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

Государственный метрологический контроль и надзор за средствами измерений.

Государственный метрологический контроль и надзор осуществляется Государственной метрологической службой с целью проверки соблюдения пользователями СИ Закона "Об обеспечении единства измерений", требований государственных стандартов и других нормативных документов в области метрологии.

В соответствии с Законом, государственному контролю и надзору подвергаются СИ, методики выполнения измерений, количество товаров, фасованных в упаковки любого вида и другие объекты в следующих сферах деятельности:

здравоохранение, ветеринария, охрана окружающей среды, обеспечение безопасности;

торговые операции и взаимные расчеты между покупателем и продавцом, в том числе операции с применением игровых автоматов и устройств;

государственные учетные операции;

обеспечение обороны государства;

геодезические и гидрометеорологические работы;

банковские, налоговые, таможенные и почтовые операции;

продукция, поставляемая по государственным контрактам в соответствии с Законом РФ "О поставках продукции и товаров для государственных нужд";

испытания и контроль качества продукции на соответствие обязательным требованиям государственных стандартов РФ и при обязательной сертификации продукции;

11

измерения, проводимые по поручению органов прокуратуры, арбитража, других органов государственного управления;

регистрация национальных и международных спортивных рекордов.

Законом предусмотрено три вида контроля и три вида надзора.

Государственный метрологический контроль включает:

утверждение типа средств измерений;

поверку средств измерений, в том числе эталонов;

лицензирование деятельности юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и

прокату средств измерений.

Первая составляющая государственного метрологического контроля - утверждение типа СН. Оно проводится в целях обеспечения единства измерений в стране. И необходимо для постановки на производство и выпуск в обращение новых типов СИ или их ввода из-за границы.

Процедура утверждения предусматривает обязательные испытания СИ, принятие решения об утверждении типа, его государственную регистрацию и выдачу сертификата об утверждении типа.

Утвержденный тип СИ подлежит внесению в Государственный реестр, который ведет Госстандарт РФ. На СИ утвержденного типа и эксплуатационные документы наносится знак утверждения типа установленной формы.

Знак утверждения типа СИ

12

Лекция № 2

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ. РАЗМЕР ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН. ИСТИННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ И Т. Д.

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ И НАДЗОР.

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на:

статические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени,

динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени.

По способу получения результатов измерений (виду уравнения измерений) их разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые - это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных.

Косвенные - это измерения, при которых искомую величину определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

Косвенные измерения широко распространены в тех случаях, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат. Роль косвенных измерений особенно велика при измерении величин, недоступных непосредственному экспериментальному сравнению, например размеров астрономического или внутриатомного порядка.

13

Совокупные - это производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую величину определяют решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Совместные - это производимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для нахождения зависимостей между ними.

По условиям, определяющим точность результата, измерения, делятся на три класса.

1.Измерения максимально возможной точности,

достижимой при существующем уровне техники.

Кним относятся в первую очередь эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения, установленных единиц физических величин, и, кроме того, измерения физических констант, прежде всего.

Кэтому же классу относятся и некоторые специальные измерения, требующие высокой точности.

2.Контрольно-поверочные измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторое заданное значение.

3.Технические измерения, в которых погрешность

результата определяется характеристиками средств измерений.

По способу выражения результатов измерений различают абсолютные и относительные измерения.

Абсолютными называются измерения, которые основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин или на использовании значений физических констант.

14

Относительными называются измерения отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.

Основными характеристиками измерений являются: принцип измерений, метод измерений, погрешность, точность, правильность и достоверность измерений.

Принцип измерений - физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерений.

Метод измерений - совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Средствами измерений являются "используемые технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства".

Погрешность измерений вызывается несовершенством методов и средств измерений, непостоянством условий наблюдения, а также недостаточным опытом наблюдателя или особенностями его органов чувств.

Как указывалось выше, точность измерений - это характеристика измерений, отражающая близость их результатов к истинному значению измеряемой величины.

Правильность измерения определяется как качество измерения, отражающее близость к нулю систематических погрешностей результатов (т. е. таких погрешностей, которые остаются постоянными или закономерно изменяются при повторных измерениях одной и той же величины). Правильность измерений зависит, в частности, от того, насколько действительный размер единицы, в которой выполнено измерение, отличается от ее истинного размера (по определению), т. е. от того, в какой степени были правильны (верны) средства измерений, использованные для данного вида измерений.

15

Наличие погрешности ограничивает достоверность измерений, т. е. вносит ограничение в число достоверных значащих цифр числового значения измеряемой величины и определяет точность измерений.

Один из разделов метрологии называется

законодательной метрологией и включает комплексы взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил, требований и норм, а также другие вопросы, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений.

Внастоящее время на базе главной палаты существует высшее научное: метрологическое учреждение нашей страны - НПО ВНИИМ им. Д. И. Менделеева.

Влабораториях института разрабатываются и хранятся государственные эталоны единиц измерений, разрабатываются

исовершенствуются методы точных измерений физических величин, определяются физические константы, характеристики веществ и материалов. Тематика научных работ института охватывает: линейные, угловые, оптические и фотометрические измерения, измерения массы, плотности, вязкости, силы, твердости, скорости, ускорений, вибраций, давлений, вакуума, измерения температурных, теплофизических и термохимических характеристик, pHизмерения, измерения влажности, составов газов, акустические, электрические и магнитные, радиотехнических

иионизирующих излучений.

При Международном комитете мер и весов функционируют семь консультативных комитетов: по единицам, по определению метра, по определению секунды, по термометрии, по электричеству, по фотометрии и по эталонам для измерений ионизирующих излучений.

Он призван решать следующие основные задачи:

16

а) создание центра документации и информации о национальных службах контроля за измерительными приборами, подлежащими надзору в соответствии с правилами, установленными законами, и об их поверке;

б) перевод и издание текстов законодательных правил об измерительных приборах и их использовании;

в) изучение с целью унификации методов и правил решения тех задач законодательного и распорядительного характера в области законодательной метрологии, которые представляют международный интерес;

г) составление типового проекта закона и регламента, относящихся к измерительным приборам и их применению;

д) разработка проекта материальной организации типовой службы по поверке измерительных приборов и контролю за ними;

е) установление характеристик и качеств, которые должны быть присущи измерительным приборам, рекомендованным для применения в международном масштабе.

При организации существует Международное бюро законодательной метрологии, находящееся в Париже. Его деятельностью руководит Международный комитет законодательной метрологии. В соответствии с конвенцией не реже одного раза в шесть лет созываются международные конференции по законодательной метрологии, в которых участвуют полномочные представители всех стран - членов организации.

Для поддержания единства измерений, проводимых в разных местах, и в разное время, необходимо обеспечить передачу размера единиц от эталонов образцовым, а от них рабочим средствам измерений с наименьшей потерей точности. Устройство современных эталонов и способы передачи размера единиц должны обеспечивать выполнение этого требования.

17

Неотложной задачей является распространение точных измерений на области очень малых и больших значений измеряемых величин (малых и больших масс, глубокого вакуума и сверхвысоких давлений, сверхнизких и сверхвысоких температур, сверхвысоких частот и др.). Необходимость передачи размера единиц измерений приборам, измеряющим исчезающе малые или сверхбольшие значения величин, часто не позволяет ограничиваться одним эталоном и требует создания нескольких независимых специальных эталонов для одной и той же величины.

Большое значение также приобретают вопросы проведения предельно точных измерений в особых нестационарных условиях, при динамических режимах, при больших ускорениях, высоких или очень низких температурах, давлениях, частотах.

Широкое применение автоматических методов контроля и регулирования требует дополнений к сложившимся метрологическим понятиям и представлениям. Методы и средства измерений, используемые в медицине, строительстве, химической промышленности и других отраслях науки и техники, должны быть усовершенствованы.

Служа научной основой измерительной техники, метрология должна обеспечивать необходимую надежность и правильность получаемой измерительной информации, а также законодательно определять единство измерений в стране, единство методов и средств контроля технологических процессов и испытания продукции. Метрология и обобщает практический опыт в этой области, и соответственно направляет развитие измерительной техники.

Метрология органически связана со стандартизацией, и эта связь выражается прежде всего в стандартизации единиц измерений, системы государственных эталонов, средств измерений и методов поверки, в создании стандартных

18

образцов свойств и состава вещества. В свою очередь, стандартизация опирается на метрологию, обеспечивающую правильность и сопоставимость результатов испытаний материалов и изделий, а также заимствует из метрологии методы определения и контроля показателей качества.

Лекция № 3

ТЕОРИЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЕДИНИЦ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН И ПЕРЕДАЧА ИХ РАЗМЕРОВ.

Единицы измерений. Понятия и определения

Размер физической величины – это ее количественное определение.

Размер присущ конкретному материальному объекту или процессу. Например, гири могут иметь разную массу, их можно отличать по этому признаку.

Значение ФВ – это выражение ее размера числом единиц, принятых для ее измерения. Это число измеряется или вычисляется в соответствии с основным управлением измерения

Q=q[Q]

где [Q] выбранная для измерения единица, q – числовое значение

Q – значение ФВ.

Единица ФВ – это ФВ фиксированного размера. Размер таких единиц определяется метрологическими органами государства. Различают основные и производственные единицы. Основные единицы – необходимый и достаточный комплекс единиц, через которые могут быть определены другие (производные) единицы. Производная единица определяется через набор

19

основных единиц и в виде степенного многочлена, который называют также размерностью ФВ.

Размерность ФВ (или dimQ ) – степенной многочлен составленный из основных единиц измерения в виде:

DimQ = La Mh Tc Id…..

Где L,M,T,I…. – обозначения основных величин; a, h, c, d… - вещественные числа, определяющие показатель степени, в которую возведена размерность основной величины, ее называют показателем размерности в отношении основной единицы. Если все показатели размерности равны нулю,

величина – безразмерная.

Выбор комплекса основных единиц записи от физический свойств рассматриваемой системы (явления, объекта, процесса), а также от того, насколько глубоко субъект измерений понимает суть физических процессов.

Ниже в табл.1 представлены примеры формирования комплексов основных единиц для нескольких случаев.

Примеры формирования комплексов основных единиц.

20