Основы метрологии. Учебное пособие по дисциплине «Метрология. Стандартизация. Сертификация»

отрицательных последствий недостоверных результатов измерений;

•содействие прогрессу на основе создания и применения государственных эталонов единиц ФВ;

•гармонизация российской системы измерений с мировой практикой.

Закон закрепляет ряд основных понятий метрологии. Одним из главных является единство измерений состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью. Кроме этого, в Законе даны определения таких понятий, как средство измерений, эталон единицы величины, метрологическая служба, метрологический контроль и надзор, поверка и калибровка средства измерений, сертификат об утверждении типа средств измерений, аккредитация на право поверки средств измерений, лицензия на изготовление (ремонт, продажу, прокат) средств измерений, сертификат о калибровке. Приведенные определения соответствуют официальной терминологии Международной организации законодательной метрологии (МОЗМ).

Закон устанавливает, что государственное управление деятельностью по обеспечению единства измерений в России осуществляет Комитет Российской Федерации по стандартизации и метрологии (Госстандарт России), и определяет его цели, задачи, компетенцию, ответственность и полномочия.

Закон определяет, что в Российской Федерации допускаются к применению единицы физических величин Международной системы единиц, принятой Генеральной конференцией по мерам и весам, рекомендованные МОЗМ.

21

Государственные эталоны единиц величин используются в качестве исходных для передачи их размеров всем средствам измерений данных величин на территории России.

Закон требует, чтобы средства измерений соответствовали условиям

эксплуатации и установленным требованиям, разрабатываемым на основе

рекомендаций Госстандарта. Решения об отнесении технического устройства к средствам измерений и установлении интервалов между поверками принимает Госстандарт России. Измерения должны осуществляться в соответствии с

аттестованными в установленном порядке методиками. Порядок разработки и аттестации методик выполнения измерений устанавливает также Госстандарт.

Закон определяет Государственную метрологическую службу и иные

государственные службы обеспечения единства измерений, метрологические службы государственных органов управления Российской Федерации и юридических лиц, их задачи и полномочия. Кроме того, он задает виды, полномочия, зоны ответственности и порядок осуществления государственного метрологического контроля и надзора, осуществляемого Государственной метрологической службой Госстандарта России. В областях, где надзор и контроль не применяются, используются правила и положения, введенные положением Российской системы калибровки.

Закон "Об обеспечении единства измерений" укрепляет правовую основу для международного сотрудничества в области метрологии. Положения

22

настоящего Закона были расширены Государственной системой обеспечения единства измерений (ГСИ), представляющей собой комплекс нормативных документов межрегионального и межотраслевого уровней, устанавливающих правила, нормы, требования, направленные на достижение и поддержание единства измерений в стране (при требуемой точности), утверждаемых Госстандартом страны.

Основными объектами ГСИ являются:

•единицы ФВ;

•государственные эталоны и общесоюзные поверочные схемы;

•методы и средства поверки средств измерений СИ;

•номенклатура и способы нормирования метрологических характеристик (MX) СИ;

•нормы точности измерений;

•способы выражения и формы представления результатов и показателей точности измерений;

•методики выполнения измерений;

•методики оценки достоверности и формы представления данных о свойствах веществ и материалов;

•требования к стандартным образцам свойств веществ

иматериалов;

•термины и определения в области метрологии;

•организация и порядок проведения государственных испытаний СИ, поверки и метрологической аттестации СИ

ииспытательного оборудования; калибровки СИ, метрологической экспертизы нормативно-технической, проектной, конструкторской и технологической документации, а также экспертизы и данных о свойствах материалов, и веществ.

23

Текущая метрологическая деятельность регламентируется постановлениями Правительства России.

СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Основные понятия

Многообразие единиц физических величин на определенной ступени развития общества стало тормозить экономические, торговые и научные связи. Даже отдельные государства и их административные области для одних и тех же величин вводили свои единицы. В разных областях науки и техники появлялись свои, специфические единицы, удобные только именно для этой отрасли.

В связи с этим возникла тенденция к унификации единиц физических величин, необходимость в системах единиц, которые охватывали бы единицы величин как можно больших разделов науки и техники. Ниже приводятся основные понятия, связанные с единицами физических величин и их системами.

Система единиц физических величин — совокупность основных и производных единиц физических величин, образованная в соответствии с принципами для заданной системы физических величин. Например, международная система единиц (СИ).

Основная единица системы — единица основной физической величины в данной системе единиц. Основные единицы могут выбираться произвольно, поэтому для одной и той же системы величин может быть образовано несколько систем единиц.

24

Производная единица системы — единица производной физической величины системы единиц, образованная в соответствии уравнением, связывающим ее с основными единицами или с основными и уже определенными производными.

Системная и внесистемная единицы – единицы,

входящие и не входящие в принятые системы единиц. Например, единицы, не входящие в СИ, разделяют на следующие группы:

допускаемые к применению наравне с единицами СИ без ограничения срока;

допускаемые к применению единицы относительных и логарифмических величин;

единицы, временно допускаемые к применению до принятия по ним соответствующих международных решений;

внесистемные единицы, применение которых в новых разработках не допускается.

Когерентная производная единица – единица физической величины, связанная с другими единицами системы единиц уравнением, в котором числовой коэффициент принят равным 1.

Когерентная система единиц физических величин –

система единиц, состоящая из основных единиц и когерентных производных единиц.

Когерентные производные единицы образуются с помощью простейших уравнений между величинами, где числовые коэффициенты равны 1. Преимущества когерентной системы единиц - простота выполнения расчетов и использования системы.

Например, единица скорости [v] в СИ находится из уравнения:

25

v = s / t

где v - скорость; s - длина пройденного пути; t - время движения.

Если подставить вместо длины пути и времени обозначения их единиц СИ то единица скорости будет

[v] = [s] / [t] = 1 m/s.

Кратная и дольная единица величины - это единица, в

целое число раз большая или меньшая системной единицы. Например, кратная - 1 километр, дольная - 1 см.

26

ИЗМЕРЕНИЯ

ПОСТУЛАТЫ ТЕОРИИ ИЗМЕРЕНИЙ

Метрология, как и любая другая наука, строится на ряде основополагающих постулатов, описывающих ее основные аксиомы. В настоящее время можно говорить о

27

построении теоретического фундамента метрологии на основе нескольких общих свойств для всего многообразия любых физических объектов в виде формулировки следующих постулатов:

1) постулат α. В рамках принятой модели объекта

измеряемой величины исследуемому свойству объекта. При проведении измерений физически определяется

соответствовать конкретный результат измерения. Исходя из этого, можно утверждать, что измеряемая величина существует лишь в рамках принятой модели, то есть имеет смысл только до тех пор, пока модель признается

которые могут существенно различаться по числу, виду и трудоемкости выполняемых операций. В каждом конкретном случае соотношение и значимость каждого из этапов могут заметно меняться, но четкое выделение этапов и осознанное выполнение необходимого и достаточного числа выполняемых действий измерения приводит к оптимизации процесса реализации измерений и устранению соответствующих методических ошибок.

28

29

Кчислу основных этапов относятся следующие:

постановка измерительной задачи;

планирование измерений;

проведение измерительного эксперимента;

обработка экспериментальных данных.

Качество подготовки измерения всегда зависит от того, в какой степени была получена и использована необходимая априорная информация. Ошибки, допущенные при подготовке измерений, с трудом обнаруживаются и корректируются на последующих этапах.

ВИДЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

Для проведения измерительного эксперимента необходимы особые технические средства – средства измерений. Результатом измерения является оценка физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

Измерение физической величины (measurement) –

совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающая нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.

Несмотря на то, что измерения непрерывно развиваются и становятся все более сложными, метрологическая сущность остается неизменный и сводится к основному уравнению измерения:

Q = X[Q]

30