Основы метрологии, стандартизации, сертификации и контроля качества. Курс лекций

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

"Российский университет транспорта (МИИТ)"

______________________________________________

Институт пути, строительства и сооружений

Кафедра «Строительные конструкции, здания и сооружения»

И.С. Коршунова

Основы метрологии, стандартизации, сертификации и контроля качества

КУРС ЛЕКЦИЙ

для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство»

Москва – 2017

УДК 006

К 66

Коршунова И.С. Основы метрологии, стандартизации, сертификации и контроля качества: Курс лекций. – М.: РУТ

(МИИТ), 2017. - 82 с.

Курс лекций «Основы метрологии, стандартизации, сертификации и контроля качества» предназначен для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство», готовящих себя к решению проблем обеспечения качества и конкурентоспособности в строительной отрасли.

Рецензенты:

Малафеев А.Ю. главный инженер "Гипротранспуть" – филиал АО "Росжелдорпроект".

Кудрявцева В.Д. к.т.н., доцент кафедры «Строительные материалы и технология» РУТ (МИИТ).

© РУТ (МИИТ), 2017

ВВЕДЕНИЕ

В условиях рыночной экономики и изготовитель и потребитель заинтересованы в продукции и услугах высокого качества. Основными инструментами обеспечения качества продукции и услуг являются метрология, стандартизация и сертификация.

Изучение дисциплины «Основы метрологии,

стандартизации, сертификации и контроля качества» даёт возможность студенту знать основные метрологические правила, требования и нормы, государственные акты и нормативно - технические документы по метрологии, стандартизации, сертификации и управлению качеством, соблюдать их в своей практической деятельности и уметь применять полученные знания, умения и навыки для повышения качества выпускаемой продукции и обеспечения ее конкурентоспособности на мировом рынке.

3

Лекция № 1

МЕТРОЛОГОИЯ. СНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.

ЗАДАЧИ МЕТРОЛОГИИ.

Отраслью науки, изучающей измерения, является метрология. Слово "метрология" образовано из двух греческих слов: метрон - мера и логос - учение. Дословный перевод слова "метрология" - учение о мера.

Долгое время метрология оставалась в основном описательной наукой о различных мерах и соотношениях между ними. С конца прошлого века благодаря прогрессу физических наук метрология получила существенное развитие.

Метрология в ее современном понимании - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способа достижения требуемой точности.

Единство измерений - такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.

Точность измерений характеризуется близостью их результатов к истинному значению измеряемой величины.

Таким образом, важнейшей задачей метрологии является обеспечение единства и необходимой точности измерений.

8.000 "ГСИ. Основные положения" и другие документы, имеющие общетехнический или методический характер.

4

Важные метрологические понятия.

Измерение - совокупность операций, выполняемых с помощью специального технического средства, хранящего единицу величины, позволяющего сопоставить измеряемую величину с ее единицей и получить значение этой величины. Это значение называют результатом измерений.

Физические величины являются обычным объектом измерений, например, длина пути, масса, время, сила тока и др.

С применением термина "измерение" в экономике, информатике, управлении качеством, в последнее десятилетие, кроме физических величин в прикладной метрологии начали использоваться, так называемые нефизические величины.

Средством измерения (СИ) называют специальное техническое средство, хранящее единицу величины, позволяющую сопоставить измеряемую величину с ее единицей.

Мера - это средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера; гири, концевые меры длины, нормальные элементы (меры ЭДС).

Такие свойства измерений, как точность, сходимость и воспроизводимость устанавливают для характеристики качества измерений.

Главное свойство - точность измерений, в практике используется наиболее широко. Точность измерений СИ определяется их погрешностью.

Погрешность - это разность между показаниями СИ и истинным (действительным) значением измеряемой физической величины.

Погрешности измерений обычно приводятся в технической документации на СИ или в нормативных документах.

5

Систематическая погрешность - постоянная погрешность результата измерения, связанная, например, с ошибкой в градуировке шкалы.

Точность - свойство измерений, отражающее близость из результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям как систематическим, так и случайным.

Правильность - свойство измерений, отражающее близость друг другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях, одним и тем же СИ, одним и тем же оператором. Для методик выполнения измерений - это одна из важнейших характеристик.

Воспроизводимость - свойство измерений,

отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях - в различное время, в разных местах, разными методами и средствами измерений.

Эталон единицы величины - средство измерения,

предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее другим средствам измерений данной величины.

Все выше приведенные понятия обобщает понятие - единство измерений, которое характеризует состояние измерений, когда их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности известны с заданной вероятностью и не выходят за установленные пределы.

ВРоссии, узаконенными единицами являются единицы величин Международной системы единиц, принятой Международной организацией законодательной метрологии (МОЗМ). Погрешности измерений СИ указываются в придаваемом к нему техническом документе - паспорте, ТУ и иной нормативной документации.

Встандартах на методы контроля (испытаний, измерений, анализа) должно быть соблюдено главное условие

6

обеспечения единства измерений - указаны погрешности измерений для заданной вероятности.

Есть еще два понятия, оговоренные Законом РФ "Об обеспечении единства измерений", это понятия метрологической службы и поверки средства измерений.

Метрологическая служба - совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений, иначе говоря, организаций, отдельных предприятий или отдельных структурных подразделений, на которые возложена ответственность за обеспечение единства измерений.

Поверка средства измерений - совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами, организациями) с целью определения и подтверждения соответствия СИ установленным техническим требованиям.

Под методом измерений понимают специальный прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения классифицируются на два основных вида:

Прямые - при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных.

Косвенные - при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, которые подвергаются

прямым измерениям.

Прямые измерения величин можно производить следующими методами:

7

1.Метод непосредственной оценки - значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора (измерение массы - циферблатными весами, силы электрического тока - амперметром);

2.Метод сравнения с мерой - измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

3.Нулевой метод - метод сравнения с мерой, когда результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля, например, измерение электрического сопротивления мостом с

полным его уравновешиванием.

Существуют также: дифференциальный метод, метод сравнений, метод заменения и т. д.

СИ - это средство, предназначенное для измерений, вырабатывающее сигнал, несущий информацию о значении измеряемой величины, или воспроизводящее величину заданного размера. Оно представляет собой конструктивно законченные изделия, предназначенные для измерений и осуществляющие одну из двух основных функций: воспроизведение физической величины заданного размера или преобразование измерительного сигнала одного вида (размера) в другой.

Эталоном называется СИ, утвержденное, выполненное по особой спецификации и официально обеспечивающее воспроизведение единицы величины с максимально возможной точностью и ее хранение для передачи размера другим СИ. Эталон, утвержденный в качестве исходного, для всей страны, называют государственным первичным эталоном.

В целях проведения различных метрологических работ создаются вторичные эталоны:

8

o Эталоны - свидетели предназначены для поверки сохранности и неизменности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты.

o Эталоны - сравнения применяются для сличения эталонов, которые по каким-либо причинам не могут непосредственно сличаться друг с другом.

o Эталоны - копии используются для передачи размеров единиц рабочим эталонам.

Наиболее распространенными эталонами являются рабочие эталоны. Рабочие эталоны разделяются по разрядам (1, 2, 3, иногда - 4). От рабочих эталонов низшего разряда размер передается рабочим средствам измерения (РСИ). С помощью РСИ выполняются измерения при контроле качества продукции, осуществляется получение информации, необходимой для управления технологическими процессами, контролируются характеристики инструмента и состояние

осуществляется методами непосредственного сличения (для менее точных мер), а также сличения с помощью компаратора (для более точной поверки).

Процесс передачи размера единиц осуществляется при поверке и калибровке СИ - совокупности операций, выполняемых с целью определения и подтверждения соответствия СИ документально установленным техническим требованиям.

Суть поверки средств измерений заключается в нахождении погрешности СИ и установлении его пригодности к применению.

Поверка СИ - это совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы или другими уполномоченными организациями с целью

установленным техническим требованиям. Процедура поверки регламентируется нормативными документами, она носит обязательный характер.

Калибровка средств измерений - комплекс операций,

осуществляемых с целью определения и подтверждения действительных значений характеристик и (или) пригодности.

Соподчинение государственного эталона, вторичных эталонов и рабочих средств измерений определено

государственной поверочной схемой - утвержденным документом, устанавливающим средства, методы и точность передачи размеров единиц от государственного эталона рабочим средствам измерений.

Различают такие поверочные схемы:

o Государственные поверочные схемы, определяются государственными стандартами и распространяются на все СИ данного вида;

o Локальные поверочные схемы, предназначены для метрологических органов министерств и метрологических служб юридических лиц. Они должны соответствовать требованиям соподчиненности, определяемой государственной поверочной схемой.

В воспроизведении единиц величин, характеризующих свойства и состав веществ и материалов, важное место занимают стандартные образцы веществ и материалов, в

качестве которых принято понимать образцы веществ или материалов, чей химический состав или физические свойства типичны для данной группы веществ или материалов, которые определены с необходимой точностью, отличаются высоким постоянством и удостоверены сертификатом.

Стандартные образцы как меры с установленной погрешностью применяются непосредственно для контроля качества продукции и сырья путем сличения.

10