ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра автоматизации производственных процессов

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по дисциплине

«Метрология, стандартизация и сертификация»

Иркутск 2008

Каждая вещь известна лишь в той степени,

в которой ее можно измерить

Кельвин

1. Введение

Вся практическая и научная деятельность человека связана с процессом измерения. Всё сделанное без предварительных измерений - пустая работа, зачастую вредная и опасная, граничащая с преступлением в рамках любого сообщества.

Измерения дают количественную характеристику окружающего нас мира. Они позволяют раскрывать действующие в природе закономерности.

«Измеряй всё доступное измерению и делай доступным всё недоступное ему» - говорил о важности измерений Галилей.

Как никогда актуально высказывание академика А.Н. Крылова: «Мера и число должны лежать в основе всякого дела».

Остановимся на понятиях слов, входящих в название дисциплины – «Метрология, стандартизация и сертификация».

Метрология, стандартизация, сертификация как направления практической и научной деятельности человека неразрывно связанны между собой и их исторической основой являются измерения.

Можно без преувеличения сказать, что все физические законы, известные в науке, были сформулированы благодаря измерениям. Каждое новое открытие в науке, каждая новая закономерность приводят к разработке новых методов и средств измерений, что в свою очередь ведёт к новым открытиям, новым научным и техническим достижениям.

Велико значение измерений в современном обществе. Измерения служат не только основой научных и технических знаний, но и имеют важное значение для учёта материальных ресурсов, для планирования и прогнозирования производственной деятельности, для обеспечения качества производимой продукции, для обеспечения безопасных условий труда и других видов человеческой деятельности.

Современное электротехническое оборудование, используемое на железнодорожном транспорте, представляет сложный комплекс линий электропередачи, контактной сети, устройств электросилового и электротягового оборудования, линий связи и сигнализации, средств автоматики, обеспечивающих безопасность движения поездов. Оценка работоспособности всех этих устройств может быть проведена только по результатам измерений их параметров. Правильное применение измерительной техники, методов измерений позволяет обеспечить безаварийную работу и повысить безопасность движения поездов.

Поэтому умение организовать процесс измерения – это элемент технической грамотности современного инженера, научного работника и организатора производства.

Итак, первое понятие – «измерение». Измерения, вообще, имеют весьма давнее происхождение, уходящее к истокам материальной культуры человечества. Вплоть до конца средних веков производились лишь измерения массы, геометрических размеров, времени. С развитием техники стали, например, измерять такие свойства объектов, как температура, давление, влажность и т.д. В результате измерений человек опытным путём с помощью специальных технических средств получал знания об объектах в виде значений физических величин. В настоящее время, установлено следующее определение понятия «измерение»: измерение – нахождение значения физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств.

С развитием электротехники, в связи с расширением производства, передачи и использования электрической энергии стали развиваться электрические измерения электрических величин. В настоящее время электрические измерения применяются и в целях получения измерительной информации о протекании различных процессов в неэлектрических объектах.

Причём, из всех видов измерений электрические измерения имеют особое значение в силу ряда достоинств:

• универсальность, заключающаяся в возможности измерения не только электрических, но и неэлектрических величин после их преобразования в электрические величины;

• дистанционность, определяющаяся возможностью передачи электрических сигналов, практически на любые расстояния;

• автоматизация измерительных процессов, обусловленная электрическим принципом действия вычислительных и управляющих устройств;

• пригодность к измерению быстроизменяющихся величин, благодаря наличию малоинерционных электроизмерительных средств;

• возможность обеспечения высокой чувствительности и точности средств измерений, обусловленная использованием усиления электрических сигналов и гибкостью структур средств измерения.

Потребность в измерениях возникла в незапамятные времена, и в первую очередь для измерений использовались подручные средства измерений. Так, например, до нас дошла единица измерения веса драгоценных камней – карат, что в переводе означает «горошина», единица аптекарского веса – гран, что в переводе означает «зерно» и т.д.

Многообразие средств измерений, видов и методов их реализации постоянно возрастало и вело к нарушению единства измерений, под которым понимается выражение результата измерения в узаконенных единицах с указанием значений характеристик погрешностей. И исторически возникло новое понятие – метрологическое обеспечение, под которым понимают установление и применение организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.

Греческое слово «метрология» образовано от слов «метрон» - мера и «логос» - учение.

Научной основой метрологического обеспечения является метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности измерений.

Метрология как наука имеет три основных раздела:

• теоретическая метрология;

• прикладная метрология;

• законодательная метрология.

Первый раздел посвящен вопросам теории измерений, второй – практическому применению в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований. Заключительный раздел посвящён вопросам, нуждающимся в регламентации и контроле со стороны государства, сообщества государств, направленным на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений.

В развитии отечественной метрологии можно выделить три этапа. Первый этап – этап стихийной метрологической деятельности – продолжался от её зарождения до 1892 года. Достижения метрологии на этом этапе не были результатом продуманной научно-технической политики, но необходимость обеспечения единства измерений всегда была в поле практической деятельности человека. «Неодинаковые весы, неодинаковая мера, то и другое – мерзость перед Господом» - тысячелетия назад было записано в Библии в книге притчей Соломоновых. Имеются сведения о применении на Руси образцовых мер и их хранений. Так, «золотой пояс» великого князя Святослава Ярославича (1070 – е года) служил образцовой мерой длины. Это устав новгородского князя Всеволода (1136г.) «О церковных судах и о людях и о мерилах торговли» и Двинская грамота Ивана Грозного (1550г.), в которой описаны правила хранения и передачи размера новой меры сыпучих веществ – «осьмины».

Московские указы, касавшиеся введения единых мер в стране, отсылались на места вместе с образцами казенных мер. Работы по надзору над мерами и их проверку проводили два столичных учреждения: Померная изба и Большая таможня.

В 1736 году по решению Сената Российской империи была организованна Комиссия весов и мер. Комиссия изготовила и ввела в качестве исходных, ряд мер для измерения длины, объёма, веса. Комиссия рассматривала, но не смогла осуществить прогрессивный для того времени проект создания системы мер, основанных на физических постоянных.

В 1842 году на территории Петропавловской крепости в Петербурге открывается первое централизованное метрологическое и поверочное учреждение России – Депо образцовых мер и весов. В Депо хранились эталоны и их копии, изготавливались образцовые меры для местных органов, проводилась поверка и сличение образцовых мер с иностранными.

В 1892 году управляющим Депо образцовых мер и весов был назначен Д.И. Менделеев. Период с 1892 года по 1918 год называют менделеевским этапом развития метрологии. Этот этап научного становления метрологии, этап осознания народнохозяйственной значимости метрологии. В 1893 году Д.И. Менделеев преобразует Депо образцовых мер и весов в Главную палату мер и весов – одно из первых в мире научно – исследовательских учреждений метрологического профиля. Подобные учреждения в Англии и США возникли лишь в 1900 – 1901 годах. В это время в России была создана русская система эталонов. Начала формироваться государственная метрологическая служба, реализовываться программа научных и исследований в области метрологии.

Собственные научные труды Д.И. Менделеева по метрологии не утратили своей значимости по сей день. Его научное кредо – «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять, точная наука не мыслима без меры»- и сейчас определяет роль и место метрологии в системе естественных наук, а его научно – практические работы определили путь развития отечественной метрологии.

В 1918 году Советом Народных Комиссаров РСФСР был принят декрет «О введении Международной метрической системы мер и весов». Это было начало третьего – нормативного этапа в развитии отечественной метрологии. С этого времени установления в области метрологии вводятся нормативными актами. Декретом узаконивалась государственная значимость метрологических проблем, а метрологическое обеспечение приобретало государственный характер.

Недостатки в метрологическом обеспечении хозяйства страны вызывают нарушение требуемой точности, единства измерений, учёта и контроля качества продукции. Это приводит к ошибочным решениям и отрицательным результатам при проведении научных работ, к возникновению брака в производстве, авариям, отказам аппаратуры и систем управления, крупным техническим и экономическим просчётам, возникновению огромных экономических потерь.

Стандартизация – вид деятельности, направленный на разработку и установление норм, правил, характеристик как обязательных для выполнения, так и рекомендуемых. Эта деятельность в итоге должна обеспечивать право потребителя на получение товаров и услуг надлежащего качества и за приемлемую цену, обеспечивать право на безопасность и комфортность труда и всей жизни.

Стандарт – это нормативный документ, разработанный на основе консенсуса, утверждённый признанным органом, направленный на достижение оптимальной степени упорядочения в определённой области.

В стандарте устанавливаются принципы, правила, характеристики, касающиеся различных видов деятельности или их результатов. Стандарты предназначены для всеобщего и многократного использования.

Стандарт должен быть основан на обобщенных результатах научных исследований, технических достижений и практического опыта. Только в этом случае его использование принесет оптимальную выгоду для общества.

Обеспечение единства измерений в нашей стране до перехода к рыночной экономике осуществлялось жестким централизованным управлением. Так, к концу 1987 года народнохозяйственная деятельность в стране регламентировалась 24 тысячами государственных, 54 тысячами отраслевых, 7 тысячами республиканских стандартов, 148 тысячами технических условий. В метрологической службе страны было занято 3,5 млн. человек. Все это, с одной стороны, позволяло поддерживать высокий уровень единства измерений, но с другой стороны, требовало значительных затрат, причём всепроникающая регламентация сковывала инициативу, сдерживала развитие производства, тормозила научно – технический прогресс.

В то же время обеспечение единства измерений всегда было и есть важнейшей государственной задачей, полный отказ от государственного регулирования в области стандартизации не возможен.

В 1993 году была принята новая редакция комплекса государственных основополагающих стандартов «Государственная система стандартизации Российской Федерации (ГСС)». Изменения и дополнения в ней в большей степени приближают организацию стандартизации в Российской Федерации к международным правилам и учитывают особенности рыночной экономики.

Новая система стандартизации представляет возможность для широкого участия в процессе создания стандарта всех заинтересованных сторон. Это законное право изготовителей продукции, потребителей, разработчиков проектов, представителей общественных организаций, отдельных специалистов.

В настоящее время деятельность по стандартизации более динамична, соответствует изменениям, происходящим в различных сферах жизни общества, прежде всего в экономической. Эта деятельность должна стремиться поспевать и даже предвосхищать эти изменения, чтобы стандарты способствовали развитию, а не отставанию отечественного производства.

И последнее понятие.

Сертификация. В переводе с латинского языка это слово означает «сделано верно».

Для того, чтобы убедиться в том, что продукт «сделан верно», надо знать каким требованиям он должен соответствовать и каким образом возможно получить достоверные доказательства этого соответствия.

Сертификация и является основным достоверным способом доказательства соответствия продукции (процесса, услуги и т.д.) заданным требованиям. Общепризнанным способом такого доказательства служит сертификация соответствия.

Установление соответствия сопряжено с испытанием.

Испытание – техническая операция, заключающаяся в определении одной или нескольких характеристик данной продукции в соответствии с установленной процедурой по принятым правилам. Испытания осуществляются в испытательных лабораториях. Причём, это название употребляют по отношению, как к юридическому, так и к техническому органу.