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

Кельвин равен 1/273.16 части термодинамической температуры тройной точки воды.

Кандела – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 ·1012Гц. Энергетическая сила которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Моль – количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12массой 0.0012кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или группами частиц.

Радиан – угол между двумя радиусами окружности, длина дуги которой равна радиусу. На практике часто используется градус 1° = 2π/360рад = 0.017453рад; минута 1' = 1°/60=2,9088·10-4рад и секунда 1'' = 1'/60=4.8481·10-6рад.

Соответственно 1рад =57°17'45'' Производные единицы бывают когерентными.

Когерентной называется производная единица ФВ, связанная с другими единицами системы уравнением, в котором числовой

21

коэффициент принят равным 1. Единицы ФВ делятся на

системные и внесистемные. Системная единица – единица ФВ, входящая в одну из принятых систем. Все основные, производные, кратные и дольные единицы являются системными. Внесистемная единица – единица ФВ, не входящая ни в одну из принятых систем единиц.

Существует понятие о кратных и дольных единиц измерения (табл. 2).

Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименований

Таблица 2

играют еще одну важную роль. Они позволяют на основе анализа размерностей величин, существенных для некоторого физического явления (объекта, процесса), установить законы подобия таких физических явлений. Законы подобия – база для

строительстве. Примеры применения моделей в строительстве: определение аэродинамических и волновых нагрузок на сооружения; обоснование для сложных сооружений расчетных моделей, реализуемых с помощью ЭВМ: изучение свойств строительных материалов на маломасштабных образцах и т.п.

Лекция № 4.

КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ. ВИДЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ.

1. Классификация измерений.

Классификация измерений может быть проведена по следующим признакам:

-точности измерений;

-числа измерений;

-поведения ФВ;

-метрологического назначения. Различают:

1.Равноточные и неравноточные измерения.

Равноточными называются измерения ФВ, выполненные

одинаковыми по точности СИ и в одних и тех же условиях. Неравноточные измерения - это измерения ФВ,

выполненные различными по точности СИ и (или) в различных условиях.

Методика обработки равноточных и неравноточных измерений различна.

2. Однократные измерения - это измерения,

выполненные один раз.

23

Многократные измерения - измерения ФВ одного и того же размера, выполненные многократно. Результаты обрабатываются по правилам математической статики.

3.Статические и динамические измерения.

Статические измерения - это измерения ФВ,

неизменной на протяжении всего времени измерения.

Динамические измерения - это измерения ФВ,

меняющейся по размеру (по величине) во времени (в течении проводимых измерений).

Признак, определяющий отнесение к этим видам измерений, динамическая погрешность измеряемой величины при данных динамических свойствах СИ.

4. Технические и метрологические измерения.

Технические измерения проводятся с помощью рабочих

СИ.

Метрологические измерения - измерения, выполняемые при помощи эталонов с целью воспроизведения единиц ФВ для передачи их размера рабочим СИ.

При технических измерениях принимается наперёд заданная погрешность, удовлетворяющая решению практической задачи. При метрологических измерениях в обязательном порядке производится учёт погрешности измерений.

2. Испытания и контроль.

Испытание - экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта, проявляющихся как результат интересующего воздействия на него. Для сооружения - нагружения и воздействия (осадки опор, усадка бетона, предварительные напряжения и т. п.).

Объект испытаний - продукция или процессы её производства и функционирования. Для строительства - объекты строительства и их части (искусственные сооружения

24

на железных дорогах, конструктивные системы зданий, разные виды конструкций и изделий, образцы строительных материалов и изделий и т. п.).

Для любых испытаний характерны признаки:

Принятие тех или иных решений по отношению к объекту испытаний на основе результатов испытаний. Примеры: возможность продолжения эксплуатации, необходимости ремонта, вывод о безопасности, браковка о сроках предъявления на следующие испытания и т. д.

Задание требуемых условий испытаний.

Условия испытания - совокупность воздействующих

факторов и (или) режим функционирования объекта при испытаниях. Изложенные выше системные факторы для испытаний - можно трактовать как условия испытаний. В документах на проведение испытаний тех или иных видов объектов условия испытания определяют конкретно.

Цель испытаний - нахождение вектора истинных значений параметров, характеризующих поведение объекта в заданных условиях испытания. Заданные условия испытания на практике реализуются с некоторой погрешностью, возникающей не только вследствие неточного определения искомой характеристики, но и из-за неточного установления номинальных (заданных) условий испытания.

Результат испытаний - оценка характеристик свойств объекта, установления соответствия объекта заданным требованиям по совокупности результатов, оценке качества функционирования объекта.

Любой результат испытаний характеризуется точностью - свойством испытаний, показывающим близость их результатов действительным значениям характеристик объекта в определённых условиях испытаний.

25

С точки зрения метрологии между испытаниями и измерениями имеется существенное различие:

Испытание - это системно определённая процедура, а измерение лишь операция в этой процедуре.

При измерениях погрешность отражает лишь одну из составляющих погрешности испытания.

Измерение представляет самостоятельную процедуру

лишь для метрологических целей.

Контроль означает оценку соответствия значения параметра изделия установленным требованиям.

Сущность контроля определяется двумя операциями:

сбор первичной информации о фактическом состоянии некоторого объекта, о признаках и показателях его свойств.

первичная информация сопоставляется с заранее установленными требованиями. Это вторичная информация используется для принятия соответствующих решений по результатам контроля.

3.Классификация погрешностей.

Физические величины для конкретных объектов измерения имеют некоторые "истинные" значения, они не известны, их нужно определить. В эксперименте определяют некоторые значения ФВ, приблизительно заменяющее истинное значение для целей эксперимента погрешностью. Погрешности могут быть классифицированы по разным признакам, например:

по характеру проявления (рис. 2).

по месту возникновения (рис. 3).

Ниже будут рассмотрены классификации по двум указанным рисункам.

26

Классификация по характеру проявления погрешностей.

Погрешности результата измерений (РИ).

1.Случайный разброс - разброс значений ФВ при проявляемых многократных измерениях.

2.Систематические погрешности: постоянные - могут быть из-за неправильной установки прибора на ноль, переменные - силу проявления некоторых факторов, влияющих на отсчёты во времени.

3.Прогрессирующие погрешности - непредсказуемые погрешности, медленно проявляющиеся во времени.

4.Грубые погрешности - погрешности, резко отличающиеся от других, часто обусловлены возникающими в процессе измерений техническими неисправностями (например: частичное повреждение тензодатчика или его крепления к объекту измерения). Их обычно исключают из анализа.

5.При анализе погрешностей бывает необходимым использовать как абсолютные, так и относительные значения РИ ФВ. Приведённые значения отличаются от относительных лишь тем, что они соотнесены не к измеренному значению или "реальной" величине, а некоторому номинированному значению или "реальной" величине, а некоторому нормированному значению, если это требуется нормативными документами.

Погрешности СИ будем учитывать по их паспортным данным, это допускается для технических (не метрологических) измерений.

27

Классификация по месту возникновения.

1.Инструментальные погрешности - здесь детально не рассматриваются.

2.Модель объекта истинная, как правило, неизвестна.

Например, расчётная схема сложной механической системы - это результат анализа опытных специалистов, она лишь с той или иной степенью приближения может быть адекватна "реальной" модели.

3.Влияние способа применения СИ - любое устройство можно использовать с разной степенью профессионализма. Можно эффективно использовать даже простые СИ, и малоэффективно - сложные потенциально мощные СИ.

4.Влияние методики обработки - методики могут быть построены на хорошей математической основе, профессионально и корректно использованы при обработке данных. Но часто из-за большого числа вычислений их могут упрощать до "предела". Например, методика исключения грубых промахов может быть построена на базе математической статистики, а может быть почти волюнтаристской.

5.Влияние субъективных факторов - вопрос о личностных свойствах испытателей. Известен случай, когда наблюдатель астроном всегда ошибался в отчётах на одну секунду по сравнению с другими испытателями (для астрономических целей это была большая погрешность).

28

Дополнительные сведения о классификации данных в табл. 1

Обозначения: ∆ - абсолютная погрешность, k - коэффициент пропорциональности, t - функция (нелинейная, времени), НормФ и ВнФ - нормативные и внешние факторы.

Лекция № 5.

ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ СТАНДАРТИЗАЦИИ.

Содержание:

1. Стандартизация

1.1 Сущность стандартизации

1.2.Содержание стандартизации

1.3.Разновидности стандартов

1.4.Нормативные документы по стандартизации и виды стандартов

29

2. Организация работ по стандартизации РФ

2.1.Правовые основы стандартизации

2.2.Закон о стандартизации

1.1. Сущность стандартизации

Стандартизация - деятельность, направленная на разработку и установление требований, норм, правил, характеристик, обеспечивающая право потребителя на приобретение товара надлежащего качества за приемлемую цену, а также право на безопасность и комфортность труда.

Требования к стандартам:

безопасность продукции, работ, услуг для жизни и здоровья людей, окружающей среды и имущества;

совместимость и взаимозаменяемость изделий;

качество продукции, работ и услуг в соответствии с уровнем развития научно-технического процесса;

единство измерения;

экономию всех видов ресурсов;

безопасность хозяйственных объектов, связанных с возможным возникновением различных катастроф (природного и техногенного характера);

обороноспособность и мобилизационную готовность страны.

1.2. Содержание стандартизации

Стандартизация связана с такими понятиями как:

объект стандартизации;

область стандартизации.

Объектом стандартизации называют продукцию,

процесс или услугу для которой разрабатываются те или иные требования.

30