Методическое пособие 94

1. МЕТРОЛОГИЯ

Метрология — это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения точности, соизмеримой с точностью воспроизведения и хранения физических величин мерами или стандартными образцами состава и свойств веществ и материалов.

Предметом исследований метрологии является познание собственных законов строения, функционирования и развития, создание и изучение стратегий, методов и средств измерений физических величин при разных законах преобразования этих величин, а также развитие и становление эталонной базы (эталонов, мер, стандартных образцов и т.д.).

Предметом метрологии является извлечение количественной информации о характеристиках и свойствах объектов и процессов с заданным качеством измерений (точностью, достоверностью, оперативностью, сопоставимостью и стабильностью).

Метрологическая служба государственного органа управления выполняет работы по обеспечению единства изме-

рений в пределах министерства (ведомства).

Центр стандартизации и метрологии (ЦСМ) осуществляет государственный метрологический контроль и надзор на

определенной закрепленной за ним части территории РФ.

Состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные пределы с заданной ве-

роятностью, называется единством измерений.

Совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений метроло-

гическая служба.

Научной основой обеспечения единства измерений яв-

ляются стандартизированные методики выполнения изме-

рений.

2

Задачи и полномочия государственной метрологической службы определены в законе «Об обеспечении единства измерений»

Нормативный документ по метрологии, начинающийся

сбукв МИ, называется методические инструкции.

Втехнические основы обеспечения единства измерений

не входит система единиц физических величин.

Физическая система, процесс, явление и т.д., которые характеризуются одной или несколькими измеряемыми физическими величинами – это объект измерения.

Результат измерения включает в себя числовое значе-

ние и размерность.

Физическая величина – одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них [2].

Значение физической величины – выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

Единица измерения физической величины – физиче-

ская величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин.

Истинное значение физической величины – значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину.

Действительное значение физической величины –

значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.

3

Размер физической величины – количественная опре-

деленность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу.

Шкала физической величины, принятая по соглаше-

нию последовательность значений, присваиваемых физической величине по мере её возрастания (или убывания).

Наблюдение при измерении – операции, проводимые при измерении и имеющие целью своевременно и правильно произвести отсчет.

Качественной характеристикой физической величины является размерность.

Показатель степени размерности основной величины в размерности производной называют показателем размерно-

сти.

Погрешность результата измерений – отклонение ре-

зультата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины.

Абсолютная погрешность – погрешность средства из-

мерений, выраженная в единицах измеряемой физической величины.

Приведенная погрешность – относительная погреш-

ность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона.

Предел допускаемой погрешности – наибольшее зна-

чение погрешности средств измерений, устанавливаемое нормативным документом для данного типа средств измерений, при котором оно еще признается годным к применению.

СИ (Система Интернациональная) – международная система единиц, современный вариант метрической системы. Она определяет семь основных единиц измерения, являющихся основой для остальных единиц СИ.

Основные единицы измерения СИ и их величины:

Метр для длины

Килограмм для массы

4

Секунда для времени

Ампер для силы тока

Кельвин для термодинамической температуры

Моль для количества вещества

Кандела для силы света.

По метрологическому назначению все СИ подразделяются на два вида - рабочие СИ (предназначены для прове-

дения технических измерений) и эталоны (являются высокоточными СИ, используются для проведения метрологических измерений в качестве средств передачи информации о размере единицы).

Эталонную базу страны составляют совокупность гос-

ударственных первичных и вторичных эталонов страны. Эталон единицы физической величины – средство

измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.

Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками – неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.

Существенным признаком эталона не является конку-

рентоспособность.

Первичный эталон – эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью.

В случае, когда одним первичным эталоном технически нецелесообразно обслуживать весь диапазон измеряемой величины, создают несколько первичных эталонов, охватывающих части этого диапазона с таким расчетом, чтобы был охвачен весь диапазон. В этом случае проводят согласование размеров единиц, воспроизводимых «соседними» первичными эталонами.

Вторичный эталон – эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной едини-

5

цы. Среди вторичных эталонов различают: эталоны сравнения, эталоны свидетели и эталоны копии.

Эталон сравнения – эталон, применяемый для сличений эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом.

Эталон свидетель предназначен для поверки сохранности и неизменности государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты.

Эталон копия используется для передачи информации о размере единицы рабочим эталонам.

Исходный эталон – эталон, обладающий наивысшими метрологическими свойствами (в данной лаборатории, организации, на предприятии), от которого передают размер единицы подчиненным эталонам и имеющимся средствам измерений.

Исходным эталоном в стране служит первичный эталон, исходным эталоном для республики, региона, министерства (ведомства) или предприятия может быть вторичный или рабочий эталон. Вторичный или рабочий эталон, являющийся исходным эталоном для министерства (ведомства), нередко называют ведомственным эталоном.

Рабочий эталон – эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений.

Термин рабочий эталон заменил собой термин образцовое средство измерений (ОСИ), что сделано в целях упорядочения терминологии и приближения ее к международной.

При необходимости рабочие эталоны подразделяют на разряды (1-й, 2-й, ..., n-й), как это было принято для ОСИ. В этом случае передачу размера единицы осуществляют через цепочку соподчиненных по разрядам рабочих эталонов. При этом от последнего рабочего эталона в этой цепочке размер единицы передают рабочему средству измерений.

Государственный первичный эталон – первичный эталон, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории государства.

6

Национальный эталон – эталон, признанный официальным решением служить в качестве исходного для страны. Данное определение соответствует VIM-93 и совпадает с определением понятия государственный эталон. Это свидетельствует о том, что термины государственный эталон и национальный эталон отражают одно и то же понятие.

Международный эталон – эталон, принятый по меж-

дународному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами [9].

Одиночный эталон – эталон, в составе которого имеется одно средство измерений (мера, измерительный прибор, эталонная установка) для воспроизведения и (или) хранения единицы.

Групповой эталон – эталон, в состав которого входит совокупность средств измерений одного типа, номинального значения или диапазона измерений, применяемых совместно для повышения точности воспроизведения единицы или ее хранения.

Эталонный набор – эталон, состоящий из совокупности средств измерений, позволяющих воспроизводить и (или) хранить единицу в диапазоне, представляющем объединение диапазонов указанных средств. Эталонные наборы создаются в тех случаях, когда необходимо охватить определенную область значений физической величины.

Измерение физической величины – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.

Прямое измерение - измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно.

Косвенное измерение – определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.

7

Совместными называют проводимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для установления зависимости между ними.

Совокупными называются проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых их значения находят решением системы уравнений, получаемых при прямых или косвенных измерениях различных сочетаний этих величин.

Относительное измерение - измерение отношения ве-

личины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.

Совокупность приемов использования принципов и средств измерений, выбранная для решения конкретной измерительной задачи, называется методом измерения.

Поверка – установление органом государственной метрологической службы (или другим официально уполномоченным органом, организацией) пригодности средства измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям. Поверке подвергают средства измерений, подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору [2].

Калибровка средств измерений – совокупность опе-

раций, устанавливающих соотношение между значением величины, полученным с помощью данного средства измерений и соответствующим значением величины, определенным с помощью эталона с целью определения действительных метрологических характеристик этого средства измерений. Калибровке могут подвергаться средства измерений, не подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору.

При повреждении поверительного клейма, пломбы и утрате документов, подтверждающих прохождение средством измерения периодической поверки, оно подвергается поверке

внеочередной.

8