного обновления парка этих средств на предприятиях.
• Осуществляется метрологическая экспертиза конструкторской и технологической документации, совершенствуются методики измерения и контроля.
Ответственность за правильность, своевременность и полноту метрологического обеспечения технических устройств возлагается на их потребителей. Решение задач по метрологическому обеспечению метрологические службы организаций и предприятий.
Технической основой обеспечения единства измерений являются:
• Система (совокупность) государственных эталонов единиц и шкал физических величин - эталонная база страны.
• Система передачи размеров единиц и шкал физических величин от эталонов ко всем СИ с помощью эталонов и других средств поверки.
• Система разработки, постановки на производство и выпуска в обращение рабочих СИ, обеспечивающих исследования, разработки, определение с требуемой точностью характеристик продукции, технологических процессов и других объектов.
• Система государственных испытаний СИ (утверждение типа СИ), предназначенных для серийного или массового производства и ввоза из-за границы партиями.
• Система государственной и ведомственной метрологической аттестации, поверки и калибровки СИ.
• Система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов.
• Система стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов.
Государственная метрология
В соответствии с законом «Об обеспечении единства измерений» государственное управление деятельностью по обеспечению единства измерений в РФ осуществляет Госстандарт России.
Государственная метрологическая служба (ГМС) находится в введении Госстандарта и включает:
1) подразделения центрального аппарата Госстандарта России, осуществляющие функции планирования, управления и контроля деятельностью по обеспечению
единства измерений на межотраслевом уровне;
2) государственные научные метрологические центры (ГНМЦ), метрологические научно-исследовательские институты, несущие в соответствии с законодательством ответственность за создание, хранение и применение государственных эталонов и разработку нормативных документов по обеспечению единства измерений в закрепленном виде измерений;
3) органы ГМС на территориях республик и других субъектов в составе РФ. Органы Государственной метрологической службы, образованные по территориальному признаку, осуществляют государственный метрологический контроль и надзор на местах.
Государственные научные метрологические центры (ГНМЦ) несут ответственность за создание, совершенствование, хранение и применение государственных эталонов единиц величин, а также за разработку нормативных документов по обеспечению единства измерений.
В состав Государственной метрологической службы (ГМС) входят такие ГНМЦ, как:
- Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы (ВНИИМС);
- Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева (НПО ВНИИМ им. Д.И. Менделеева);
- Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ);
- Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений (ВНИИОФИ);
- Сибирский государственный научно-исследовательский институт метрологии (СНИИМ), г. Новосибирск;
- Уральский научно-исследовательский институт метрологии (УНИИМ), г. Екатеринбург.
Главным центром Государственной метрологической службы ГМС является ВНИИМС.
Важнейшими направлениями деятельности ВНИИМС как главного центра Государственной метрологической службы ГМС являются общее научно-методическое руководство и координация деятельности метрологических служб, а также разработка научно-методических, организационных, технико-экономических и правовых основ метрологического обеспечения народного хозяйства.
Главными центрами эталонов являются:
- ВНИИМ (специализация величины длины и массы, механические величины, теплофизические величины, ионизирующие излучения, давление, физико-химический состав и свойства веществ). Во ВНИИМ созданы и находятся государственные первичные эталоны всех основных единиц Международной системы, кроме единиц времени и частоты. Эталон единицы был первоначально представлен платиново-иридиевым штриховым метром № 28 – копией международного эталона. В 1895 г. после работ А. Майкельсона была признана возможность замены вещественного эталона естественным – длиной световой волны определенной спектральной линии какого-либо атома. Новое определение метра на основе оранжевой линии криптона 86 было принято позднее – только в 1960 г. на 11-й Генеральной конференции по мерам и весам. Начиная примерно с 1930 г. во ВНИИМС была начата работа по переходу на новое определение метра. Работы завершились в 1968 г. созданием нового государственного первичного эталона длины.
Эталон единицы массы представлен платиново иридиевым килограммом № 12, полученным в 1889 г. от Международного бюро мер и весов в качестве копии международного эталона. В послевоенные годы во ВНИИМ были созданы первичный эталон единицы силы тока и эталон единицы силы света – канделы. Для воспроизведения единицы температуры – кельвина – был создан прецизионный гелиевый газовый термометр и определены температуры реперных точек: кипения кислорода, затвердевания кадмия, цинка, олова и золота.
Кроме перечисленных основных эталонов Международной системы единиц во ВНИИМ созданы эталоны и эталонные установки для многих единиц различных физических величин. Из общего числа государственных эталонов нашей страны около 50 % сосредоточены во ВНИИМ.
- ВНИИФТРИ (радиотехнические и магнитные величины, время и частота, акустические и гидроакустические величины, низкие температуры, ионизирующие излучения, давление, твердость, характеристики аэрозолей и т. д.), в котором хранится эталон времени.
- ВНИИОФИ (оптические и оптико-физические величины, акустооптическая спектрометрия, измерения в медицине, измерения параметров лазеров).
- СНИИМ (радиотехнические, электрические и магнитные величины и др.).
Ряд эталонов хранятся в центрах государственных эталонов: ВНИИМС, ВНИИ расходометрии, г. Казань, НПО «Дальстандарт», г. Хабаровск).
Государственная метрологическая служба (ГМС) несет ответственность за метрологическое обеспечение измерений в стране на межотраслевом уровне и осуществляет государственный метрологический контроль и надзор метрологических служб юридических лиц.
Основная деятельность органов государственной метрологической службы направлена на обеспечение единства измерений в стране. Она включает создание государственных и вторичных эталонов, разработку систем передачи размеров единиц ФВ рабочим СИ, государственный надзор за производством, состоянием, применением, ремонтом СИ, метрологическую экспертизу документации и важнейших видов продукции, методическое руководство метрологическими службами юридических лиц. Руководство государственной метрологической службой осуществляет Госстандарт.
Государственные научные метрологические центры (ГНМЦ) образуются из числа находящихся в ведении Госстандарта предприятий и организаций или их структурных подразделений, выполняющих работы по созданию, совершенствованию, хранению и применению государственных эталонов единиц величин, а также ведущих разработку нормативных документов по обеспечению единства измерений и имеющих высококвалифицированные научные кадры.
Присвоение конкретному предприятию, организации статуса ГНМЦ не изменяет формы собственности и организационно-правовой формы, а означает отнесение их к категории объектов, предполагающей особые формы государственной поддержки.
Основные функции ГНМЦ:
• создание, совершенствование, хранение и применение государственных эталонов единиц величин;
• выполнение фундаментальных и прикладных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области метрологии, в том числе по созданию уникальных опытно-экспериментальных установок, шкал и исходных мер для обеспечения единства измерений;
• передача размеров единиц величин от государственных эталонов исходным;
• проведение государственных испытаний средств измерений;
• разработка оборудования, необходимого для оснащения органов государственной метрологической службы;
• разработка и совершенствование научных, нормативных, организационных и экономических основ деятельности по обеспечению единства измерений в соответствии со специализацией;
• метрологическая служба федеральных органов исполнительной власти, метрологическая служба предприятий и организаций, являющихся юридическими лицами взаимодействует с ГНМЦ;
• информационное обеспечение предприятий и организаций по вопросам единства измерений;
• проведение работ, связанных с деятельностью ГСВЧ, ГСССД и ГССО;
• проведение экспертизы разделов метрологического обеспечения федеральных и иных программ;
• проведение метрологической экспертизы и измерений по поручению органов суда, прокуратуры, арбитражного суда и федеральных органов исполнительной власти;
• подготовка и переподготовка высококвалифицированных кадров для метрологических служб;
• участие в сличении государственных эталонов с национальными эталонами других стран, разработке международных норм и правил.
Средство метрологии
Метрологическое средство измерения – это средство измерения, предназначенное для метрологических целей: воспроизведения единицы и ее хранения или передачи размера единицы рабочим средствам измерения. К метрологическим средствам измерения относятся эталоны, образцовые средства измерения, поверочные установки, стандартные образцы.
По уровню стандартизации различают стандартизованные и нестандартизованнные средства измерения.
Стандартизованными считаются средства измерения, изготовленные в соответствии с требованиями государственного стандарта и соответствующие техническим характеристикам установленного типа средств измерения, полученным на основании государственных испытаний, внесенные в Государственный реестр средств измерений.
Нестандартизованные – уникальные средства измерения, предназначенные для специальной измерительной задачи, в стандартизации требований к которым нет необходимости. Они не подвергаются государственным испытаниям, а подлежат метрологической аттестации.
Высшим звеном в метрологической передаче размеров единиц являются эталоны.
Эталон единицы – средство измерений (или комплекс средств), 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.
Эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью, называется первичным.
Специальный эталон воспроизводит единицу в особых условиях и заменяет при этих условиях первичный эталон.
Первичный, или специальный, эталон, официально утвержденный в качестве исходного для страны, называется государственным.
В метрологической практике широко используют вторичные эталоны, значения которых устанавливается по первичным эталонам. Вторичные эталоны являются частью подчиненных средств хранения единиц и передачи их размера. Они создаются и утверждаются в тех случаях, когда это необходимо для обеспечения наименьшего износа государственного эталона.
Вторичные эталоны по своему назначению делятся на эталоны-копии, эталоны сравнения, эталоны-свидетели и рабочие эталоны.
Эталон-копия предназначен для передачи размеров единиц рабочим эталонам. Он не всегда является физической копией государственного эталона.
Эталон-свидетель предназначен для проверки сохранности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты.
Эталон сравнения применяют для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличаемы друг с другом.
Рабочий эталон применяют для передачи размера единицы образцовым средствам измерений высшей точности, а в отдельных случаях – наиболее точным средствам измерений.
Образцовое средство измерения – мера, измерительный прибор или измерительный преобразователь, служащий для поверки по ним других средств измерений и утвержденный в качестве образцовых.
Поверка средств измерений – определение метрологическим органом погрешности средств измерений и установления его пригодности к применению.
Область метрологии
Законодательство и другие нормативно-правовые акты, метрологическая наука в сочетании с метрологическими службами и метрологическим надзором составляют систему обеспечения единства измерений в стране.
Обеспечение единства измерений в Российской Федерации выполняют следующие службы:
— федеральные органы исполнительной власти, осуществляющие установленные Правительством РФ функции в области метрологии;
— государственные научные метрологические институты;
— государственные региональные центры метрологии;
— метрологические службы;
— организации, осуществляющие деятельность по обеспечению единства измерений.
Основными задачами федеральных органов исполнительной власти являются:
- разработка государственной политики и нормативно-правового регулирования в области обеспечения единства измерений;
- организация взаимодействия с международными организациями в области обеспечения единства измерений;
- реализация государственной политики в области обеспечения единства измерений;
- координация деятельности в области обеспечения единства измерений;
- осуществление государственного метрологического надзора.
В систему метрологического обеспечения входит ряд государственных научных метрологических центров и научно-исследовательских институтов. Наиболее крупные из них — Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы (ВНИИМС, г. Москва), Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева (ВНИИМ, г. Санкт-Петербург), Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ, Московская область), Уральский научно-исследовательский институт метрологии (УНИИМ, г. Екатеринбург), Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений (ВНИИОФИ, г. Москва), Сибирский государственный научно-исследовательский институт метрологии (СНИИМ, г. Новосибирск), Всероссийский научно-исследовательский институт расходометрии (ВНИИР, г. Казань).
Основные задачи государственных научных метрологических институтов:
- проведение фундаментальных и прикладных научных исследований, экспериментальных разработок в области обеспечения единства измерений;
- разработка, совершенствование, содержание, сличение и применение государственных первичных эталонов единиц величин;
- передача единиц величин от государственных первичных эталонов;
- участие в разработке проектов нормативных документов;
- проведение метрологической экспертизы нормативных и правовых документов;
- создание и ведение Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений;
- участие в международном сотрудничестве в области метрологии.
Для целей обеспечения единства измерений в Российской Федерации созданы:
- Государственная служба времени, частоты и определения параметров вращения Земли;
- Государственная служба стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов;
- Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов.
Задачи метрологии
К задачам метрологии относятся:
1) разработка общей теории измерений;
2) разработка путей измерений, а также методов установления точности и верности измерений;
3) обеспечение целостности измерений;
4) определение единиц физических величин.
Стандартизация – деятельность, которая устремлена на определение и разработку требований, норм и правил, гарантирующая право потребителя на покупку товаров за устраивающую его цену, должного качества, а также право на благоустроенность и безопасность труда.
Единой задачей стандартизации является охрана интересов потребителей в вопросах качества услуг и продукции.
Беря за основу Закон Российской Федерации «О стандартизации», стандартизация имеет такие задачи и цели, как:
1) безвредность работ, услуг и продукции для жизни и здоровья человека, а также для окружающей среды;
2) безопасность различных предприятий, организаций и других объектов с учетом возможности возникновения чрезвычайных ситуаций;
3) обеспечение возможности замены продукции, а также ее технической и информационной совместимости;
4) качество работ, услуг и продукции с учетом уровня достигнутого прогресса техники, технологий и науки;
5) бережное отношение ко всем имеющимся ресурсам;
6) целостность измерений.
Сертификация – это установление соответствующими сертифицирующими органами обеспечения требуемой уверенности, что продукция, услуга или процесс соответствуют определенному стандарту или другому нормативному документу. Сертифицирующими органами может являться лицо или орган, признанные независимыми ни от поставщика, ни от покупателя.
Сертификация сориентирована на достижении следующих целей:
1) оказание помощи потребителям в грамотном выборе продукции или услуги;
2) защита потребителя от некачественной продукции изготовителя;
3) установление безопасности (опасности) продукции, работы или услуг для жизни и здоровья человека, окружающей среды;
4) свидетельствование о качестве продукции, услуги или работы, о которых заявил изготовитель или исполнитель;
5) организация условий для комфортной деятельности организаций и предпринимателя на едином товарном рынке РФ, а также для принятия участия в международной торговле и международном научно—техническом сотрудничестве.
Региональная метрология
Региональная метрология – деятельность, открытая для соответствующих органов любых государств одного географического, политического или экономического региона мира.
В Центральной и Восточной Европе действует Организация сотрудничества государственных метрологических организаций стран Центральной и Восточной Европы (КООМЕТ). КООМЕТ образована в 1991 г. на базе секции по метрологии СЭВ и в настоящее время насчитывает 14 стран-участниц (Белоруссия, Болгария, Германия, Польша, Россия, Румыния, Словакия, Украина, Армения, Грузия, Литва и др.). Штабная квартира находится в Братиславе.
Региональным органом исполнительной власти, ответственным за проведение работ в сфере обеспечения единства измерения, является:
a) Центр стандартизации и метрологии;
б) Центр регистра систем качества;
в) Региональная метрологическая служба;
с) Региональный центр технического регулирования.
Одной из задач регионального центра стандартизации и метрологии является:
a) изготовление средств измерения;
б) создание государственных эталонов;
в) проверка средств измерений;
г) аттестация государственных эталонов.
Основы метрологии
В практической жизни человек всюду имеет дело с измерениями. На каждом шагу встречаются измерения таких величин, как длина, объем, вес, время и др.
Измерения являются одним из важнейших путей познания природы человеком. Они дают количественную характеристику окружающего мира, раскрывая человеку действующие в природе закономерности. Все отрасли техники не могли бы существовать без развернутой системы измерений, определяющих как все технологические процессы, контроль и управление ими, так и свойства и качество выпускаемой продукций.
Велико значение измерений в современном обществе. Они служат не только основой научно-технических знаний, но имеют первостепенное значение для учета материальных ресурсов и планирования, для внутренней и внешней торговли, для обеспечения качества продукции, взаимозаменяемости узлов и деталей и совершенствования технологии, для обеспечения безопасности труда и других видов человеческой деятельности.
Особенно возросла роль измерений в век широкого внедрения новой техники, развития электроники, автоматизации, атомной энергетики, космических полетов. Высокая точность управления полетами космических аппаратов достигнута благодаря современным совершенным средствам измерений, устанавливаемым как на самих космических аппаратах, так и в измерительно-управляющих центрах.
Большое разнообразие явлений, с которыми приходится сталкиваться, определяет широкий круг величин, подлежащих измерению. Во всех случаях проведения измерений, независимо от измеряемой величины, метода и средства измерений, есть общее, что составляет основу измерений - это сравнение опытным путем данной величины с другой подобной ей, принятой за единицу. При всяком измерении мы с помощью эксперимента оцениваем физическую величину в виде некоторого числа принятых для нее единиц, т.е. находим ее значение.
В настоящее время установлено следующее определение измерения: измерение есть нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.
Отраслью науки, изучающей измерения, является метрология.
Слово "метрология" образовано из двух греческих слов: метрон - мера и логос - учение. Дословный перевод слова "метрология" - учение о мерах. Долгое время метрология оставалась в основном описательной наукой о различных мерах и соотношениях между ними. С конца прошлого века благодаря прогрессу физических наук метрология получила существенное развитие. Большую роль в становлении современной метрологии как одной из наук физического цикла сыграл Д. И. Менделеев, руководивший отечественной метрологией в период 1892 - 1907 гг.
Метрология в ее современном понимании - наука об измерениях, методах, средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Единство измерений - такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.
Точность измерений характеризуется близостью их результатов к истинному значению измеряемой величины.
Таким образом, важнейшей задачей метрологии является усовершенствованием эталонов, разработкой новых методов точных измерений, обеспечение единства и необходимой точности измерений.
Метрология качества
В обеспечении качества продукции важная роль принадлежит метрологии - деятельности, направленной на обеспечение единства измерений. Метрологическое обеспечение тесно связано с точностью измерений технико-экономических параметров производства и показателей качества продукции.
Метрология - паука об измерениях, методах, средствах обеспечения измерений и требуемой точности измерений.
Единство измерений представляет собой состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах времени и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью. Погрешности измерений указываются в паспорте, технических условиях и иной нормативной документации, выдаваемой средству измерения.
Под измерением понимают совокупность операций, которые выполняются с помощью специального технического средства, хранящего единицу величины, позволяющего сопоставить измеряемую величину с ее единицей и получить значение этой величины.
В России, как и во многих других странах, узаконенными единицами являются единицы величин Международной системы единиц (SI), принятой Международной организацией законодательной метрологии.
В 1840 г. во Франции была введена метрическая система мер. Значимость этой системы была высоко оценена великим русским ученым Д. И. Менделеевым, который в 1867 г. на съезде русских естествоиспытателей выступил с призывом содействовать подготовке метрической реформы в России. По его инициативе Петербургская академия наук предложила учредить международную организацию, которая обеспечивала бы единообразие средств измерений в международном масштабе. Это предложение получило одобрение, и в 1875 г. на Дипломатической метрологической конференции, проведенной в Париже, в которой участвовали 17 государств (в том числе и Россия), была принята Метрологическая конвенция.
В России осуществляется государственное регулирование вопросов метрологического обеспечения. Принят Федеральный закон № 102-ФЗ "Об обеспечении единства измерений", основная цель которого - защита законных интересов граждан, установленного правопорядка и экономики РФ от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений.
Виды и средства измерений
Эталон единицы физической величины представляет собой техническое средство, предназначенное для воспроизведения, храпения и передачи единицы величины.
Конструкция эталона, его свойства и способы воспроизведения единицы определяются природой данной физической величины и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений.
Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя связанными друг с другом существенными признаками:
Эталоны классифицируются на первичные, вторичные и рабочие (разрядные).
Первичный эталон обеспечивает воспроизведение единицы физической величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений па современном уровне научно-технических достижений. Такой эталон может быть национальным (государственным) и международным.
Национальный (государственный) первичный эталон признается решением уполномоченного государственного органа в качестве исходного на территории страны. Так, на территории РФ национальным органом по метрологии утверждены государственные эталоны метра, килограмма и др.
Международный эталон принимается по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единицы воспроизводимых и хранимых национальными эталонами.
Международные эталоны хранит и поддерживает Международное бюро мер и весов (МБМВ). Основная функция МБМВ состоит в систематическом сличении национальных эталонов крупнейших метрологических лабораторий разных стран с международными эталонами, а также между собой, что необходимо для обеспечения достоверности, точности и единства измерений. Сличению подлежат эталоны как основных, так и производственных величин системы средств измерений. Установлены определенные периоды сличения (например, эталоны метра и килограмма сличаются каждые 25 лет).
Первичному эталону соподчинены вторичные и рабочие (разрядные) эталоны.
Вторичный эталон получает размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы.
Различают следующие виды вторичных эталонов:
- эталоны-свидетели - предназначены для поверки сохранности и неизменности государственного эталона и для замены в случае его утраты или порчи;
- эталоны-сравнения - применяются для сличения эталонов, которые по каким-либо причинам не могут непосредственно сличаться друг с другом;
- эталоны-копии - используются для передачи размеров единиц рабочим эталонам.
В России такие эталоны утверждаются либо Росстандартом, либо государственными научными метрологическими центрами.
Рабочий эталон предназначен для передачи размера единицы рабочим средствам измерений. Такие эталоны воспринимают размер единицы от вторичных эталонов. При необходимости рабочие эталоны подразделяются на разряды (1-й, 2-й и т.д.), как это было принято для ОСИ (образцовых средств измерений). В таком случае передача размера единицы осуществляется через цепочку соподчиненных по разрядам рабочих эталонов. При этом размер единицы последнего в той цепочке рабочего эталона передается рабочему средству измерений.
Соподчинение государственных эталонов, вторичных, рабочих эталонов и рабочих средств измерений определено государственной поверочной схемой, т.е. утвержденным документом, устанавливающим средства, методы и точность передачи размеров единиц от государственного эталона рабочим средствам измерений.
Различают следующие виды эталонов:
- исходные эталоны, обладающие наивысшими метрологическими свойствами из имеющихся (в данной организации, на предприятии) эталонов, на основе которых получаются размеры единиц соответствующих средств изменений;
- одиночные эталоны, в составе которых имеется одно средство измерения (мера, измерительный прибор, эталонная установка) для воспроизведения и/или хранения единицы;
- групповые эталоны, в состав которых входят совокупности средств измерения одного типа, номинального значения или диапазона измерений, применяемых совместно для повышения точности воспроизводства единицы или ее хранения;
- эталонные наборы, состоящие из совокупности средств измерений, которые позволяют воспроизводить и/или хранить единицу в диапазоне, представляющем объединение диапазонов указанных средств;
- транспортируемые эталоны, предназначенные для их транспортировки к месту проверки (калибровки) средств измерений или сличений эталонов данной единицы;
- эталонные установки - измерительные установки, входящие в состав эталонов (например, в состав государственного первичного эталона единицы активности радионуклидов входят шесть эталонных установок);
- поверочные установки - измерительные установки, укомплектованные рабочими эталонами и предназначенные для поверки рабочих средств измерений и подчиненных рабочих эталонов.
Первыми официально утвержденными эталонами были прототипы метра и килограмма, изготовленные во Франции. В 1798 г. их передали на хранение в национальный архив.
Эталон единицы массы был принят в 1872 г. и представляет собой платиновую цилиндрическую гирю, высота и диаметр которой равны 39 мм.
С течением времени получены более высокие точность и надежность эталонов, создаваемых на основе использования квантовых эффектов, что, в свою очередь, позволяет предположить возможность создания в ближайшем будущем новых эталонов. С использованием квантовых эффектов был создан современный эталон ампера и ома. Квантовые эталоны характеризуются высокой степенью стабильности, значений погрешности воспроизведения единиц величины. С помощью новых методов и средств измерений уточняются функциональные физические константы, поэтому точность квантовых эталонов будет возрастать.
Квантовые эталоны можно будет считать "вечными мерами", так как способность воспроизведения единиц физических величин у таких эталонов не подвержена влиянию внешних условий, географического местонахождения и времени.
Важное место в воспроизведении единиц величин, характеризующих свойства и состав материалов, занимают стандартные образцы веществ и материалов, которые определены с необходимой точностью, отличаются высоким уровнем постоянства и удостоверены сертификатом.
Метрологический потенциал России составляет 142 государственных эталона, более 7000 государственных стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов, более 1,5 млрд. средств измерений.
Виды метрологии
Измерения различают по способу получения информации, по характеру изменений измеряемой величины в процессе измерений, по количеству измерительной информации, по отношению к основным единицам.
По способу получения информации измерения разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.
Прямые измерения - это непосредственное сравнение физической величины с ее мерой. Например, при определении длины предмета линейкой происходит сравнение искомой величины (количественного выражения значения длины) с мерой, т.е. линейкой.
Косвенные измерения отличаются от прямых тем, что искомое значение величины устанавливают по результатам прямых измерений таких величин, которые связаны с искомой определенной зависимостью. Так, если измерить силу тока амперметром, а напряжение вольтметром, то по известной функциональной взаимосвязи всех трех названных величин можно рассчитать мощность электрической цепи.
Совокупные измерения сопряжены с решением системы уравнений, составляемых по результатам одновременных измерений нескольких однородных величин. Решение системы уравнений дает возможность вычислить искомую величину.
Совместные измерения — это измерения двух или более неоднородных физических величин для определения зависимости между ними.
Совокупные и совместные измерения часто применяют в измерениях различных параметров и характеристик в области электротехники.
По характеру изменения измеряемой величины в процессе измерений бывают статистические, динамические и статические измерения.
Статистические измерения связаны с определением характеристик случайных процессов, звуковых сигналов, уровня шумов и т.д. Статические измерения имеют место тогда, когда измеряемая величина практически постоянна.
Динамические измерения связаны с такими величинами, которые в процессе измерений претерпевают те или иные изменения.
Статические и динамические измерения в идеальном виде на практике редки.
По количеству измерительной информации различают однократные и многократные измерения.
Однократные измерения - это одно измерение одной величины, т.е. число измерений равно числу измеряемых величин. Практическое применение такого вида измерений всегда сопряжено с большими погрешностями, поэтому следует проводить не менее трех однократных измерений и находить конечный результат как среднее арифметическое значение.
Многократные измерения характеризуются превышением числа измерений количества измеряемых величин. Обычно минимальное число измерений в данном случае больше трех. Преимущество многократных измерений в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерения.
По отношению к основным единицам измерения делят на абсолютные и относительные.
Абсолютными измерениями называют такие, при которых используются прямое измерение одной (иногда нескольких) основной величины и физическая константа. Так, в известной формуле Эйнштейна Е=тс2 масса (т) - основная физическая величина, которая может быть измерена прямым путем (взвешиванием), а скорость света (с) физическая константа.
Относительные измерения базируются на установлении отношения измеряемой величины к однородной, применяемой в качестве единицы. Естественно, что искомое значение зависит от используемой единицы измерений.
С измерениями связаны такие понятия, как "шкала измерений", "принцип измерений", "метод измерений".
Шкала измерений - это упорядоченная совокупность значений физической величины, которая служит основой для ее измерения. Поясним это понятие на примере температурных шкал.
В шкале Цельсия за начало отсчета принята температура таяния льда, а в качестве основного интервала (опорной точки) температура кипения воды. Одна сотая часть этого интервала является единицей температуры (градус Цельсия). В температурной шкале Фаренгейта за начало отсчета принята температура таяния смеси льда и нашатырного спирта (либо поваренной соли), а в качестве опорной точки взята нормальная температура тела здорового человека. За единицу температуры (градус Фаренгейта) принята одна девяносто шестая часть основного интервала. По этой шкале температура таяния льда равна + 32°F, а температура кипения воды + 212°F. Таким образом, если по шкале Цельсия разность между температурой кипения воды и таяния льда составляет 100°С, то по Фаренгейту она равна 180°F. На этом примере мы видим роль принятой шкалы как в количественном значении измеряемой величины, так и в аспекте обеспечения единства измерений. В данном случае требуется находить отношение размеров единиц, чтобы можно было сравнить результаты измерений.
В метрологической практике известны несколько разновидностей шкал: шкала наименований, шкала порядка, шкала интервалов, шкала отношений и др.
Шкала наименований — это своего рода качественная, а не количественная шкала, она не содержит нуля и единиц измерений. Примером может служить атлас цветов (шкала цветов). Процесс измерения заключается в визуальном сравнении окрашенного предмета с образцами цветов (эталонными образцами атласа цветов). Поскольку каждый цвет имеет немало вариантов, такое сравнение под силу опытному эксперту, который обладает не только практическим опытом, но и соответствующими особыми характеристиками зрительных возможностей.
Шкала порядка характеризует значение измеряемой величины в баллах (шкала землетрясений, силы ветра, твердости физических тел и т.п.).
Шкала интервалов (разностей) имеет условные нулевые значения, а интервалы устанавливаются по согласованию. Такими шкалами являются шкала времени, шкала длины.
Шкала отношений имеет естественное нулевое значение, а единица измерений устанавливается по согласованию. Например, шкала массы (обычно мы говорим "веса"), начинаясь от нуля, может быть градуирована по-разному в зависимости от требуемой точности взвешивания. Сравните бытовые и аналитические весы.
Метрологии систем
Также метрология изучает развитие системы мер, денежных единиц и счёта в исторической перспективе.
Основные законы метрологии:
• любое измерение есть сравнение;
• любое измерение без априорной информации невозможно;
• результат любого измерения без округления значения является случайной величиной.
В метрологии имеются отдельные специализированные направления, такие как:
• создание общей теории измерений;
• образование единиц физических величин и систем единиц;
• разработка и стандартизация методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений (так называемая "законодательная метрология");
• создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений. Приоритетной подзадачей данного направления является выработка системы эталонов на основе физических констант.
Система метрологии
Единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью. Правовой основой обеспечения единства измерений служит законодательная метрология, которая представляет собой свод государственных актов и нормативно-технических документов различного уровня, регламентирующих метрологические правила, требования и нормы.
Технической основой ГСИ являются:
1. Система (совокупность) государственных эталонов единиц и шкал физических величин - эталонная база страны.
2. Система передачи размеров единиц и шкал физических величин от эталонов ко всем СИ с помощью эталонов и других средств поверки.
3. Система разработки, постановки на производство и выпуска в обращение рабочих СИ, обеспечивающих исследования, разработки, определение с требуемой точностью характеристик продукции, технологических процессов и других объектов.
4. Система государственных испытаний СИ (утверждение типа СИ), предназначенных для серийного или массового производства и ввоза из-за границы партиями.
5. Система государственной и ведомственной метрологической аттестации, поверки и калибровки СИ.
6. Система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов.
7. Система стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов.
Различают децентрализованное и централизованное воспроизведение единиц. При децентрализованном единицы воспроизводятся там, где выполняются измерения. При централизованном информация о единицах передаётся с места их централизованного хранения и воспроизведения. Оно осуществляется с помощью специальных технических средств, называемых эталонами.
Метрология профессия
Основные функции метролога — проверка и регулировка точности работы измерительных аппаратов и приспособлений. Главная цель его деятельности — приведение измерительных приборов в полное соответствие установленным стандартам.
Кроме того, профессия метролога подразумевает и умение разрабатывать поверочные схемы для различных видов измерений, инструкции, методики и прочие документы.
Многие организации используют самые разнообразные измерительные приборы: весы, счетчики воды или электроэнергии, радары, банкоматы, тонометры, аудиометры и т.д. Должность метролога существует и на выпускающих такие приборы предприятиях, и в разрабатывающих их НИИ, и в контролирующих учреждениях — Ростехнадзоре, Ростесте, Ростехрегулировании, Метрологическом Центре энергоресурсов.
На крупных предприятиях можно встретить должность главного метролога — руководителя младших специалистов.
Эталонные меры, предназначенные для поддержания единства всех мер, создавались еще в древние времена. А вот единая международная Метрическая конвенция была принята только 20 мая 1875 году по предложению Д.И. Менделеева. Эта дата считается днем рождения профессии инженера-метролога в нынешнем виде.
Но в России еще в 16-м веке целовальники (контролеры) на рынках разыскивали и отбирали неофициальные меры (прежде всего — весов). В 17-м веке надзор за соблюдением эталонных мер был усилен — им занимались Большая таможня и Померная изба.
Основные должностные обязанности метролога таковы:
• организация поверки, ремонта и калибровки средств измерений (также разработка метрологической документации);
• контроль соответствия методов и средств измерений требованиям законодательства;
• проведение метрологических экспертиз;
• ведение баз учета измерительных средств.
На производственном предприятии метролог занимается рядом дополнительных задач:
• контроль оснащения предприятия всеми необходимыми средствами измерений;
• обучение персонала работе с измерительными приборами;
• взаимодействие с производителем относительно разработки и внедрения новых средств измерения.
В некоторых НИИ метрологи участвуют в разработке и внедрении новых измерительных приборов и методов (вплоть до создания эталонов физических величин).
Как правило, требования к метрологу стандартны:
• среднее или высшее образование по специальности «Метрология» или смежное техническое;
• знание нормативно-правовых актов и методических материалов по метрологии;
• умение работать с технической документацией;
• опыт работы с институтами метрологии.
Иногда требуется знание определенной отрасли, английского языка или специального программного обеспечения.
Чтобы стать метрологом, сперва нужно получить образование по специальности «Метрология и метрологическое обеспечение» (высшее или среднее). С высшим образованием, конечно, больше предприятий откроют вам двери и возьмут на работу. Вакансий хоть и мало на рынке, но берут на стажировку новых специалистов компании с удовольствием.
Спортивная метрология
Спортивная метрология — это наука об измерениях в физическом воспитании и спорте. Ее нужно рассматривать как конкретное приложение к общей метрологии, основной задачей которой, как известно, является обеспечение точности и единства измерений.
Таким образом, предметом спортивной метрологии является комплексный контроль в физическом воспитании и спорте и использование его результатов в планировании подготовки спортсменов и физкультурников. Слово "метрология" в переводе с древнегреческого означает "наука об измерениях" (метрон — мера, логос — слово, наука).
Основной задачей общей метрологии является обеспечение единства и точности измерений. Спортивная метрология как научная дисциплина представляет собой часть общей метрологии.
К ее основным задачам относятся:
1. Разработка новых средств и методов измерений.
2. Регистрация изменений в состоянии занимающихся под влиянием различных физических нагрузок.
3. Сбор массовых данных, формирование систем оценок и норм.
4. Обработка полученных результатов измерений с целью организации эффективного контроля и управления учебно-тренировочным процессом.
Однако как учебная дисциплина спортивная метрология выходит за рамки общей метрологии. Так, в физическом воспитании и спорте помимо обеспечения измерения физических величин, таких как длина, масса и т.д., подлежат измерению педагогические, психологические, биологические и социальные показатели, которые по своему содержанию нельзя назвать физическими. Методикой их измерений общая метрология не занимается и, поэтому, были разработаны специальные измерения, результаты которых всесторонне характеризуют подготовленность физкультурников и спортсменов.
Использование методов математической статистики в спортивной метрологии дало возможность получить более точное представление об измеряемых объектах, сравнить их и оценить результаты измерений.
В практике физического воспитания и спорта проводят измерения в процессе систематического контроля (фр. проверка чего-либо), в ходе которого регистрируются различные показатели соревновательной и тренировочной деятельности, а также состояние спортсменов. Такой контроль называют комплексным.
Это дает возможность установить причинно-следственные связи между нагрузками и результатами в соревнованиях. А после сопоставления и анализа разработать программу и план подготовки спортсменов.
Таким образом, предметом спортивной метрологии является комплексный контроль в физическом воспитании и спорте и использование его результатов в планировании подготовки спортсменов и физкультурников.
Систематический контроль за спортсменами позволяет определить меру их стабильности и учитывать возможные погрешности измерений.
Обеспечение метрологии
Метрологическое обеспечение - установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.
Основными целями метрологического обеспечения являются:
- повышение качества продукции, эффективности управления производством и уровня автоматизации производственных процессов;
- обеспечение взаимозаменяемости деталей, узлов и агрегатов, создание необходимых условий для кооперирования производства и развития специализации;
- повышение эффективности научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, экспериментов и испытаний;
- обеспечение достоверности учета и повышение эффективности использования материальных ценностей и энергетических ресурсов;
- повышение эффективности мероприятий по профилактике, нормированию и контролю условий труда и быта людей, охране окружающей Среды, оценке и рациональному использованию природных ресурсов;
- повышение уровня автоматизации управления транспортом и безопасности его движения;
- обеспечение высокого качества и надежности связи.
Госстандарт РФ осуществляет решение следующих основных задач метрологического обеспечения:
- определение основных направлений развития метрологического обеспечения и путей наиболее эффективного использования научных и технических достижений в этой области;
- разработку научно-технических, технико-экономических, правовых и организационных основ метрологического обеспечения на всех уровнях управления народным хозяйством;
- организацию и проведение фундаментальных научных исследований по изысканию и использованию новых физических эффектов с целью создания и совершенствования методов и средств измерений высшей точности и определения значений физических констант;
- обеспечение единства измерений в стране, стандартизацию основных положений, правил, требований и норм метрологического обеспечения, развитие и совершенствования ГСИ;
- установление допускаемых к применению единиц физических величин;
- установление системы государственных эталонов единиц физических величин, их создание, утверждение, совершенствование и хранение;
- установление единого порядка передачи размеров единиц физических величин от государственных эталонов всем средствам измерений;
- разработку межотраслевых программ метрологического обеспечения и организацию работ по их осуществлению;
- научно-методическое руководство разработкой комплексных программ метрологического обеспечения отраслей народного хозяйства;
- создание и совершенствование рабочих эталонов и образцовых средств измерений высшей точности, планирование и координацию разработок комплексных поверочных установок и лабораторий;
- установление единых требований к метрологическим характеристикам средств измерений;
- установление порядка, планирование и проведение государственных испытаний средств измерений, предназначенных для серийного или массового производства и ввода их из-за границы партиями, утверждение типов средств измерений, допущенных к применению в РФ;
- государственную поверку средств измерений;
- установление общих требований к стандартным образцам состава и свойств веществ и материалов;
- осуществление руководства государственной службой стандартных справочных данных государственной службой стандартных образцов веществ и материалов, государственной службой времени и частоты и обеспечение их развития;
- государственный надзор за производством, состоянием, применением и ремонтом средств измерений, и соблюдением метрологических правил, требований и норм, а также за деятельностью ведомственных метрологических служб;
- организацию и выполнение особо точных измерений;
- организацию и осуществление подготовки и повышения квалификации кадров в области метрологии;
- организацию работ по международному сотрудничеству в области метрологии, обеспечения единства и требуемой точности измерений, необходимых для международной торговли, научно-технического и экономического сотрудничества;
- увязку работ по метрологическому обеспечению с нуждами обороны страны;
- организацию и осуществление научно-технической информации в области метрологического обеспечения и экспонирования на постоянной выставке средств измерений, предназначенных для серийного или массового производства и ввоза из-за границы партиями.
Среди этих задач можно выделить две группы:
- задачи обеспечения единства измерений и дополнительные, специфичные для деятельности по метрологическому обеспечению задачи, к которым относятся:
- выбор номенклатуры параметров материалов, изделий, процессов, подлежащих оценке при измерениях, испытаниях и контроле;
- выбор номенклатуры и числовых значений показателей точности (достоверности) результатов измерений, испытаний и контроля, форм их представления, обеспечивающих оптимальное решение задач, для которых эти результаты предназначены;
- метрологическая экспертиза проектной, конструкторской и технологической документации с целью контроля правильности результатов решения двух предыдущих задач;
- планирование процессов измерений, испытаний и контроля, разработка методик измерений, испытаний и контроля;
- обеспечение процессов измерений, испытаний и контроля соответствующими техническими средствами (средствами измерений, испытательным оборудованием, средствам контроля);
- поддержание технических средств в метрологически исправном состоянии;
- выполнение процессов измерений, испытаний и контроля, обработка результатов измерений, испытаний и контроля (в тех случаях, когда это требуется).
В отличие от задач по обеспечению единства измерений, решение которых возложено на органы метрологической службы, дополнительную группу задач метрологического обеспечения должны решать различные категории специалистов, производственные подразделения и коллективы:
- выбор рациональной номенклатуры измеряемых (контролируемых) величин, параметров - конструкторы, разработчики новых материалов, изделий или процессов на основе изучения и моделирования их (материалов, изделий или процессов) свойств;
- выбор норм точности-“потребители” измерительной информации, т.е. те, для кого предназначены и кто будет производить, обмениваться (при торговле) или использовать новые вещества, изделия или процессы;
- метрологическую экспертизу - профессионально подготовленные группы экспертов, включающие конструкторов, технологов и специалистов ведомственных метрологических служб;
- планирование и проведение измерений, испытаний и контроля - научно-технический персонал, разрабатывающий и осуществляющий технологические процессы изготовления материалов и изделий;
- обеспечение процессов измерений, испытаний и контроля техническими средствами - в централизованном порядке министерства, являющиеся разработчиками средств измерений, испытаний и контроля; в децентрализованном (например, нестандартизованные средства измерений и контроля, испытательное оборудование) - предприятия и организации, выполняющие операции измерений, испытаний и контроля;
- поддержание технических средств в исправном состоянии - организации и предприятия, осуществляющие ремонт средств измерений, испытаний и контроля.
Таким образом, в решении этой группы задач метрологического обеспечения должны участвовать все ведомственные органы и технические службы, связанные с “производством и потреблением” измерительной информации, с нормативным и приборным обеспечением процессов ее получения.
Деятельность по метрологическому обеспечению любых научных, технических и социальных задач должна строиться на базе определенных технико-экономических показателей, характеризующих ее уровень, эффективность и влияние на общие критерии качества решения этих задач (полная система таких показателей в настоящее время еще не разработана и это является важнейшей проблемой на стыке метрологии, экономики и организации производства).
Конечная цель метрологического обеспечения - свести к рациональному минимуму возможность принятия ошибочных решений по результатам измерений, испытаний и контроля сырья, материалов, изделий и процессов.
Для достижения этой цели необходимо комплексное решение всех задач метрологического обеспечения.
Отдел метрологии
Метрологическое обеспечение – это всеохватывающий комплекс сложных и многообразных трудовых процессов, включающих в себя учёт и оснащение различными нормативными документами каждого учреждения, его подразделений, совершенствование нормативной базы, поверку и калибровку средств измерений, участие в аттестации испытательного оборудования, разработке графиков и т.д.
Безусловно, чтобы выполнить такую работу с должным эффектом, необходимо знать суть этой работы, осуществлять её планирование, чётко поставить и оценить каждую задачу, подобрать необходимых специалистов и материально-техническую базу. Естественно, эти задачи взаимосвязаны; решение одних создаёт благоприятное условие для реализации других.
Каждый год, согласно, установленному порядку составляются графики проводимых работ по проверкам, ведётся учёт нормативных документов, в том числе создана электронная база, архив. По утверждённым графикам ежемесячно осуществляется калибровка и поверка средств измерений, аттестация испытательного оборудования. Периодически, для улучшения рабочего процесса организации в целом и отдельных подразделений, внедряют, более усовершенствованную, модернизированную измерительную технику.
Однако при всех обстоятельствах надо уметь оценивать свой уровень ответственности за качество работы, а также принять и поддерживать результаты трудов силами собственного предприятия.
Основная задача отдела метрологии – обеспечение требуемой точности измерений при проведении исследований в лаборатории.
Функции отдела:
- обеспечение единства и требуемой точности и достоверности проводимых испытаний, измерений, исследований в соответствии с действующей нормативной документацией;
- осуществление метрологического надзора за состоянием и применением средств измерений;
- обеспечение учёта, организации и проведения технического обслуживания ремонта и поверки средств измерений, испытательного и вспомогательного оборудования, эксплуатируемого в подразделениях лаборатории;
- участие во внедрении в практику современных методов и средств измерений;
- формирование фонда нормативных документов, используемых при проведении исследований (ГОСТ, ТУ, НТД и др.), их учёт и актуализация.
Термины метрологии
Итак, в метро логии используются следующие величины и их определения:
1. физическая величина - общее свойство в отношении качества большого количества физических объектов, но индивидуальное для каждого в смысле количественного выражения;
2. единица физической величины - физическая величина, которой по условию присвоено числовое значение, равное единице;
3. измерение физических величин - количественная и качественная оценка физического объекта с помощью средств измерения;
4. средство измерения - техническое средство, имеющее нормированные метрологические характеристики. К ним относятся измерительный прибор, мера, измерительная система, измерительный преобразователь, совокупность измерительных систем;
5. измерительный прибор - средство измерений, вырабатывающее информационный сигнал в такой форме, которая была бы понятна для непосредственного восприятия наблюдателем;
6. мера - средство измерений, воспроизводящее физическую величину заданного размера. Например, если прибор аттестован как средство измерений, его шкала с оцифрованными отметками является мерой;
7. измерительная система - система, воспринимаемая как совокупность средств измерений, которые соединяются друг с другом посредством каналов передачи информации для выполнения одной или нескольких функций;
8. измерительный преобразователь - средство измерений, которое производит информационный измерительный сигнал в форме, удобной для хранения, просмотра и трансляции по каналам связи, но не доступной для непосредственного восприятия;
9. принцип измерений - совокупность физических явлений, на которых базируются измерения;
10. метод измерений - совокупность приемов и принципов использования технических средств измерений;
11. методика измерений - совокупность методов и правил, разработанных метрологическими научно-исследовательскими организациями, утвержденных в законодательном порядке;
12. погрешность измерений - незначительное (допустимое) различие между истинными значениями физической величины и значениями, полученными в результате измерения;
13. основная единица измерения - единица измерения, имеющая эталон, который официально утвержден;
14. производная единица - единица измерения, связанная с основными единицами на основе математических моделей через энергетические соотношения, не имеющая эталона;
15. эталон - средство измерений, физический объект, который имеет предназначение для хранения и воспроизведения единицы физической величины, для трансляции ее габаритных параметров нижестоящим по поверочной схеме средствам измерения;
16. первичный эталон - средство измерений, обладающее наивысшей в стране точностью. Есть понятие эталон сравнений, трактуемое как средство для связи эталонов межгосударственных служб;
17. эталон-копия - средство измерений для передачи размеров единиц образцовым средствам;
18. образцовое средство - средство измерений, предназначенное только для трансляции габаритов единиц рабочим средствам измерений;
19. рабочее средство - средство измерений для оценки физического явления;
20. точность измерений - числовое значение физической величины, обратное погрешности, определяет классификацию образцовых средств измерений. По показателю точности измерений средства измерения можно разделить на: наивысшие, высокие, средние, низкие.
Глоссарий метрологии:
Единство измерений - состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимым первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы.
Физическая величина - одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Измерение - совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей и получения значения этой величины.
Средство измерений - техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики.
Поверка - совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерения метрологическим требованиям.
Погрешность измерения - отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.
Погрешность средства измерения - разность между показанием средства измерений и действительным значением измеряемой физической величины.
Точность средства измерений - характеристика качества средства измерений, отражающая близость его погрешности к нулю.
Лицензия - это разрешение, выдаваемое органам государственной метрологической службы на закрепленной за ним территории физическому или юридическому лицу на осуществление ему деятельности по производству и ремонту средств измерения.
Эталон единицы величины - техническое средство предназначенное для передачи, хранения и воспроизведения единицы величины.
Приборы метрологии
Средство измерения (СИ) - это техническое средство или совокупность средств, применяющееся для осуществления измерений и обладающее нормированными метрологическими характеристиками. При помощи средств измерения физическая величина может быть не только обнаружена, но и измерена.
Средства измерения классифицируются по следующим критериям:
1) по способам конструктивной реализации;
2) по метрологическому предназначению.
По способам конструктивной реализации средства измерения делятся на:
1) меры величины;
2) измерительные преобразователи;
3) измерительные приборы;
4) измерительные установки;
5) измерительные системы.
Меры величины - это средства измерения определенного фиксированного размера, многократно используемые для измерения.
Некоторое количество мер, технически представляющее собой единое устройство, в рамках которого возможно по-разному комбинировать имеющиеся меры, называют магазином мер.
Объект измерения сравнивается с мерой посредством компараторов (технических приспособлений). Например, компаратором являются рычажные весы.
К однозначным мерам принадлежат стандартные образцы (СО). Различают два вида стандартных образцов:
Стандартный образец состава или материала - это образец с фиксированными значениями величин, количественно отражающих содержание в веществе или материале всех его составных частей.
Стандартный образец свойств вещества или материала - это образец с фиксированными значениями величин, отражающих свойства вещества или материала (физические, биологические и др.).
Каждый стандартный образец в обязательном порядке должен пройти метрологическую аттестацию в органах метрологической службы, прежде чем начнет использоваться.
Стандартные образцы могут применяться на разных уровнях и в разных сферах. Выделяют:
1) межгосударственные СО;
2) государственные СО;
3) отраслевые СО;
4) СО организации (предприятия).
Измерительные преобразователи (ИП) - это средства измерения, выражающие измеряемую величину через другую величину или преобразующие ее в сигнал измерительной информации, который в дальнейшем можно обрабатывать, преобразовывать и хранить. Измерительные преобразователи могут преобразовывать измеряемую величину по-разному.
Выделяют:
1) аналоговые преобразователи (АП);
2) цифроаналоговые преобразователи (ЦАП);
3) аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Измерительные преобразователи могут занимать различные позиции в цепи измерения.
Выделяют:
1) первичные измерительные преобразователи, которые непосредственно контактируют с объектом измерения;
2) промежуточные измерительные преобразователи, которые располагаются после первичных преобразователей. Первичный измерительный преобразователь технически обособлен, от него поступают в измерительную цепь сигналы, содержащие измерительную информацию. Первичный измерительный преобразователь является датчиком. Конструктивно датчик может быть расположен довольно далеко от следующего промежуточного средства измерения, которое должно принимать его сигналы.
Обязательными свойствами измерительного преобразователя являются нормированные метрологические свойства и вхождение в цепь измерения.
Измерительный прибор - это средство измерения, посредством которого получается значение физической величины, принадлежащее фиксированному диапазону. В конструкции прибора обычно присутствует устройство, преобразующее измеряемую величину с ее индикациями в оптимально удобную для понимания форму. Для вывода измерительной информации в конструкции прибора используется, например, шкала со стрелкой или цифроуказатель, посредством которых и осуществляется регистрация значения измеряемой величины. В некоторых случаях измерительный прибор синхронизируют с компьютером, и тогда вывод измерительной информации производится на дисплей.
В соответствии с методом определения значения измеряемой величины выделяют:
Измерительные приборы прямого действия - это приборы, посредством которых можно получить значение измеряемой величины непосредственно на отсчетном устройстве.
Измерительный прибор сравнения - это прибор, посредством которого значение измеряемой величины получается при помощи сравнения с известной величиной, соответствующей ее мере.
Измерительные приборы могут осуществлять индикацию измеряемой величины по-разному. Выделяют:
Разница между ними в том, что с помощью показывающего измерительного прибора можно только считывать значения измеряемой величины, а конструкция регистрирующего измерительного прибора позволяет еще и фиксировать результаты измерения, например посредством диаграммы или нанесения на какой-либо носитель информации.
Отсчетное устройство - конструктивно обособленная часть средства измерений, которая предназначена для отсчета показаний. Отсчетное устройство может быть представлено шкалой, указателем, дисплеем и др.
Отсчетные устройства делятся на:
1) шкальные отсчетные устройства;
2) цифровые отсчетные устройства;
3) регистрирующие отсчетные устройства. Шкальные отсчетные устройства включают в себя шкалу и указатель.
Шкала - это система отметок и соответствующих им последовательных числовых значений измеряемой величины.
Главные характеристики шкалы:
1) количество делений на шкале;
2) длина деления;
3) цена деления;
4) диапазон показаний;
5) диапазон измерений;
6) пределы измерений.
Деление шкалы - это расстояние от одной отметки шкалы до соседней отметки.
Длина деления - это расстояние от одной осевой до следующей по воображаемой линии, которая проходит через центры самых маленьких отметок данной шкалы.
Цена деления шкалы - это разность между значениями двух соседних значений на данной шкале.
Диапазон показаний шкалы - это область значений шкалы, нижней границей которой является начальное значение данной шкалы, а верхней - конечное значение данной шкалы.
Диапазон измерений - это область значений величин в пределах которой установлена нормированная предельно допустимая погрешность.
Пределы измерений - это минимальное и максимальное значение диапазона измерений.
Практически равномерная шкала - это шкала, у которой цены делений разнятся не больше чем на 13 % и которая обладает фиксированной ценой деления.
Существенно неравномерная шкала - это шкала, у которой деления сужаются и для делений которой значение выходного сигнала является половиной суммы пределов диапазона измерений.
Выделяют следующие виды шкал измерительных приборов:
Односторонняя шкала - это шкала, у которой ноль располагается в начале.
Двусторонняя шкала - это шкала, у которой ноль располагается не в начале шкалы.
Симметричная шкала - это шкала, у которой ноль располагается в центре.
Измерительная установка - это средство измерения, представляющее собой комплекс мер, ИП, измерительных приборов и прочее, выполняющих схожие функции, используемые для измерения фиксированного количества физических величин и собранные в одном месте. В случае, если измерительная установка используется для испытаний изделий, она является испытательным стендом.
Измерительная система - это средство измерения, представляющее собой объединение мер, ИП, измерительных приборов и прочее, выполняющих схожие функции, находящихся в разных частях определенного пространства и предназначенных для измерения определенного числа физических величин в данном пространстве.
По метрологическому предназначению средства измерения делятся на:
1) рабочие средства измерения;
2) эталоны.
Рабочие средства измерения (РСИ) - это средства измерения, используемые для осуществления технических измерений. Рабочие средства измерения могут использоваться в разных условиях.
Выделяют:
1) лабораторные средства измерения, которые применяются при проведении научных исследований;
2) производственные средства измерения, которые применяются при осуществлении контроля над протеканием различных технологических процессов и качеством продукции;
3) полевые средства измерения, которые применяются в процессе эксплуатации самолетов, автомобилей и других технических устройств.
К каждому отдельному виду рабочих средств измерения предъявляются определенные требования. Требования к лабораторным рабочим средствам измерения - это высокая степень точности и чувствительности, к производственным РСИ - высокая степень устойчивости к вибрациям, ударам, перепадам температуры, к полевым РСИ - устойчивость и исправная работа в различных температурных условиях, устойчивость к высокому уровню влажности.
Эталоны - это средства измерения с высокой степенью точности, применяющиеся в метрологических исследованиях для передачи сведений о размере единицы. Более точные средства измерения передают сведения о размере единицы и так далее, таким образом образуется своеобразная цепочка, в каждом следующем звене которой точность этих сведений чуть меньше, чем в предыдущем.
Сведения о размере единицы предаются во время проверки средств измерения. Проверка средств измерения осуществляется с целью утверждения их пригодности
Документы метрологии
Стандарт — документ, разработанный на основе консенсуса и утверждённый признанным органом, в котором устанавливаются для всеобщего и многократного использования правила, общие принципы или характеристики, касающиеся различных видов деятельности или их результатов, и который направлен на достижение оптимальной степени упорядочения в определённой области.
К национальным стандартам РФ относятся стандарты, обозначенные ГОСТ Р, а также ГОСТы, являющиеся межгосударственными для стран СНГ, к которым присоединилась и Российская Федерация.
Нормативный документ — документ, устанавливающий правила, общие принципы или характеристики, касающиеся различных видов деятельности или их результатов.
Термин «нормативный документ» является рядовым термином, охватывающим такие понятия, как стандарты, документы технических условий, своды правил и регламенты.
Технический документ — документ, устанавливающий технические, технологические, конструкторские и другие характеристики.
К техническим документам относятся технические условия, технологические регламенты (инструкции), технические описания, каталожные листы продукции, чертежи, эскизы и прочие технические документы, утверждаемые организацией.
Правила по стандартизации (метрологии, сертификации, аккредитации) — нормативный документ, устанавливающий обязательные для применения организационно-технические и (или) общетехнические положения, порядки, методы выполнения работ по стандартизации.
Рекомендации по стандартизации (метрологии, сертификации, аккредитации) — нормативный документ, содержащий добровольные для применения организационно-технические и (или) общетехнические положения, порядки, методы выполнения работ по стандартизации.
Статью подготовила доцент кафедры социально-гуманитарных дисциплин Волгушева Алла Александровна. 
