Содержание

1. Задание

   1. Основные понятия и определения из области метрологии

   2. Основные понятия и определения из области стандартизации

      1. Цели и задачи стандартизации

   3. Основные термины и определения из области сертификации

      1. Системы обязательной сертификации

      2. Системы добровольной сертификации

2. Схема сертификации

3. Сертификационные испытания

   1. Правила отбора образцов и подготовка к испытаниям

   2. Методика испытаний

   3. Правила приемки и технические требования

4. Расчеты

5. Индивидуальное задание по метрологии

1. Основные понятия и определения из области метрологии

Термин «метрология» произошел от греческих слов: «метрос» - мера и «логос» - учение, слово. В современном понимании это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. К основным направлениям метрологии относятся:

• Общая теория измерений;

• Единицы физических величин и их системы;

• Методы и средства измерений;

• Методы определения точности измерений;

• Основы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерения;

• Эталоны и образцовые средства измерений;

• Методы передачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.

Часть из них имеют научный характер, другая относится к законодательной метрологии. Законодательный характер метрологии обуславливает стандартизацию её терминов и определений.

Физическая величина – свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

Единица физической величины – физическая величина, которой по определению присвоено значение, равное единице.

Единицы физической величины представляют собой вспомогательный аппарат, применяемый при изучении объектов природы. Принципиально можно представить бесконечное множество единиц физических величин. На практике необходимо соблюсти единство измерений, которое можно обеспечить при любой системе единиц. Однако для сопоставления результатов измерений без пересчетов (при переходе от одной системы единиц к другой) необходимо, чтобы результаты измерений выражались в узаконенных единицах.

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Под измерением понимается процесс экспериментального сравнения данной физической величины с однородной физической величиной, значение которой принято за единицу.

Единство измерений – состояние измерения, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Как следует из определения, это понятие включает не только выполнение условия единства используемых единиц физических величин, но и значение погрешности измерения.

Средство измерений – техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства. По техническому назначению средства измерений подразделяются на меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи, вспомогательные средства измерений, измерительные установки и измерительные системы.

Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера (кварцевый генератор является мерой частоты электрических колебаний). Мера, воспроизводящая ряд одноименных величин различного размера, называется многозначной (конденсатор постоянной емкости выполняет роль однозначной меры, а конденсатор переменной емкости – многозначной). Часто используется набор мер – специально подобранный комплект мер, применяемых не только отдельно, но и в различных сочетаниях для воспроизведения ряда одноименных величин различного размера.

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы аналоговые и цифровые, показывающие и реагирующие.

Измерительный преобразователь – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающегося непосредственному восприятию наблюдателем.

Вспомогательное средство измерений – средство измерения величин, влияющих на метрологические свойства другого средства измерений при его применении. Эти средства применяют для контроля за поддержанием значений влияющих величин в заданных пределах.

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных средств измерений (мер, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной (для автоматической обработки, передачи и использования в автоматизированной системе управления – АСУ) для непосредственного восприятия наблюдателем и расположенная в одном месте.

Измерение является важнейшим понятием в метрологии. Существует несколько видов измерений. При их классификации обычно исходят из характера зависимости измеряемой величины от времени, вида управления измерений, условий, определяющих точность результата измерений и способов выражения этих результатов.

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на:

• Статические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени (измерения размеров тела, постоянного давления);

• Динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени (измерения пульсирующих давлений, вибраций).

По способу получения результатов измерений их разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые – это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. При прямых измерениях экспериментальным операциям подвергают измеряемую величину, которую сравнивают с мерой непосредственно или же с помощью измерительных приборов, градуированных в требуемых единицах. Примерами прямых служат измерения длины тела линейкой, массы при помощи весов и другие. Прямые измерения широко применяются в машиностроении, а также при контроле технологических процессов (измерение давления, температуры и другое).

Косвенные – это измерения, при которых искомую величину определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, то есть измеряют не собственно определяемую величину, а другие, функционально с ней связанные. Значение измеряемой величины находят путем вычисления по формуле

Q=F(x₁,x₂,…,x_n)

Где Q – искомое значение косвенно измеряемой величины;

F – функциональная зависимость, которая заранее известна;

x₁,x₂,…,x_n – значения величин, измеренных прямым способом.

Косвенные измерения широко распространены в тех случаях, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат. Роль их особенно велика при измерении величин, недоступных непосредственному экспериментальному сравнению, например размеров астрономического или внутриатомного порядка.

Совокупные – это производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую определяют решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Совместные – это производимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для нахождения зависимостей между ними.

Погрешности измерений делятся:

По способу представления результатов делятся на:

• Абсолютную погрешность СИ – погрешность средства измерений, выраженная в единицах измеряемой величины: ∆= Х_изм- Х_д. Абсолютная погрешность удобна для практического применения, так как дает значение погрешности в единицах измеряемой величины. Но при её использовании трудно сравнивать по точности приборы с разными диапазонами измерений. Эта проблема снимается при использовании относительных погрешностей. Если абсолютная погрешность не изменяется во всем диапазоне измерения, то она называется аддитивной, если она изменяется пропорционально измеряемой величине (увеличивается с её увеличением), то она называется мультипликативной.

• Относительная погрешность СИ – погрешность средства измерений, выраженная отношением абсолютной погрешности СИ к результату измерений или к действительному значению измеренной величины: δ=(∆/Х_изм)×100%. Относительная погрешность дает наилучшее из всех видов погрешностей представление об уровне точности измерений, который может быть достигнут при использовании данного средства измерений. Однако она обычно существенно изменяется вдоль шкалы прибора, например, увеличивается с уменьшением значения измеряемой величины. В связи с этим часто используют приведенную погрешность.

• Приведенная погрешность СИ – относительная погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины Х_м (в метрологии часто принимают верхний предел или диапазон измерения приборов, рассчитанная таким образом приведенная погрешность используется для обозначения класса точности средств измерений, где классы точности : (1;1,5;2,0;2,5;4;5;6)×10ⁿ, n: 1,0,-1,-2; γ=(∆/Х_n)×100%

Относительные и приведенные погрешности обычно выражают либо в процентах, либо в относительных единицах (долях единицы).

По способу возникновения делятся на:

• Систематическая погрешность СИ – составляющая погрешности средства измерений, принимаемая за постоянную или закономерно изменяющуюся. Систематические погрешности являются в общем случае функциями измеряемой величины и влияющих величин (температуры, влажности, давления, напряжения питания и т.п.).Она делится в свою очередь на:

а)инструментальную (приборную, аппаратную) погрешность – погрешность средства измерения, определяемая несовершенством средств измерений, неидеальной реализацией принципа действия, конструктивно-технической особенностью, средства измерения и влиянием внешних условий. К инструментальным погрешностям относят помехи на входе средства измерения, вызываемые её подключением к объекту измерений.

б) методическую погрешность – погрешность обусловленная несовершенством, недостатками примененного в средстве измерения метода измерения и упрощении при построении конструкций средства измерения, в том числе математических зависимостей. К методическим погрешностям относится и невозможность идеального воспроизведения модели объекта измерений. В большинстве случаев эти погрешности относятся к систематическим.

в) субъективную погрешность – возникает вследствие индивидуальных особенностей (степень внимательности, сосредоточенности, подготовленности) операторов, производящих измерения. Эти погрешности практически отсутствуют при использовании автоматических или автоматизированных средств измерений. В большинстве случаев субъективные погрешности относятся к случайным, но некоторые из них, относятся к личности оператора, могут быть систематическими.

• Случайные – погрешности, изменяющиеся по повторным измерениям непредвиденно, случайным образом. Случайная погрешность в отличии от систематической не может быть исключена из результата измерений, но её влияние можно уменьшить с помощью многократных измерений искомой величины с последующим определением характеристик случайной погрешности методами математической статики.

• Промах – это результат грубого наблюдения или ошибка, то есть такой результат, значение которого значительно отличается от среднего, полученного при многократных измерениях. Промахи подлежат исключению при расчете среднего.

Погрешности бывают различных видов измерений:

• Однократные измерения – это одно измерение одной величины, то есть число измерений равно числу измеряемых величин. Практическое применение такого вида измерений всегда сопряжено с большими погрешностями, поэтому следует проводить не менее трёх однократных измерений и находить конечный результат как среднее арифметическое значение: ∆=∆_и, где ∆_и – инструментальная погрешность, определяемая классом точности СИ.

• Многократные измерения – характеризуются превышением числа измерений количества измеряемых величин. Обычно минимальное число измерений в данном случае больше трёх. Преимущество многократных измерений – в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерения. ∆_Ʃ=∆_и²+∆.