Соколовский Сергей Степанович (509, к 17)
Кафедра «Метрология стандартизации и информационных систем» (522, к 17)
Литература:
Закон РБ «Об обеспечении единства измерений» в редакции от 20 июля 2006
РМГ 29-99; Гос. система обеспечения единства измерений (ГСИ) – «Метрология. Основные термины и определения». Нормативный документ уровня СНГ
РМГ – рекомендации по межгосударственной стандартизации
Руководство по выражению неопределенности измерений. Под редакцией профессора Салаева В. А
ГП ВНИИМ им. Менделеева, Спб 1999
Сергеев А. Г., Крохин В. В, «Метрология», Мск, издательство Логос, 2000
Кузнецов В. А.,Ялунина Г. В., «Метрология. Теоретические прикладные и законодательные основы», Мск, Издательство стандартов, 1998
Тартаковский Г. Ф., Ястребов А. С., учебное пособие «Метрологические стандартизации и технические средства измерений», Мск, высшая школа, 2008
Шишкин И. Ф. «Метрология стандартизации и управления качеством», мск, издательсво стандартов, 1998
Бурдун Г.Д., Марков Б. Н., «Основы метрологии», мск, издательство стандартов, 1985
Артемьев Б.Г., Голубев С.М., «Справочное пособие для работников метрологических служб», 2 тома, мск, издательство стандартов, 1998
Рейх Н. Н, Тупиченко А. А, Цейтлин В. Г, «Метрологическое обеспечение производства», Мск, издательство стандартов, 1987
Лекция 1
Введение
Нет ни одной области деятельности человека, где можно было бы обойтись без количественных оценок различных объектов, полученных путем измерений.
Измерения дают количественную характеристику окружающего мира, раскрывая человеку действующие в природе закономерности.
Это определяет ту важнейшую роль, которую играют измерения в развитии науки.
Д.И. Менделеев «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры.»
Томпсон «Всякая вещь известна лишь в той степени, в какой ее можно измерить»
Благодаря прогрессу в области измерений отдельных физических величин, был сделан ряд важных научных открытий:
- Увеличение точности измерения плотности воды → открыт тяжелый изотоп водорода – дейтерий, открыт эффект давления света и т д
Кроме того, что измерения являются источником новых знаний, а также средством проверки научных гипотез, весьма важную роль они играют и в сфере практической деятельности человека. Здесь они служат в первую очередь для обеспечения требуемого качества продукции, взаимозаменяемости деталей и узлов, а также изделий в целом, управление техпроцессами и автоматизации в производстве, для учета материальных ресурсов, охраны здоровья, обеспечения безопасности труда и многое другое.
Особенностью измерений в сфере материального производства является то, что они служат не только для контроля качества готовой продукции, но и для управления техпроцессами и управления качеством, поэтому от качества измерений напрямую зависит качество выпускаемой продукции, эффективность ее производства и использования.
НТП в различных областях тесно связан с ростом требований к объему и качеству измерительной информации. При этом для обеспечения ускорения НТП метрология в своем развитии должна опережать другие области науки и техники, так как для каждой из них увеличение точности измерений является одним из основных путей их совершенствования.
В то же время развитие самой метрологии зависит от достижений в других областях науки и техники: физики, химии, материаловедения и т. д.
Метрология как наука. Предмет изучения и задачи метрологии
Метрология является отраслью науки, в рамках которой исследуются проблемы измерения физических величин, то есть тех свойств объектов, которые имеют строгое количественное выражение.
Такие свойства могут быть количественно оценены (измерены) с применением технических средств, позволяющих осуществить их измерительные преобразования, называемых средствами измерения.
Сам термин Метрология был образован слиянием корневых основ двух греческих слов:
μετρου - мера
λογοξ – учение, знание, наука
→ Метрология – учение о мерах, буквально.
Необходимость в использовании мер для выполнения простейших измерений появилась на заре цивилизаций, когда человек стал самостоятельно изготавливать орудия труда.
Первые меры – естественные меры природного антропометрического характера.
Первое время метрология складывалась как чисто описательная наука о различных мерах и соотношениях между ними.
Метрологий как одна из наук физического цикла начала формироваться на рубеже 19-20вв.
В этот период был сделан ряд важных научных открытий в естествознании (период революции в естествознании), что послужило толчком для развития и метрологии.
Большую роль в становлении метрологии как науки физического цикла сыграл Д. И. Менделеев.
Основанная им в 1893 году Главная палата мер и весов - первое научное метрологическое учреждение.
В современном понимании Метрология – наука об измерении, методах и средствах обеспечения единства измерений, способах достижения требуемой точности измерений.
В соответствии с определением метрологии как науки, предметом ее изучения является измерение
Измерение физической величины – совокупность операций по применению технического средства хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном и неявном виде) измеряемой физической величины с ее единицей и получения значения этой величины.
Средство измерения – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и/или хранящие единицы физической величины, размер которой принимают неизменной (в пределах установленной погрешности в течение установленного интервала времени).
Единство измерений – состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимых первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной точностью не выходят за установленные пределы.
Обеспечение единства измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставлять результаты, полученные в разное время в разных местах с помощью различных методов и средств измерений.
В основе обеспечения единства измерений лежит в первую очередь обеспечение единообразия применяемых средств измерений.
Единообразие средств измерений – такое их состояние, когда они проградуированы в узаконенных единицах, а их метрологические характеристики соответствуют установленным нормам
Точность измерения – одна из характеристик качества измерений, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения, или близость результата измерения к истинному значению физической величины.
Количественно точность измерения характеризуют величиной обратной модулю относительной погрешности.
∆ - абсолютная погрешность измерения
Q – истинное значение измеряемой физической величины
ε – количественная оценка точности результата измерения
Абсолютная погрешность измерения ∆ - разность результата измерения X и истинного значения измеряемой величины Q.
∆ = X – Q
Таким образом ∆ выражается в единицах измеряемой физической величины.
Основная задача метрологии состоит в обеспечении единства и требуемой точности измерения
Метрология представляет собой общую теорию измерения физических величин и в рамках ее рассматриваются:
Единицы физических величин и их системы.
Эталоны единиц физических величин.
Способы передачи размеров единиц от эталонов нижестоящим по метрологической соподчиненности средствам измерения (эталонным и рабочим средствам измерений)
Методы и средства измерений физических величин
Общие методы обработки результатов измерений и оценки их точности и достоверности.
Основы метрологического обеспечения народного хозяйства.
Лекция 2
Средствами метрологии являются как собственно технические средства, предназначенные для измерения физических величин, так и нормативные документы, регламентирующие их рациональное использование.
Методологическую базу метрологии составляют:
Теория шкал
Теория вероятности
Математическая статистика
На чем базируется теория погрешности измерений, также теория неопределенности измерений.
На современном этапе своего развития в рамках метрологии выделились 3 относительно самостоятельных взаимодополняющих раздела (направления):
Теоретическая метрология
Раздел метрологии, предметом которого является разработка фундаментальных основ метрологии (методологии измерений). Исходя из такой направленности данного раздела, его иногда называют фундаментальной метрологией.
Законодательная метрология
Раздел метрологии, предметом которого является установление обязательных технических и юридических требований по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений в интересах общества.
Практическая (прикладная) метрология
Раздел метрологии, предметом которого являются вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии.