Тема 1 Сутність і зміст метрології

метрологічна перевірка засобів вимірювальної техніки;

акредитація на право проведення державних випробувань, метрологічної перевірки і калібрування засобів вимірювальної техніки, проведення вимірювань та атестації методик виконання вимірювань.

До державного метрологічного нагляду належать:

державний метрологічний нагляд за забезпеченням єдності вимірювань;

державний метрологічний нагляд за кількістю фасованого товару в упаковках.

Державний метрологічний нагляд за забезпеченням єдності вимірювань. У центральних та місцевих органах виконавчої влади, органах місцевого самоврядування та в органах управління об'єднань підприємств проводиться перевірка додержання вимог Закону України "Про метрологію і метрологічну діяльність", інших нормативно-правових актів України і нормативних документів із метрології.

На підприємствах, в організаціях і у громадян - суб'єктів підприємницької діяльності крім того проводиться перевірка:

стану і застосування засобів вимірювальної техніки;

застосування атестованих методик виконання вимірювань і правильності виконання вимірювань;

додержання умов проведення державних випробувань, метрологічної перевірки, калібрування, ввезення, випуску з виробництва, ремонту та у продаж і видачі напрокат засобів вимірювальної техніки, проведення вимірювань та атестації методик виконання вимірювань.

Державний метрологічний нагляд за кількістю фасованого товару в упаковках. Державному метрологічному нагляду за кількістю фасованого товару

вупаковках підлягають готові упаковки будь-якого виду під час фасування і продажу товару в разі, коли вміст цих упаковок не може бути змінений без їх розкривання чи деформування, а кількість товару подана через масу, об'єм чи іншу фізичну величину.

На упаковці мають бути зазначені номінальна кількість товару в одиницях маси, об'єму або іншої фізичної величини, а також гранично допустимі відхилення від номінальної кількості або зроблено посилання на нормативний документ, за яким їх встановлено.

1.2.3. Законодавче забезпечення метрології в Україні.

Верховна Рада України Постановою № 1545-ХІІ від 12 вересня 1991 р. «Про порядок тимчасової дії на території України окремих актів законодавства Союзу РСР» повідомила, що продовжують діяти вимоги постанов Ради Міністрів СРСР та Української РСР щодо організації робіт у галузі стандартизації, метрології та якості продукції. Крім того, слід вважати чинними на території України державні стандарти СРСР, галузеві та республіканські стандарти, технічні умови, будівельні норми, правила та інші нормативнотехнічні документи. Відзначаючи міжнародний характер стандартизації, метрології та сертифікації і визнаючи їх необхідність для забезпечення поєднання, взаємозамінності продукції, її безпеки для життя та здоров’я людини й охорони навколишнього середовища, а також усвідомлюючи їх важливе значення в усуненні технічних бар’єрів у торгово-економічному й науково-технічному

співробітництві, підвищенні ефективності виробництва в межах усієї держави, 13 березня 1992 р. між державами СНД досягнуто угоди про проведення узгодженої політики в галузі стандартизації, метрології та сертифікації'.

Угодою передбачено:

-використання і розвиток основних положень діючих систем стандартизації та метрології;

-визнання діючих стандартів ГОСТу як міждержавних;

-збереження абревіатури ГОСТ за новими міждержавними стандартами;

-проведення робіт зі сертифікації на підставі загальних організаційнометодичних положень;

-визнання існуючих державних еталонів одиниць фізичних величин як міждержавних;

-створення міждержавної Ради зі стандартизації, метрології та сертифікації.

Міждержавна Рада зі стандартизації, метрології та сертифікації здійснює координацію і розробляє рішення щодо проведення узгодженої політики в галузі стандартизації, метрології та сертифікації. Вона складається з повноважних представників держав - учасників узгодження від 13 березня 1992 р. Представниками у Раді є керівники національних органів стандартизації, метрології та сертифікації, які від імені держав наділяються правом бути членами ради й уповноваженими, необхідними для виконання функцій, покладених на цю Раду.

Робочим органом Ради є постійно діючий технічний секретаріат. Місцем його знаходження обрано м. Мінськ. Офіційна мова ради та її робочого органу - російська.

Виходячи з наведеного, внесено зміну в найменування комітету: Державний комітет України зі стандартизації, метрології та якості продукції (Держстандарт України) перейменовано в Державний комітет України зі стандартизації, метрології та сертифікації.

Метрологічна служба України є однією із ланок державного управління, основними завданнями якого є здійснення комплексу заходів з метрологічного забезпечення діяльності підприємств та організацій, забезпечення єдності і метрологічної точності вимірів, підвищення ефективності виробництва і якості виготовленої продукції. Згідно із Законом про метрологію та метрологічну діяльність (стаття 11), Державна метрологічна служба організовує, здійснює та координує діяльність, спрямовану на забезпечення єдності вимірювань у державі, а також державний метрологічний контроль і нагляд за додержанням вимог цього Закону, інших нормативноправових актів України та нормативних документів із метрології.

Метрологічна служба - це система спеціально уповноважених органів, діяльність яких спрямовується на забезпечення єдності вимірювань (стаття 10 ДКМУ про забезпечення єдності вимірювань).

До Державної метрологічної служби належать: відповідні підрозділи центрального апарату Держстандарту України; державні наукові метрологічні центри, що належать до сфери управління Держстандарту України; територіальні органи Держстандарту України в Автономній Республіці Крим, областях, містах Києві і Севастополі та містах обласного підпорядкування; Державна служба єдиного часу й еталонних частот; Державна служба стандартних зразків складу

та властивостей речовин і матеріалів; Державна служба стандартних довідкових даних про фізичні сталі та властивості речовин і матеріалів.

Державна метрологічна служба й інші державні служби забезпечення єдності вимірів (стаття 10 Закону про метрологію та метрологічну діяльність) перебувають у веденні НОМ. До їх складу входять Державний науковий метрологічний центр та регіональні (територіальні) органи Державної метрологічної служби.

З метою підвищення ефективності метрологічної діяльності, створюється наукова, технічна та організаційно-правова база метрології. За станом на 1998 рік у сфері метрології діє понад 40 національних нормативних документів (ДСТУ) і понад 350 Міжнародних стандартів (ISO та ГОСТів).

Нормативною основою метрологічного забезпечення є державні стандарти та інші документи державної системи забезпечення єдності вимірювань (ДСВ), відповідні нормативні документи Держстандарту України, методичні вказівки і рекомендації, які регламентують єдину номенклатуру, способи подання та оцінювання метрологічних характеристик, правила стандартизації й атестації засобів вимірювальної техніки (ЗВТ), вимоги до проведення державних випробувань, перевірки, ревізії та експертизи ЗВТ.

Технічною основою метрологічного забезпечення є:

система державних еталонів одиниць фізичних величин, яка забезпечує їх відтворення з найвищою точністю;

система робочих еталонів і зразкових ЗВТ, за допомогою яких здійснюється передача розмірів одиниць фізичних величин робочим ЗВТ;

система стандартних зразків складу та властивостей речовин та матеріалів, що забезпечує відтворення одиниць фізичних величин, які характеризують склад і властивості речовин і матеріалів;

система робочих ЗВТ, які використовуються під час розроблення, виробництва, випробувань та експлуатації продукції, наукових досліджень та інших видів діяльності.

Державна система забезпечення єдності вимірювань - це комплекс нормативно-технічних документів, на підставі яких стандартизують:

одиниці фізичних величин;

державні еталони та повірні схеми;

робочі еталони та зразкові ЗВТ;

методи та засоби метрологічної перевірки (повірки згідно з ДСТУ 268194), калібрування, випробувань та метрологічної атестації ЗВТ;

номенклатуру нормованих метрологічних характеристик ЗВТ;

норми точності вимірювань;

способи вираження та форми подання результатів та характеристики точності вимірювань;

методики виконання вимірювань;

методики оцінки вірогідності та форми подання даних про властивості речовин та матеріалів, вимоги до проведення експертизи, а також атестації цих даних;

вимоги до стандартних зразків складу та властивостей речовин і матеріалів, до стандартних довідкових даних;

організацію і порядок проведення сертифікації, державних випробувань, метрологічної перевірки, калібрування та метрологічної атестації ЗВТ;

порядок проведення метрологічної експертизи нормативної, проектної, конструкторської, технологічної і програмної документації;

терміни та визначення в галузі метрології;

порядок та форми здійснення державного метрологічного нагляду;

порядок здійснення акредитації метрологічних служб, вимірювальних, випробувальних, аналітичних та інших лабораторій на право проведення метрологічних робіт;

порядок одержання суб'єктами підприємницької діяльності дозволів (ліцензій) на право виготовлення, метрологічної перевірки, калібрування, ремонту, імпорту (ввезення ), прокату і продажу ЗВТ.

Основною метою метрологічного забезпечення є поліпшення якості продукції, підвищення ефективності виробництва, використовування матеріальних цінностей та енергетичних ресурсів, а також наукових досліджень.

Основними завданнями метрологічного забезпечення державної метрологічної служби є;

установлення одиниць фізичних величин;

формування системи державних еталонів одиниць фізичних величин і забезпечення її функціонування для відтворення одиниць з найвищою в Україні точністю;

розроблення методів і засобів передавання розмірів одиниць фізичних величин від еталонів зразковим і робочим ЗВТ;

розроблення науково-методичних, правових та організаційних основ, норм і правил, які необхідні для досягнення єдності та потрібної точності вимірювань;

розроблення та впровадження в метрологічну практику норм і правил законодавчої метрології, а також документів ДСВ;

виконання аналізу стану вимірювань у всіх галузях економіки України;

державний метрологічний нагляд за розробленням, виробництвом, станом, застосуванням, ремонтом, прокатом, продажем, імпортом і зберіганням ЗВТ, додержанням метрологічних норм та правил, а також за діяльністю відомчих метрологічних служб;

державний метрологічний нагляд за кількістю фасованих товарів в упаковках під час продажу та розфасування;

проведення державних випробувань, метрологічної перевірки, калібрування та метрологічної атестації ЗВТ;

сертифікація ЗВТ;

виконання робіт із забезпечення єдності і потрібної точності вимірювань для потреб оборони;

розроблення та атестація методик виконання вимірювань;

створення та атестація стандартних зразків складу і властивостей речовин і матеріалів;

розроблення та забезпечення функціонування системи стандартних довідкових даних про фізичні константи і властивості речовин і матеріалів;

проведення експертизи та атестації даних про властивості речовин і матеріалів;

проведення експертизи нормативної, проектної, конструкторської та технологічної документації;

оцінювання відповідності наукової, законодавчої, нормативної, технічної та організаційної основ метрологічного забезпечення потребам економіки України та розроблення програм їх удосконалення;

проведення акредитації метрологічних служб, вимірювальних, випробувальних, аналітичних та інших лабораторій на право виконання метрологічних робіт;

організація і здійснення підготовки кадрів у галузі метрології та підвищення їх кваліфікації.

1.3. ЗАВДАННЯ ТА ОСОБЛИВОСТІ МЕТРОЛОГІЇ

Метрологія є теоретичною основою вимірювальної техніки, одного з основних факторів технічного прогресу в усіх галузях діяльності людини (рис. 1.4). Розвиток метрології полягає, в першу чергу, в удосконаленні теоретичних основ вимірювань, узагальненні практичного досвіду в галузі вимірювань і формуванні подальшого розвитку вимірювальної техніки у всіх галузях.

Предметом метрології є отримання кількісної і якісної інформації про властивості об‘єктів і процесів, встановлення й застосування наукових і організаційних основ, технічних засобів, правил і норм, необхідних для досягнення єдності і необхідної точності. Також вивчаються отримання кількісної і якісної інформації про властивості об‘єктів і процесів, встановлення й застосування наукових і організаційних основ, технічних засобів, правил і норм, необхідних для досягнення єдності і необхідної точності (рис. 1.8).

Методи метрології - це сукупність фізичних і математичних методів, що використовуються для отримання вимірювальної інформації. До них належать: методи вимірювання, відтворення величин заданого розміру, порівняння величин, вимірювальне перетворення, обробка результатів спостережень, планування вимірювального експерименту.

