Метрология 1-17

Цель измерения — получение значения этой величины в форме, наиболее удобной для пользования. С помощью измерительного прибора сравнивают размер величины, информация о котором преобразуется в перемещение указателя, с единицей, хранимой шкалой этого прибора

По способу получения информации измерения разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые измерения – это непосредственное сравнение физической величины с ее мерой. Например, при определении длины предмета линейкой происходит сравнение искомой величины (количественного выражения значения длины) с мерой, т. е. линейкой.

Косвенные измерения – отличаются от прямых тем, что искомое значение величины устанавливают по результатам прямых измерений таких величин, которые связаны с искомой определенной зависимостью. Так, если измерить силу тока амперметром, а напряжение вольтметром, то по известной функциональной взаимосвязи всех трех величин можно рассчитать мощность электрической цепи.

Совокупные измерения – сопряжены с решением системы уравнений, составляемых по результатам одновременных измерений нескольких однородных величин. Решение системы уравнений дает возможность вычислить искомую величину.

Совместные измерения – это измерения двух или более неоднородных физических величин для определения зависимости между ними.

Совокупные и совместные измерения часто применяют в измерениях различных параметров и характеристик в области электротехники.

По характеру изменения измеряемой величины в процессе измерений бывают статистические, динамические и статические измерения.

Статистические измерения связаны с определением характеристик случайных процессов, звуковых сигналов, уровня шумов и т. д. Статические измерения имеют место тогда, когда измеряемая величина практически постоянна.

Динамические измерения связаны с такими величинами, которые в процессе измерений претерпевают те или иные изменения. Статические и динамические измерения в идеальном виде на практике редки.

По количеству измерительной информации различают однократные и многократные измерения.

Однократные измерения – это одно измерение одной величины, т. е. число измерений равно числу измеряемых величин. Практическое применение такого вида измерений всегда сопряжено с большими погрешностями, поэтому следует проводить не менее трех однократных измерений и находить конечный результат как среднее арифметическое значение.

Многократные измерения характеризуются превышением числа измерений количества измеряемых величин. Преимущество многократных измерений – в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерения.

БИЛЕТ 8

Измерение — совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом средстве (средстве измерений). Получившееся значение называется числовым значением измеряемой величины, числовое значение совместно с обозначением используемой единицы называется значением физической величины. Измерение физической величины опытным путём проводится с помощью различных средств измерений — мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, систем, установок и т. д. Измерение физической величины включает в себя несколько этапов: 1) сравнение измеряемой величины с единицей; 2) преобразование в форму, удобную для использования (различные способы индикации).

Метод измерений — приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений.

Метод непосредственной оценки — метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений.

Метод сравнения с мерой — метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

Нулевой метод измерений — метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля.

Метод измерений замещением — метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины.

Метод измерений дополнением — метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению.

Дифференциальный метод измерений — метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами.

БИЛЕТ 9

Государственная система обеспечения единства измерений — это система обеспечения единства измерений в стране, реализуемая, управляемая и контролируемая федеральным органом исполнительной власти по метрологии — Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт).

Деятельность по обеспечению единства измерения направлена на охрану прав и законных интересов граждан, установленного правопорядка и экономики путем защиты от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений во всех сферах жизни общества на основе конституционных норм, законов, постановлений Правительства РФ и нормативных документов (НД).

Обеспечение единства измерений в стране осуществляется:

на государственном уровне;

на уровне федеральных органов исполнительной власти;

на уровне юридических лиц.

Государственная метрологическая служба (ГМС) находится в введении Госстандарта и включает:

1) подразделения центрального аппарата Госстандарта России, осуществляющие функции планирования, управления и контроля деятельностью по обеспечению

единства измерений на межотраслевом уровне;

2) государственные научные метрологические центры (ГНМЦ), метрологические научно-исследовательские институты, несущие в соответствии с законодательством ответственность за создание, хранение и применение государственных эталонов и разработку нормативных документов по обеспечению единства измерений в закрепленном виде измерений;

3) органы ГМС на территориях республик и других субъектов в составе РФ. Органы Государственной метрологической службы, образованные по территориальному признаку, осуществляют государственный метрологический контроль и надзор на местах.

Государственные научные метрологические центры (ГНМЦ) несут ответственность за создание, совершенствование, хранение и применение государственных эталонов единиц величин, а также за разработку нормативных документов по обеспечению единства измерений.

Федеральные органы исполнительной власти, осуществляющие функции в областях деятельности, указанных в частях 3 и 4 статьи 1 настоящего Федерального закона, создают в установленном порядке метрологические службы и (или) определяют должностных лиц в целях организации деятельности по обеспечению единства измерений в пределах своей компетенции.

2. Права и обязанности метрологических служб федеральных органов исполнительной власти, порядок организации и координации их деятельности определяются положениями о метрологических службах, утверждаемыми руководителями федеральных органов исполнительной власти, создавших метрологические службы, по согласованию с федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в области обеспечения единства измерений.

Метрологические службы юридических лиц организуются в виде самостоятельных структурных подразделений для решения вопросов по обеспечению единства и требуемой точности измерений при проведении исследований, разработок, испытаний, в производстве и эксплуатации продукции. В состав метрологической службы входят калибровочные лаборатории, а также структурные подразделения по ремонту СИ.

Структура, основные задачи, права и обязанности метрологических служб содержатся в Положении о метрологической службе, разработанной в соответствии с правилом по метрологии ПР50-732-93 «Типовое положение о метрологической службе государственных органов управления РФ и юридических лиц».

Положение о метрологической службе государственных органов управления подписывается его руководителем.

В моментах, когда деятельность государственных органов управления РФ производится в сферах действия государственного метрологического контроля и надзора, Положения о метрологических службах государственных органов управления РФ должны согласовываться с Госстандартом России.

Международные метрологические организации, организации, созданные на основе международных соглашений для осуществления и хранения основных единиц физических величин и для достижения международного единства мер. В области метрологии, измерительной техники и приборостроения имеется (1973) 3 М. м. о.: организация стран — членов Метрической конвенции (1875), Международная организация законодательной метрологии (1956) и Международная конфедерация по измерительной технике и приборостроению (1958).

БИЛЕТ 11

Государственный метрологический надзор (ГМН) осуществляется федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по государственному метрологическому надзору, а также другими федеральными органами исполнительной власти, уполномоченными Президентом Российской Федерации или Правительством Российской Федерации на осуществление данного вида надзора в установленной сфере деятельности.

Порядок осуществления государственного метрологического надзора, взаимодействия федеральных органов исполнительной власти, осуществляющих государственный метрологический надзор, а также распределение полномочий между ними устанавливается Президентом Российской Федерации или Правительством Российской Федерации в пределах их компетенции.

При распределении полномочий между федеральными органами исполнительной власти, осуществляющими государственный метрологический надзор, не допускается одновременное возложение полномочий по проверке соблюдения одних и тех же требований у одного субъекта пр Очень важное значение для развития и функционирования всего хозяйственного комплекса России имеет Государственный метрологический контроль и надзор – деятельность, осуществляемая органом государственной метрологической службы или метрологической службой юридического лица в целях проверки соблюдения установленных метрологических правил и норм. Метрологический контроль и надзор осуществляют метрологические службы РФ путем:

1) утверждений типа средств измерений;

2) поверок средств измерений;

3) лицензирования деятельности юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений;

4) надзора за:

а) выпуском, состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами единиц величин, соблюдением метрологических правил и норм;

б) количеством фасованных товаров в упаковках любого вида при их расфасовке и продаже;

в) количеством товаров, отчуждаемых при совершении торговых операций.

Первой и главной составляющей государственного метрологического контроля является утверждение типа продукции, средств измерения, систем качества и т. д. Оно проводится в целях обеспечения единства измерений в нашей стране и постановки на производство (изготовление) средств измерения или соответствия установленным требованиям действующих национальных стандартов.

