Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кубанский государственный технологический университет

Кафедра динамики и прочности машин

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Конспект лекций для самостоятельного изучения теоретического курса «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов всех форм обучения

направления 190600-Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов

Краснодар

2012

Составитель: канд. техн. наук доц. В.А. Плаксин

УДК 621.753.1-621.753.2

Конспект лекций для самостоятельного изучения теоретического курса «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов всех форм обучения

направления 190600-Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов

Сост.: В.А. Плаксин, Кубан. гос. технол. ун-т; Каф. Динамики и прочности машин. – Краснодар: Изд. КубГТУ, 2012.- 156с.

В конспекте лекций изложен теоретический материал данного курса, предусмотренный учебными планами и программами данных специальностей.

Ил.30, Библиогр:4 назв.

Печатается по решению методического совета Кубанского технологического университета.

Рецензенты: канд. техн. наук, доц. В.С. Толмачев

генеральный директор

ЗАО «СКБАЛМС» Н.И.Сухоносов

Введение 7

1 МЕТРОЛОГИЯ 9

1.1 Теоретические основы метрологии 9

1.2 Основные понятия, связанные со средствами измерения: свойство, величина, количественные и качественные проявления свойств объектов материального мира. 11

1.2.1 Классификация измерений 11

1.2.2 Основные характеристики измерений 13

1.2.3 Физические величины и их единицы 14

1.2.4 Международная система единиц (СИ) 16

1.3 Основные понятия, связанные со средствами измерений 18

1.4 Закономерности формирования результата измерения, понятие погрешности, источники погрешности. 22

1.5 Понятие многократного измерения. Алгоритмы обработки многократных измерений 27

1.6 Понятие метрологического обеспечения 36

1.7 Организационные, научные и методические основы метрологического обеспечения. Правовые основы обеспечения единства измерений 38

1.8 Основные положения закона РФ об обеспечении единства измерений 46

1.9 Структура и функции метрологической службы предприятия, организации, учреждения, являющихся юридическими лицами 50

2 СТАНДАРТИЗАЦИЯ 60

2.1 Исторические основы стандартизации. 60

2.2 Правовые основы стандартизации. 61

2.2.1 Федеральный закон “О техническом регулировании”. 62

2.2.2 Закон “Об охране прав потребителей”. 64

2.3 Международная организация по стандартизации (ИСО). 65

2.3.1 Структура ИСО. 66

2.3.2 Порядок разработки международных стандартов. 68

2.3.3 Стандарты ИСО 68

2.3.4 Перспективные задачи ИСО. 69

2.4 Основные положения государственной системы стандартизации (ГСС). 70

2.4.1 Цели и задачи ГСС. 70

2.4.2 Органы и службы по стандартизации. 72

2.4.3 Категории стандартов. 74

2.4.4 Порядок разработки стандартов: 76

2.5 Научная база стандартизации. 78

2.7.1 Правила проведения госнадзора. 86

3 ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ 88

3.1 Основные понятия о взаимозаменяемости и ее виды 88

3.2 Основные понятия о размерах, отклонениях, допусках и посадках 90

3.3 Единая система нормирования и стандартизации показателей точности 92

3.3 Размерные цепи 95

3.5 Расчет размерных цепей методом максимума- минимума. 96

3.5.1 Прямая задача 97

3.5.2 Обратная задача 98

3.6 Решение размерных цепей теоретико-вероятностным методом. 100

3.6.1 Прямая задача 100

3.6.2 Обратная задача 101

3.7 Расчет и выбор посадок с натягом 102

3.8 Область применения, характеристика и расчет подвижных посадок 105

3.9 Виды измерений, погрешности измерений и средства измерений. 109

3.10 Обработка результатов при многократном измерении одной и той же величины 112

3.11 Статистическая проверка статистических гипотез 114

3.12 Шероховатость поверхности 115

3.13 Обозначение шероховатостей на чертежах 118

3.14 Допуски и посадки подшипников качения 122

3.15 Допуски и посадки шпоночных соединений 132

3.16 Допуски калибров 133

4 СЕРТИФИКАЦИЯ 139

4.1 Исторические основы развития сертификация 139

4.2 Обязательная и добровольная сертификация 141

4.3 Схемы и системы сертификации 143

4.3.1 Сертификация услуг, схемы сертификации 147

4.4 Аккредитация органов сертификации и измерительных (испытательных) лабораторий 149

4.5 Органы по сертификации и измерительные лаборатории 150

4.6 Термины и определения в области сертификации 151

4.7 Правила и порядок проведения сертификации 152

5 Список литературы 159

Введение

Производство современной радиотехнической аппаратуры, учет и планирование материальных ресурсов, обеспечение взаимозаменяемости и кооперирования производства, улучшение качества продукции связано с повсеместным использованием измерительной техники. Совершенствование технологий измерения, возможность определения технического состояния и своевременное выявление возникших дефектов систем является одним из важных условий, от выполнения которого зависит эффективность и надежность их функционирования.

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.

1 Метрология

1.1 Теоретические основы метрологии

Метрология в ее современном понимании – наука об измерениях, методах, 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 часть относится к законодательной метрологии. Законодательный характер метрологии обуславливает стандартизацию ее терминов и определений.

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.

Единица физической величины – физическая величина, которой по определению присвоено значение, равное 1.

Единицы физической величины представляют собой вспомогательный аппарат, применимый при изучении объектов природы. Принципиально можно представить бесконечное множество единиц физических величин. Но практика выдвигает требование единства 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.

Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Как ясно 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 бывают аналоговые и цифровые, показывающие и регистрирующие.

Измерительный преобразователь – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Первичным называется преобразователь, являющийся первым в электрической цепи и к которому непосредственно подводится измеряемая величина. Передающий измерительный преобразователь предназначен для дистанционной передачи сигнала измерительной информации; масштабный измерительный преобразователь – для изменения измеряемой величины в заданное число раз.

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 АСУ) для непосредственного восприятия наблюдателем и расположенная в одном месте.

Измерительная система – совокупность средств измерений и вспомогательных устройств соединенных между собой каналами связи, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме удобной для автоматической обработки, передачи и использования в АСУ.