Метрологія вивчає:

загальну теорію вимірювання

одиниці фізичних величин та їх системи

методи та засоби вимірювання методи визначення точності

основи забезпечення єдності вимірювань та єдності засобів вимірювань

еталони та зразкові засоби вимірювань

методи передавання розмірів одиниць від еталонів та зразкових засобів вимірювання до робочих засобів вимірювання

Рис. 1.8. Предмет метрології Засоби метрології - різноманітні засоби вимірювань і контролю, які

вдосконалюються й розвиваються на основі об’єктивних законів. Таким чином, засоби метрології включають: сукупність засобів вимірювання й контролю; систему державних еталонів одиниць фізичних величин; систему передачі розмірів одиниць фізичних величин від еталонів усім засобам вимірювання за допомогою зразкових засобів перевірки; систему обов‘язкової державної і відомчої повірки, або метрологічної атестації засобів вимірювання; систему стандартних зразків складу і властивостей речовин, матеріалів.

Основним наповненням метрології є вимірювання, які за своєю суттю є експериментальними процедурами, метою яких є отримання інформації, що адекватно відображає властивості або сукупність властивостей об’єктів матеріального світу і зв’язків між ними. Поняття „властивість” є первинним по

відношенню до будь-якого матеріального об’єкта, який підлягає дослідженню або використанню.

Основним наповненням метрології є вимірювання, які за своєю суттю є експериментальними процедурами, метою яких є отримання інформації, що адекватно відображає властивості або сукупність властивостей об’єктів матеріального світу і зв’язків між ними. Поняття „властивість” є первинним по відношенню до будь-якого матеріального об’єкта, який підлягає дослідженню або використанню.

Нормативною основою метрології є державні стандарти та інші документи державної системи забезпечення єдності вимірювань (ДСВ), відповідні нормативні документи Держстандарту України, методичні вказівки та рекомендації.

Організаційною основою метрології є метрологічна служба України.

Технічною основою метрології є: система державних еталонів одиниць фізичних величин, яка забезпечує їх відтворення з найвищою точністю; система робочих еталонів і зразкових засобів вимірювань, за допомогою яких здійснюється передача розмірів одиниць фізичних величин робочим засобам вимірювань; система стандартних зразків складу та властивостей речовин і матеріалів, що забезпечує відтворення одиниць фізичних величин, які характеризують склад і властивості речовин і матеріалів; система робочих засобів вимірювальної техніки, які використовуються під час розроблення, виробництва, випробувань і експлуатації продукції, наукових досліджень та інших видів діяльності.

За призначенням метрологія має три розділи: теоретична метрологія, законодавча метрологія та практична метрологія (рис. 1.9).

Метрологія поділяється:

Законодавча метрологія - розділ метрології, що містить законодавчі акти, правила, вимоги та норми, які регламентуються і контролюються державою для забезпечення єдності вимірювання

Теоретична метрологія - розділ метрології, що стосується розробки та вивчення теоретичних основ метрології.

Практична метрологія - розділ метрології, присвячений питанням практичного застосування результатів теоретичних досліджень та положень законодавчої метрології в різноманітних сферах діяльності суспільства.

Рис. 1.9. Розділи метрології.

Напрямки теоретичної (фундаментальної) метрології є:

теорія вимірювань; теорія похибок;

інформаційна теорія вимірювань; теорія інформаційно-вимірювальних систем; статистичні вимірювання; вимірювання електричних величин; вимірювання магнітних величин; вимірювання неелектричних величин.

Метрологічна діяльність регламентується міжнародними, державними та галузевими нормативно-правовими документами. Дамо основні визначення.

Об’єкт вимірювання (ОВ) це матеріальний (фізичний) об’єкт, одна або декілька властивостей якого підлягають вимірюванню. Властивості ОВ відрізняються якісними і кількісними ознаками, які відображаються в понятті фізичної величини.

Вимірювальна величина - фізична величина чи параметри її залежності, що підлягають вимірюванню;

Інформацію про вимірювані величини та залежності між ними називають вимірювальною інформацією. Вона виникає під час взаємодії, принаймні, двох матеріальних об’єктів об’єкта вимірювання і засобу вимірювальної техніки

(ЗВТ).

Засіб вимірювальної техніки є джерелом вимірювальної інформації. Індивідуальність фізичної величини в кількісному відношенні відображається в поняттях «розмір» і «значення фізичної величини».

Інформацію про вимірювані величини та залежності між ними називають вимірювальною інформацією. Вона виникає під час взаємодії, принаймні, двох матеріальних об’єктів об’єкта вимірювання і засобу вимірювальної техніки

(ЗВТ).

Засіб вимірювальної техніки є джерелом вимірювальної інформації. Індивідуальність фізичної величини в кількісному відношенні відображається в поняттях «розмір» і «значення фізичної величини».

Фізична величина - властивість, спільна в якісному відношенні у багатьох матеріальних об'єктів та індивідуальна в кількісному відношенні у кожного з них;

Розмір фізичної величини - кількісний вміст фізичної величини в цьому об'єкті;

Система фізичних величин - сукупність взаємопов'язаних фізичних величини, в якій декілька величин приймають за незалежні, а інші визначають як залежні від них;

Основна фізична величина - фізична величина, що входить у систему величин та визначається через основні величини цієї системи;

Розмірність фізичної величини - вираз, що відображає її зв'язок з основними величинами системи величин;

Одиниця фізичної величини - фізична величина певного розміру, прийнята за угодою для кількісного відображення однорідних з нею величин;

Система одиниць фізичних величин - сукупність одиниць певної системи фізичних величин;

Вимірюванням вважається процес експериментального визначення одного або декількох значень величини, які можуть бути обґрунтовано приписані величині. Результати вимірювань можуть бути використані у сфері законодавчо регульованої метрології за умови, що для таких результатів відомі відповідні характеристики похибок або невизначеність вимірювань.

Єдність вимірювань - стан вимірювань, за якого їхні результати виражаються в узаконених одиницях вимірювань, а похибки вимірювань відомі та із заданою ймовірністю не виходять за встановлені межі;

Методика виконання вимірювань - сукупність процедур і правил,

виконання яких забезпечує одержання результатів вимірювань з потрібною точністю. Методики вимірювань у сфері законодавчо регульованої метрології, що є обов’язковими до застосування, визначаються в нормативно-правових актах

або в нормативних документах, на які є відповідні посилання в нормативноправових актах. Результати вимірювань повинні бути доступні юридичним і фізичним особам, які мають щодо них обґрунтований інтерес.

Одиниця вимірювань - фізична величина певного розміру, прийнята для кількісного відображення однорідних з нею величин;

Історично першою системою одиниць фізичних величин була прийнята в 1791 р Національними зборами Франції метрична система заходів. Вона не була ще системою одиниць в сучасному розумінні, а включала в себе одиниці довжин, площ, обсягів, місткості і ваги, в основу яких були покладені дві одиниці: метр і кілограм.

У1832 р німецький вчений К. Гаусс запропонував методику побудови системи одиниць як сукупності основних і похідних. Він побудував систему одиниць, в якій за основу були прийняті три довільні, незалежні одна від одної одиниці - довжини, маси і часу. Всі інші одиниці можна було визначити за допомогою цих трьох. Таку систему одиниць, пов'язаних певним чином з трьома основними, Гаусс назвав абсолютною системою. За основні одиниці він прийняв міліметр, міліграм і секунду.

Надалі з розвитком науки і техніки виникла ціла низка систем одиниць фізичних величин, побудованих за принципом, запропонованим Гауссом, що базуються на метричній системі мір, але відрізняються один від одного основними одиницями.

У1881 р була прийнята система одиниць фізичних величин СГС, в якій основними одиницями були сантиметр як одиниця довжини, грам як одиниця маси і секунда як одиниця часу.

Система МКГСС. Застосування кілограма як одиниці ваги, а в подальшому як одиниці сили взагалі, призвело в кінці XIX в. до формування системи одиниць фізичних величин з трьома основними одиницями: метр - одиниця довжини, кілограм-сила - одиниця сили і секунда - одиниця часу.

Система МКСА. Основи цієї системи були запропоновані в 1901 р італійським вченим Джорджі. Основними одиницями системи МКСА є метр, кілограм, секунда і ампер.

Наявність ряду систем одиниць фізичних величин, а також значного числа позасистемних одиниць, незручності, пов'язані з перерахунком при переході від однієї системи одиниць до іншої, вимагали уніфікації одиниць вимірювань. Зростання науково-технічних і економічних зв'язків між різними країнами обумовлював необхідність такої уніфікації в міжнародному масштабі.

Була потрібна єдина система одиниць фізичних величин, практично зручна

іохоплює різні галузі вимірювань. При цьому вона повинна була зберегти принцип когерентності (рівність одиниці коефіцієнта пропорційності в рівняннях зв'язку між фізичними величинами).

У1954 р X Генеральна конференція з мір та ваг встановила шість основних одиниць (метр, кілограм, секунда, ампер, кельвін, кандела). Система, заснована на затверджених в 1954 р шести основних одиницях, була названа Міжнародною системою одиниць, скорочено СІ (SI - початкові букви французького найменування Systeme International). У цій системі одиниць фізичних величин був затверджений перелік основних, додаткових і 27 похідних одиниць, а також приставки для утворення кратних і часткових одиниць.

ВУкраїні узаконеними одиницями є одиниці Міжнародної системи одиниць СІ, а основними стандартами є:

ДСТУ 36510-97. Метрологія. Одиниці фізичних величин. Основні одиниці фізичних величин Міжнародної системи одиниць. Основні положення, назви та позначення. К.: Держстандарт України. 9 с.

ДСТУ 3651.1-97. Метрологія. Одиниці фізичних величин. Похідні одиниці фізичних величин Міжнародної системи одиниць та позасистемні одиниці. Основні поняття, назви та позначення. К.: Держстандарт України. 16 с.

ДСТУ 3651.2-97. Одиниці фізичних величин. Фізичні сталі та характеристичні числа. Основні положення, позначення, назви та значення. К.: Держстандарт України. 12 с.

Міжнародна система одиниць (СІ) прийнята в 1960 р XI Генеральною конференцією з мір та ваг (ГКМВ) і уточнена на наступних ГКМВ.

Так, наприклад, в 1995 р XX ГКМВ включила клас додаткових одиниць в СІ (радіан і стерадіан). Ці одиниці стали вважати безрозмірними похідними одиницями СІ (мають спеціальні найменування і позначення), які можуть бути використані або невикористані в виразах для інших похідних одиниць СІ.

Міжнародна система одиниць складається з семи основних одиниць і великого числа похідних одиниць.

ВУкраїні застосовуються одиниці вимірювання Міжнародної системи одиниць (СІ), прийнятої Генеральною конференцією з мір та ваг і рекомендованої Міжнародною організацією законодавчої метрології, а саме:

1) основні одиниці СІ (французькою Systeme International d’Unites – SI):

2) похідні одиниці SI (табл. 1.3);

3) десяткові кратні і частинні від одиниць SI (табл. 1.4) До основних одиниць СІ відносяться:

метр як одиниця довжини (укр. - м, міжн. - m); кілограм як одиниця маси (укр. - кг, міжн. - kg); секунда як одиниця часу (укр. - с, міжн. - s);

ампер як одиниця сили електричного струму (укр. - А, міжн. - А); кельвін як одиниця термодинамічної температури (укр. - К, міжн. - К); моль як одиниця кількості речовини (укр. - моль, міжн. - mol); кандела як одиниця сили світла (укр. - кд, міжн. - cd).

Радіан (рад) - одиниця плоского кута, рівна кутку між двома радіусами кола, довжина дуги між якими дорівнює радіусу

2π= 360°

1 рад = 57,2957779513° =57 ° 17' 44,8".

Стерадіан (ср) - одиниця, рівна тілесному куту з вершиною в центрі сфери, вирізаних на поверхні сфери площу, рівну площі квадрата зі стороною, рівною радіусу сфери. Тілесний кут Ω вимірюють побічно - шляхом вимірювання плоского кута а при вершині конуса з подальшим обчисленням за формулою

Ω= [1 − 2].

З цієї формули випливає, що тілесний кут 1 ср відповідає площинному куту 65°32' при вершині конуса, а π ср — куту розхилу конуса у 120°.

Тілесного кута в I ср відповідає плоский кут, рівний 65 ° 32 ', кутку πср - плоский кут 120°, кутку 2πср – плоский кут 180°. Додаткові одиниці використовуються тільки для теоретичних розрахунків і утворення похідних одиниць, наприклад кутової швидкості, кутового прискорення. Для вимірювання