3. Основные положения и задачи метрологии, метрологического обеспечения и метрологических служб в строительстве [ 1 ]

Метрология– это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способа достижения требуемой точности. Она включает теорию измерений, единицы физических величин и их системы, методы и средства измерений, основы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений, методы определения точности измерений , эталоны и образцовые средства измерений, методы передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.

Фундаментальным понятием метрологии является измерение - нахождение значения физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств.

Измерение физической величины производят путём её сравнения в процессе эксперимента с величиной, принятой за единицу физической величины. Целью измерения является получение значения этой величины в форме, наиболее удобной для практического использования.

Измерения, связанные с различными методами получения информации, бывают четырёх типов:

- Прямым называют измерение, при котором значение физической величины получают путём непосредственного сравнения её с мерой (взвешивание, измерение длины и т.д.)

- Косвенным называют измерение, при котором результат определяют на основании прямых измерений величин, связанных с определяемой величиной известной зависимостью (определение сопротивления по закону Ома, если измерены сила тока и напряжение).

- Совокупные измерения связаны с определением значения величины, являющегося результатом решения системы уравнений, составляемых по итогам одновременных измерений нескольких однородных физических величин.

- Совместные измерения представляют собой измерения двух или более неоднородных физических величин для определения зависимости между ними.

Под методом измерения понимают приём или совокупность приёмов использования принципов и средств измерений. Наиболее распространены прямые и косвенные измерения. При прямых измерениях используются следующие основные методы: непосредственной оценки, сравнения с мерой, дифференциальный, нулевой и совпадения. При косвенных измерениях применяют преобразование измеряемой величины в процессе измерений. По условиям измерения методы разделяются на контактный и бесконтактный.

Различия в характере динамики измеряемой физической величины обусловили существование трёх разновидностей измерений:

- Статические измерения проводятся при измерении практически постоянной величины.

- Динамические измерения проводят при измерении величин, изменяющихся в процессе измерения.

- Статистические измерения связаны с определением параметров случайных процессов (например, температур, давлений и др. в производственном процессе).

По отношению к основным единицам измерения делятся на абсолютные и относительные.

- При абсолютных измерениях используют прямое измерение основной величины и физическую константу (например, скорость света, постоянную Планка и т.д.).

- При относительных измерениях устанавливают отношение измеряемой величины к однородной, используемой в качестве единицы.

С точки зрения количества замеров величин различают однократные и многократные измерения:

- Однократное измерение предполагает соответствие числа измерений числу измеряемых физических величин.

- Многократное измерение предполагает большее число измерений, чем количество измеряемых физических величин.

Основные термины метрологии:

Средства измерений- это технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики. Средства измерений включают в себя меры, измерительные приборы и преобразователи, измерительные установки и системы. Средства измерений подразделяются на рабочие и эталоны:

Рабочие средства измерений предназначены для технических измерений.

Эталоны служат для передачи информации о размере единицы от более точных средств измерений к менее точным.

Поверка средств измерений – определение метрологическим органом погрешности средств измерений и установление их пригодности к применению. Различают государственную (производится органами государственной метрологической службы) и ведомственную (производится органами ведомственных метрологических служб) поверку средств измерений.

Поверочная схема – утверждённый в установленном порядке документ, устанавливающий средства, методы и точность передачи размера единицы физической величины от эталона рабочим средствам измерений. Различают поверочные схемы общегосударственные и локальные (отдельных органов метрологической службы).

Средства поверки – это технические средства, необходимые для осуществления поверки средств измерений в соответствии с требованиями нормативно-технических документов (НТД) на методы и средства поверки. Средства поверки включают в себя рабочие эталоны; образцовые средства измерений, в т.ч. стандартные образцы и образцовые меры; вспомогательные приборы, устройства и материалы; поверочные приспособления.

Метрологическая аттестация средств измерений– исследование средств измерений, выполняемое метрологическими органами для определения метрологических свойств этих средств измерений, и выдача документа с указанием полученных данных.

Метрологическое обеспечение– это установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.

Метрологическое обеспечение включает:

• систему государственных эталонов единиц физических величин, обеспечивающую воспроизведение единиц с наивысшей точностью;

• систему передачи размеров единиц физических величин от эталонов всем средствам измерений с помощью образцовых средств измерений и других средств поверки;

• систему разработки, постановки на производство и выпуска в обращение рабочих средств измерений, обеспечивающих определение с требуемой точностью характеристик продукции, технологических процессов и других объектов в сфере материального производства, научных исследований и других видов деятельности;

• обязательные государственные испытания или метрологическую аттестацию средств измерений, предназначенных для серийного или массового производства и ввоза их из-за границы партиями, обеспечивающие единообразие средств измерений при их разработке и выпуске в обращение;

• обязательную государственную и ведомственную поверку средств измерений, обеспечивающую единообразие средств измерений при их изготовлении, эксплуатации и ремонте;

• стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов, обеспечивающие воспроизведение единиц величин, характеризующих состав и свойства веществ и материалов;

• систему стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов, обеспечивающую достоверными данными научные исследования, разработку технологических процессов и конструкций изделий, процессов получения и использования материалов;

Организационной основой метрологического обеспечения являются метрологическая служба России, состоящая из государственной и ведомственной метрологических служб.

В государственную метрологическую службу (ГМС), возглавляемую Госстандартом, входят: главный центр ГМС, главные центры государственных эталонов, главный центр стандартных образцов веществ и материалов. центры государственных эталонов; органы метрологической службы в регионах (в частности, ЛГН – лаборатории государственного надзора).

В ведомственную метрологическую службу входят: отдел (подразделение), на который возлагается руководство метрологической службой отрасли; головная организация метрологической службы; базовые организации метрологической службы; отделы главных метрологов, другие подразделения или лица, на которые возложены в установленном порядке организация работ по метрологическому обеспечению предприятия (организации). Обязанности, права и структуру ведомственных метрологических служб определяют в положениях, утверждаемых в установленном порядке министерствами, объединениями, комбинатами, фирмами и предприятиями.

На предприятиях промышленности стройматериалов и в строительстве с помощью соответствующей измерительной техники определяются гидрогеологические условия, несущая способность оснований и фундаментов, физико-механические, тепловые, химические свойства и многие другие характеристики строительных материалов, изделий и конструкций. Возрастают требования к точности и достоверности результатов измерений. Растут при этом и трудовые затраты на выполнение контрольно-измерительных операций, которые в настоящее время составляют 15 – 20 % общих трудовых затрат.

В строительстве и промышленности стройматериалов используется свыше 2,5 тысяч типов приборов, в основном общетехнического назначения. К сожалению, большое число средств специального назначения, предусмотренных стандартами, серийно не выпускаются и не имеют соответствующих поверочных схем. Для основных технологических процессов еще не регламентированы показатели качества, методы и средства измерений. Оснащение средствами измерений, разработка и состояние их, а также деятельность отраслевых метрологических органов требуют коренного улучшения.

Первоочередными задачами развития метрологического обеспечения и стандартизации являются следующие:

• установить и стандартизовать для каждого основного технологического и строительного процесса перечень измеряемых и контролируемых параметров и соответствующие схемы их активного контроля;

• создать отраслевую базу (центр) разработки специальных методов и средств измерений, испытаний и контроля и приступить к координации такой разработки;

• организовать разработку отраслевой системы стандартных образцов свойств и состава и соответствующих образцовых средств для их аттестации с целью поддержания и повышения уровня точности и достоверности, а также совершенствования поверочных схем.

Единство измерений – не самоцель [ 6 ]. Как следует из Закона РФ «Об обеспечении единства измерений» работы по обеспечению единства измерений направлены на защиту прав и законных интересов граждан, установленного правопорядка и экономики РФ от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений. А такими следует считать и те результаты, для которых не могут быть приведены характеристики погрешности измерений.

Отсутствие сведений о точности измерений, которые характеризуют измерительную процедуру, выполняемую при испытаниях продукции, свидетельствует о недостаточно полной, глубокой и всесторонней проработке метрологических задач при разработке процедуры испытаний продукции или контроле её качества. В результате качество самой испытательной процедуры моет оказаться невысоким, а результаты испытаний – ненадёжными. Это обстоятельство негативным образом отразится на качестве продукции. поступающей к потребителю.

Отсутствие сведений о погрешности измерений

• затрудняет оценку методики измерения и замену её другой;

• делает невозможной оценку материально-экономических потерь, вызываемых погрешностью измерений;

• делает невозможным проведение процедур сличения результатов измерений разными методиками или в разных местах.

Закон РФ «Об обеспечении единства измерений» полностью идентичен требованиям Международной организации законодательной метрологии (МОЗМ).