Государственная метрологическая служба по контролю и надзору включает головное предприятие ВНИИМС, государственные научные метрологические центры и центры стандартизации и метрологии в субъектах Российской Федерации.оверки на два и более федеральных органа исполнительной власти

Статья 14. Цель государственного метрологического контроля и надзора.

Государственный метрологический контроль и надзор осуществляются Государственной метрологической службой с целью проверки соблюдения требований этого Закона и других нормативно-правовых актов Украины и нормативных документов по метрологии.

Статья 15. Объекты государственного метрологического контроля и надзора.

Объектами государственного метрологического контроля и надзора являются:

средства измерительной техники;

методики выполнения измерений;

количество фасованного товара в упаковках.

Нормативной базой яв-ся законодательная метрология. В организационном плане — это единство обеспечивается субъектом метрологии. Технической базой обеспечения единства измерений служит система воспроизведения единиц физической величины (Ф.З) и передача информации об их размерах всем без исключения средствам измерения(с.и).

Нормативная база метрологии.

Целый ряд положений метрологии направленный на обеспечения единства и единообразия с.и нуждается в регламентации и контроля со стороны гос-ва. Ктаким положениям метрологич. Требованиям относятся:

1) выбор основных физических величин;

2) установление размеров основных единиц и правило образования производных;

3) способ воспроизведения и передачи инф-ции о размере единицы;

4) выбор нормируемых метрол. хар-к средств измерений;

5) установление норм точности с.и и ограничение точности измерений;

6) выбор методик измерений;

7) деятельность метлолог. служб;

8) организация госуд. метролог. контроля ;

Конкретное положение в области законодат. метрологии регламентируется нормативными документами — стандартами, правилами, рекомендациями и др.

Комплекс норм. документов, устанавливающих правила, нормы и требования, направляемые на достижения и поддержания единства измерений при требуемой точности, составляет госуд. систему обеспечения единства измерений(г.с.и).

БИЛЕТ 12

Метроло́гия (от греч. μέτρον — мера, измерительный инструмент + др.-греч. λόγος — мысль, причина) — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности[1]. Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью; нормативная база для этого — метрологические стандарты.

Метрология состоит из 3 разделов:

Теоретическая

Рассматривает общие теоретические проблемы (разработка теории и проблем измерений физических величин, их единиц, методов измерений).

Прикладная

Изучает вопросы практического применения разработок теоретической метрологии. В её ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения.

Законодательная

Устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины, методов и средств измерений.

Эталон единицы величины — Средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины.

Единство измерений — состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в Российской Федерации единицах величин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы. Данное определение дано в ФЕДЕРАЛЬНОМ ЗАКОНЕ от 26.06.2008 N 102-ФЗ "ОБ ОБЕСПЕЧЕНИИ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ" (принят ГД ФС РФ 11.06.2008).

Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разных местах и в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.

Определение понятия «единство измерений» довольно емкое. Оно охватывает важнейшие задачи метрологии: унификацию единиц, разработку систем воспроизведения единиц и передачи их размеров рабочим средствам измерений с установленной точностью, проведение измерений с погрешностью, не превышающей установленные пределы и др. Единство измерений должно выдерживаться при любой точности измерений, необходимой владельцу процесса.

Правовые основы обеспечения единства измерений в Российской Федерации регламентированы Законом РФ «Об обеспечении единства измерений».

Поверкой средств измерения называют совокупность действий, выполняемых для определения их погрешности. Цель поверки — выяснить, соответствуют ли характеристики средства измерения регламентированным значениям и пригодно ли оно к применению по прямому назначению. Под поверкой средств измерения (verification) понимается установление органом метрологической службы (или другим официально уполномоченным органом, организацией) пригодности средств измерения к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия обязательным требованиям.

БИЛЕТ 13

Физическая величина - это количественная характеристика объекта или явления в физике, либо результат измерения. 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. Можно сказать также, что физическая величина — это величина, которая может быть использована в уравнениях физики, причем, под физикой здесь понимается в целом наука и технологии.

Под физическими понимают величины, которые характеризуют свойства физического мира и применяются в физических науках и технике. Для них существуют единицы измерения. Физические величины в зависимости от правил их измерения подразделяются на три группы:

• величины, характеризующие свойства объектов (длина, масса);

• величины, характеризующие состояние системы (давление, температура);

• величины, характеризующие процессы (скорость, мощность).

Основные физические величины:Длинна, Масса, Время, Сила Тока, Температура, Сила Света, Колличество Вещества.

Производные Физические величины: Площадь, Объем, Скорость, Ускорение, Импульс, Сила

Количественной характеристикой измеряемой величины служит ее размер. Получение информации о размере физической или нефизической величины является содержанием любого измерения. Простейший способ получения такой информации, позволяющий составить некоторое представление о размере измеряемой величины, состоит в сравнении его с другим по принципу «что больше» или «что хуже (лучше)». Более подробная информация о том, на сколько больше (меньше) или во сколько раз лучше (хуже), иногда даже не требуется. При этом число сравниваемых между собой размеров может быть очень большим. Расположенные в порядке возрастания или убывания размеры измеряемых величин образуют шкалу порядка. Например, на соревнованиях мастерство исполнителей определяется их местом, занятым в итоговой таблице. Последняя, таким образом, является шкалой порядка, отражающая тот факт, что мастерство одних выше мастерства других. При этом не известно, в какой степени (на сколько или во сколько раз). Расстановка размеров в порядке их возрастания или убывания с целью получения измерительной информации по шкале порядка называется ранжированием.

Качественная характеристика физической величины определяется тем, какое свойство материального объекта или какую особенность материального мира эта величина характеризует (твердость, надежность, прочность и т. п.).

Для выражения количественного содержания свойства конкретного объекта употребляется понятие «размер физической величины», который устанавливается в процессе измерения.

Физические величины разделяют на измеряемые и оцениваемые. Измеряемые величины могут быть выражены количественно в установленных единицах измерения. Величины, для которых не может быть введена единица измерения, относятся к оцениваемым. Оцениваемые величины производятся при помощи установленной шкалы.

Физические величины классифицируют по видам явлений:

— вещественные, описывающие физические и физико-химические свойства веществ, материалов и изделий из них;

— энергетические, описывающие энергетические характеристики процессов преобразования, передачи и использования энергии;

— физические величины, характеризующие протекание процессов во времени.

Существуют другие уровни и подходы к классификации физических величин.

В последние десятилетия кроме физических величин в прикладной метрологии начали использоваться и так называемые нефизические величины. Это связано с применением термина «измерение» в экономике, информатике, управлении качеством.

Размер - это числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т. д.) в выбранных единицах измерения.

По назначению различают размеры, определяющие величину и форму детали, координирующие, сборочные, габаритные и монтажные размеры.

При описании реальной поверхности детали используют понятие текущего размера - переменный радиус-вектор, величина и направление которого изменяется в зависимости от расположения точек реального профиля.

Размеры могут быть номинальные, действительные и предельные.

Номинальный размер - размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит началом отсчета отклонений. Номинальный размер определяется, исходя из функционального назначения детали или узла, на основе кинематических, динамических, прочностных и других расчетов или выбирается из конструктивных, технологических, эксплуатационных, эстетических и других соображений. Значения размеров, полученные расчётом округляются (как правило, в большую сторону) до стандартного значения, взятого из рядов предпочтительных чисел (ГОСТ 6636-69) и указываются на чертеже.

Действительный размер - размер, установленный измерением с допустимой погрешностью.

Предельные размеры - два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер детали. Наибольший предельный размер - больший из двух предельных размеров, меньший - наименьший предельный размер. Предельные размеры устанавливают допускаемый диапазон размеров годной детали .

Разме́рность физической величины — выражение, показывающее связь этой величины с основными величинами данной системы физических величин; записывается в виде произведения степеней сомножителей, соответствующих основным величинам, в котором численные коэффициенты опущены[1][2].

Говоря о размерности, следует различать понятия система физических величин и система единиц. Под системой физических величин понимается совокупность физических величин вместе с совокупностью уравнений, связывающих эти величины между собой. В свою очередь, система единиц представляет собой набор основных и производных единиц вместе с их кратными и дольными единицами, определенными в соответствии с установленными правилами для данной системы физических величин.

Все величины, входящие в систему физических величин, делят на основные и производные. Под основными понимают величины, условно выбранные в качестве независимых так, что никакая основная величина не может быть выражена через другие основные. Все остальные величины системы определяются через основные величины и называются производными.

БИЛЕТ 14

Ответственность за нарушение метрологических правил и норм установлена в одном из основных документов – Законе РФ от 27 апреля 1993 г. ‹Об обеспечении единства измерения›. В этом Законе заложены правовые основы обеспечения единства измерений на территории Российской Федерации, регулирования отношений государственных органов управления с физическими и юридическими лицами по вопросам изготовления, выпуска, эксплуатации, ремонта, продажи и импорта средств измерений. Действие указанного Закона направлено на гарантированную защиту прав и законных интересов граждан, установленного правопорядка и экономики Российской Федерации от негативных последствий недостоверных результатов измерений. В статьях Закона РФ ‹Об обеспечении единства измерения› прописаны следующие моменты:

1) определены юридическая ответственность нарушителей метрологических правил и норм, меры предупреждения нарушений (запреты, предписания и т. д., и т. п.);

2) утверждаются типы и способы поверки, сертификации средств измерения;

3) рассматриваются виды и сферы государственного метрологического контроля и надзора;

4) устанавливаются понятие, состав и порядок работы государственной метрологической службы РФ;

5) проводятся измерения в соответствии с методиками Госстандарта России;

6) устанавливается, что государственные эталоны единиц физических величин используются в качестве исходных для воспроизведения и хранения единиц физических величин с целью передачи их размеров всем средствам измерений данных величин на территории Российской Федерации;

7) устанавливаются положения по компетенции Госстандарта России;

8) отдельной статьей Закона оговаривается, что в России применяются единицы величин, входящих в Международную систему единиц;

БИЛЕТ 15

Порядок передачи размера единиц физической величины от эталона или исходного образцового средства к средствам более низких разрядов, включая, рабочие, устанавливают в соответствии с поверочной схемой. Поверочная схема передачи единицы длины заключается в последовательном сличении и поверке. Передача единицы производится от рабочего эталона к образцовым мерам высшего разряда, а от них образцовым мерам низших разрядов, затем к рабочим средствам измерения (оптиметрам, измерительным машинам, контрольным автоматам и т. п.). Структура поверочной схемы состоит из нескольких уровней, соответствующих ступеням передачи размера единиц.

Существуют различные типы поверок измерительных приборов.

Первый тип поверки - использование образцовой меры, аттестованной в соответствии со стандартами. Такая поверка может выполняться любой службой, в том числе и отраслевой.

Второй тип поверки - сличение показаний прибора с показаниями образцового прибора или образ-цовой установки. Образцовая аппаратура имеет более высокий класс точности и, соответственно, дос-таточно высокую стоимость, поэтому поверка проводится, как правило, в специальных организациях - центрах стандартизации и метрологии.

Третий тип поверки - поэлементно-эквивалентный метод. Это самый трудоемкий тип поверки. Сущность его заключается в том, что если прибор имеет, например, первичный преобразователь, усилитель, аналогово-цифровой преобразователь и какие-либо вспомогательные устройства, то работоспособность и погрешности определяют для всех составных частей, не поверяя прибор как целое. В этом случае в зависимости от типа составляющих они могут поверяться как приборы, измеряющие физические величины, отличные от тех, для измерения которых предназначен прибор.

Вторичный эталон — эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы. Вторичные эталоны подразделяются на эталоны-копии и эталоны сравнения. Эталон-копия — вторичный эталон, предназначенный для передачи размеров единиц рабочим эталонам. Эталон-копия не всегда является физической копией государственного эталона, он копирует лишь метрологические свойства государственного эталона.

Эталон сравнения — вторичный эталон, применяемый для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом