1881

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»

Е.В. Комерзан

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Учебное пособие

Омск

СибАДИ

2013

ВВЕДЕНИЕ

Всовременном производстве в основу конструирования, изготовления и эксплуатации продукции положены принципы нормирования требований к деталям, узлам и механизмам, используемые при конструировании, благодаря которым представляется возможным изготавливать их независимо и собирать или применять без дополнительной обработки при соблюдении технических требований к изделию.

Основой организации серийного и массового производства, обеспечивающей кооперацию, концентрацию и специализацию производства, значительно снижающей себестоимость продукции, ускоряющей технологический процесс сборки, позволяющей существенно сократить сроки и обеспечить качество ремонта в процессе эксплуатации изделий, является стандартизация.

Стандартизация имеет давнюю историю. Еще в древние времена за много лет до нашей эры в Египте использовали кирпичи стандартного размера. В Древнем Риме при сооружении водопровода применялись трубы единых диаметров. В России указом Ивана IV, датированным 1555 г., для проверки размеров ядер для пушек применялись так называемые кружалы – прототипы калибров.

Широкое применение стандартизации в нашей стране нашло при производстве огнестрельного оружия. В 1761 г. на оружейный завод в Тулу была направлена инструкция графа Шувалова, в которой он впервые сформулировал принципы взаимозаменяемости. Согласно этой инструкции, в России было осуществлено взаимозаменяемое производство ружей сначала на Тульском, а затем на Ижевском оружейных заводах.

ВXX в. принцип взаимозаменяемости в России распространился не только на военную, но и на другие виды продукции. В 1914 – 1915 г. в России проводятся работы по созданию единой системы нормирования требований к параметрам деталей для обеспечения взаимозаменяемости. Наиболее интенсивно работы по взаимозаменяемости начали развиваться после Октябрьской революции. Это развитие шло одновременно с развитием промышленности.

Внастоящее время работа по стандартизации из узконациональной переросла в международную. Ведущей международной организацией в этой области на сегодняшний день является ISO (International Organization for Standardization). Ее рекомендации используются не-

посредственно при разработке отечественных стандартов.

3

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ФВ – физическая величина;

Система SI (СИ) – Международная система единиц; СИ – средство измерения; ИП – измерительные преобразователи;

АП – аналоговые преобразователи; АЦП – аналого-цифровые преобразователи;

АИС – автоматизированные измерительные системы; ИИС – информационно-измерительные системы; ИВК – информационно-вычислительный комплекс; МХ – метрологические характеристики; НТД – нормативно-технические документы;

ГСИ – Государственная система обеспечения единства измерений; ГСВЧ – Государственная служба времени и частоты; ГССО – Государственная служба стандартных образцов;

ГСССД – Государственная служба стандартных справочных данных; ГМС – Государственная метрологическая служба; ГНМЦ – Государственный научный метрологический центр; МС – метрологическая служба;

ВНИИ – Всероссийский научно-исследовательский институт; ВНИИМС – Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы; НПО – научно-производственное объединение;

МБМВ – Международное бюро мер и весов; МКМВ – Международный комитет мер и весов;

МОЗМ – Международная организация законодательной метрологии; ИСО – Международная организация по стандартизации; МЭК – Международная электротехническая комиссия; НД – нормативные документы;

ГМКиН – Государственный метрологический контроль и надзор; ГЦИ – Государственный центр испытаний; ЦСМ – Центр стандартизации и метрологии.

4

СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Приведенымерыдлин, мерыплощади, мерыжидких тел, мерыобъема, мерысыпучих тел, мерывеса.

МЕРЫ ДЛИНЫ

1 миля(сухопутная)/mile(statute)=8фралонгов=1760 ярдов=5280 футов=1609,34 м

1 фралонг/furlong=220 ярдов=201,17м

1 ярд/yard=3 фута=914,4 мм

1 фут/foot =12 дюймов =304,8 мм

1 дюйм / inch= 12линий=25,4 мм

1линия/line=6 пунктов = 2,1 мм

1 пункт / point= 0.3528 мм

1 миля(морская)/mile(nautical)= 10 кабельтовых = 6080 футов = 1852,2 м 1 кабельтов /cable= 185,22 м

МЕРЫ ПЛОЩАДИ

1 кв. миля/squaremile=640акров =258,99 га

1 акр /acre= 4840кв. ярдов =4047 кв.м

1 кв. ярд/squareyard = 9 кв. футов = 0,838 кв.м

1 кв. фут / squarefoot = 144кв. дюйма=0,0929 кв.м 1 кв. дюйм/ squareinch =6,4516кв.см

МЕРЫ ЖИДКИХТЕЛ

1 баррель нефти /barrelofoil= 42 галлонаСША= 158,988 л 1 баррель США/U.S. barrel= 31,5 галлонаСША= 119,24 л 1 галлон США/U.S. gallon = 4 квартыСША= 3,785 л

1 квартаСША/U.S. quart =2 пинтыСША= 0,94625 л

5

1 пинтаСША/ U.S. pint= 16жидких унций США=0,47312 л 1 гиллСША/U.S. gill= 4 жидких унции США= 0,02957л 1 жидкаяунцияСША/U.S. fluid ounce= 0,02957 л

1 жидкаядрахмаСША/U.S. fluid dram= 3,6966 мл

1 британский баррель /Br. barrel= 36 британскихгаллонов = 163,656 л 1 британский галлон /Br. gallon = 4 британских кварты=4,546л

1 британскаякварта/Br. quart =2 британских пинты=1,1365 л

1 британскаяпинта/Br. pint= 20 британских жидкихунций = 0,5682л 1 британский гилл/Br. gill= 5 британских жидких унции =0,1377 л 1 британскаяжидкаяунция/Br.. fluid ounce= 0,02841 л

1 британскаяжидкаядрахма/Br.. fluid dram= 3,5516 мл

МЕРЫ ОБЪЕМА

1 корд/ cord = 128куб. фунтов = 3,62 куб.м

1 куб. ярд/cub yard = 27 куб.фунтов = 0,7645 куб.м

1 куб. фут /cub. foot = 1728 куб.дюймов = 0,0283 куб.м 1 куб. дюйм /cub. inch =16,387куб. см

МЕРЫ СЫПУЧИХТЕЛ

1 баррель США/U.S. barrel= 115,628 л

1 бушель США/bushelU.S. = 32квартыСША= 35,24 л 1 квартаСША/U.S. quart =2 пинтыСША= 1,101л

1 пинтаСША/U.S. pint= 0,5506 л

1 британский (имперский)бушель /imperialbushel= 32 британских квар-

ты= 1,28 куб.фута= 36,3687 л

1 британскаякварта/imperialquart= 2 британских пинты=1,1365 л 1 британскаяпинта/imperialpint =1,03пинтыСША=0,5682 л

6

МЕРЫ ВЕСА

Различают Avoirdupois(системумер весадлявсех товаров, кроме благородных металлов, драгоценных камней и лекарств)иTroy(тройская системамер дляблагородных металлов, драгоценных камней илекарств).

1 британскаятонна(«длинная»)/ longton = 20 британских центнеров = =1,016т

1 британскаяцентнер («длинный»)/longhundredweight= 112 фунтов = =50,8 кг

1 тоннаСША(«короткая»)/short ton =20 центнеров США=0,907т

1 центнер США(«короткий»)/short hundredweight= 100фунтов = 45,36кг

1 стоун / stone= 14 фунтов = 6,35 кг

1 фунт / pound= 16унций = 453,6 г

1 унция/ounce= 16 драхм=437,5 грана= 28,35 г 1 драхма/ dram=27,34 грана=1,772г

1 гран / grain= 64,8 мг

1 фунт тройский /poundtroy= 12 унций = 98 драхм= 373,27 г 1 унциятройская/ouncetroy= 31,1035 г

7

8

Раздел 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ И МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ИШКАЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ В МЕТРОЛОГИИ

1.1.Метрология: краткая история развития

Без развернутой системы измерений, позволяющей контролировать технологические процессы, оценивать свойство и качество продукции, не может существовать ни одна область техники. Измерения служат основой научных знаний. «Наука начинается … с тех пор, как начинают измерять», – писал великий русский ученый Д.И. Менделеев.

Необходимо измерять технические характеристики различных машин и механизмов, размеры деталей и составных частей машин, показатели продукции и различных жизненно важных объектов и т.д.

Вначале люди научились измерять время, затем с развитием земледелия – площадь; торговли – объем и массу; строительства – различные углы, площади и объемы плоских и объемных фигур. Первые примитивные измерения сводились либо к сравнению величин, либо к определению, во сколько раз одна величина больше другой. В качестве мер при расчетах использовались размеры собственного тела (длина локтя, размах руки и т.д.).

Издавна придается большое значение единству мер для правильного развития внутренней торговли и упрочнения торговых связей с соседними народами. Упоминания о русских мерах встречаются в первых памятниках древнерусской письменности. Меры тех времен были примитивны и весьма неустойчивы. Например, локоть – «расстояние от локтя до переднего сустава среднего перста» – 38 см, сажень – 4 локтя (152 см), полусажень – 2 локтя (76 см), пядь 1/8 сажени – 19 см.

Верста являлась единицей длины пути, но размер ее колебался в разное время в различных областях Руси от 1000 до 500 саженей. Для измерения площади земли применялась десятина – площадь квадрата со сторонами равными 50 саженям, т.е. 1/10 версты.

Надзор за мерами и весами в Древней Руси поручался духовенству. В церковном уставе князя Владимира (Х в.) говорится: «Всякие мерила епископу блюсти без пакости – множити, ни умаляти, за все то дати ему ответ во день страшного суда». Наказание за злоупотреб-

9

ление при пользовании мерами и весами предусматривалось «близко к смерти», с разделом имущества в пользу церкви и властей.

Шли столетия, росло количество средств измерения, росли и трудности общегосударственного упорядочения мер. В 1736 г. была создана специальная комиссия по мерам и весам. Она занялась созданием образцов русских мер и организацией поверочного дела. В 1802 г. были изготовлены образцовые четырехгранные аршины для Петербурга – хрустальный, стальной и медный, а также 52 образцовых аршина для губерний (аршин – 71,12 см).

Созданная в 1827 г. Правительственная комиссия образцовых мер и весов определила меру единицы длины – сажень, меру веса – фунт, емкости жидких тел – ведро, сыпучих тел – четверик (26,24 л).

В1842 г. именным Указом императора было утверждено «Положение о мерах и весах», которое предусматривало обязательное применение только русских мер во всем государстве. Великое множество мер в различных странах и даже в одной стране затрудняло торговлю и развитие общества, поэтому необходимо было совершенствовать систему измерений.

20 мая 1875 г. Россия в числе 17 государств подписала Международную метрическую конвенцию. Страны, подписавшие эту конвенцию, обязались учредить и содержать Международное бюро мер и весов, в задачи которого входило создание международных и национальных метрических эталонов, их хранение.

В1899 г. на I Генеральной конференции по мерам и весам был утвержден Международный прототип метра и распределены государственные эталоны между странами-участниками конвенции. Россия в результате жеребьевки получила эталоны метра № 28, эталонсвидетель № 11 и эталоны килограмма № 12 и 26. Единая мера длины

–одна десятимиллионная часть четверти Парижского меридиана (расстояние между городами Дюнкерком и Барселоной); эталон килограмма – цилиндр из сплава иридия и платины, масса которого равна

массе воды объемом в 1 дм3 при температуре 4 С.

В 1918 г. был принят декрет о введении в стране метрической системы мер (вместо саженей, фунтов, ведер).

Поиск нового «естественного» эталона, неразрушаемого и обладающего большой точностью, и развитие интерференционного метода измерений позволили в 1960 г. принять новое определение метра в длинах световой волны, соответствующей оранжевой линии спектра криптона – 86. Но это было не последнее определение эталона метра.

10