Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях. Учебное пособие. Курс лекций
.pdf
СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФИЛИАЛ
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Московского технического университета связи и информатики
В.В. Ершов, А.С. Мелешин
«МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ В
ИНФОКОММУНИКАЦИЯХ»
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
КУРС ЛЕКЦИЙ
г.Ростов-на-Дону
2015
УДК 621.37.(075)
Ершов В.В., Мелешин А.С. «Метрология, стандартизация и
сертификация в инфокоммуникациях». Учебное пособие. Курс
лекций. -Ростов-на-Дону: Северо-Кавказский филиал МТУСИ, 2015.
160 с.
В пособии излагается теоретическая часть дисциплины «Метрология,
стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях». Оно предназначено для
студентов очной и заочной форм обучения направления подготовки 210700.62
«Инфокоммуникационные технологии и системы связи» профилей «Сети связи и
системы коммутации», «Многоканальные телекоммуникационные системы» и
«Защищенные системы и сети связи» с квалификацией выпускника бакалавр. Пособие
обеспечивает самостоятельное освоение студентами теоретической части
дисциплины.
Рассмотрено и одобрено на заседании
Кафедры 30.03.2015 г. Протокол №8
Рецензенты: Елисеев А.В., д.т.н., доцент;
Смирнов И.И., к.т.н., доцент.
Отв. редактор - Ершов В.В.
© СКФ МТУСИ. Ершов В.В., Мелешин А.С. 2015
Издательство СКФ МТУСИ
Сдано в набор 13.04.15. Изд. № 225. Подписано в печать 17.11.15. Зак. № 239
Печ. листов 10. Учетно-изд.л. 8. Печать оперативная. Тир. 25 экз.
Отпечатано в Полиграфическом центре СКФ МТУСИ. Серафимовича, 62.
3
Предисловие
Современный мир характеризуется бурными темпами развития науч-
но-технического прогресса в самых различных отраслях и направлениях.
В полной мере это относится и к телекоммуникационным системам и технологиям на их основе. Эволюция современных систем связи происходит
в направлении их значительного усложнения и постоянного совершенствования. Это обусловлено возрастающей сложностью и масштабностью
задач, решаемых телекоммуникационными системами в окружающем человека мире.
Устойчивое и бесперебойное функционирование систем и средств
связи и в целом систем телекоммуникаций не может быть успешно реализовано без непрерывного контроля качества и правильности работы аппаратуры посредством соответствующих алгоритмов в автоматическом и
ручном режимах. Основу таких проверок составляют операции по сбору,
контролю, анализу сигналов измерительной информации и формированию
на ее основе соответствующих стратегий грамотной эксплуатации систем
телекоммуникаций на всем их жизненном цикле.
В профессиональной деятельности специалиста по телекоммуникациям работа с электроизмерительными приборами занимает важное место.
Это обстоятельство с необходимостью требует от специалистов по телекоммуникациям теоретических знаний и практических навыков работы с
современными электроизмерительными приборами, обоснования выбора
соответствующего метода измерений, умения снятия отсчетных показаний
и обработки результатов измерений.
Учебное пособие подготовлено в соответствии с учебной программой
дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях» студентов очной и заочной форм обучения направления подготовки 210700.62 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
профилей «Сети связи и системы коммутации», «Многоканальные телекоммуникационные системы» и «Защищенные системы и сети связи» с
квалификацией выпускника бакалавр.
4
ЛЕКЦИЯ №1
Тема лекции: Метрология и метрологическое обеспечение отрасли
«Связь». Процесс измерения и методика его реализации
Вопросы лекции:
1. Метрология, основные понятия и определения. Метрологическое
обеспечение, сущность, решаемые задачи.
2. Законодательная и нормативная база метрологического обеспечения
отрасли «Связь».
3. Цели и виды измерений.
4. Принципы и методы измерений.
5. Понятие о единстве измерений.
6. Поверка средств измерений.
ВОПРОС 1. Метрология, основные понятия и определения. Метроло-
гическое обеспечение, сущность, решаемые задачи
Согласно [1] измерения - это нахождение значения физической вели-
чины опытным путем с помощью специальных технических средств.
Физической величиной называют "свойство, общее в качественном от-
ношении многим физическим объектам (физическим системам, их состояниям и происходящим в них процессам), но в количественном отношении
индивидуальное для каждого объекта [1]. Из этого определения следует,
что физическая величина является свойством некоторого объекта и это
свойство имеет качественную и количественную сторону.
Пример 1. Два резистора разных номиналов. Общее свойство - нали-
чие сопротивления. Индивидуальное - по значениям сопротивлений: 10 и
20 Ом.
Значение физической величины - это оценка физической величины в
виде некоторого числа принятых для нее единиц [1].
Истинное значение физической величины - значение физической ве-
личины, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта [1]. В строгом смысле "истинное значение" физической величины определить невоз-
5
указываются два числа: сам результат в виде "де
можно. Совершенствуя методы измерения и аппаратуру, можно лишь приближаться к "истинному значению", которое, вообще говоря, является физической абстракцией. На практике вместо истинного пользуются действительным значением.
Действительное значение физической величины - значение физиче-
ской величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной измерительной задачи может быть использовано вместо него [1].
Погрешности измерений - отклонение результата измерений от ис-
тинного значения измеряемой величины [1].
Абсолютная погрешность - погрешность измерения, выраженная в
единицах измеряемой величины [1].
Относительная погрешность - отношение абсолютной погрешности
измерения к истинному значению измеряемой величины [1].
Точность измерений - качество измерений, отражающее близость их
результатов к истинному значению. Количественно точность измерений
выражается значением, обратным модулю относительной погрешности
[1].
Так как полученное в ходе измерения "действительное значение"
всегда отличается от истинного, то итог измерений (результат) не может
быть представлен одним числом, равным действительному значению. По
этой причине всегда
йствительного значения" и погрешность, характеризующая близость действительного к истинному значению. Погрешности определяются на основе методов математической статистики и теории вероятности.
Единица физической величины - физическая величина, которой по
определению присвоено числовое значение, равное единице [1].
Oсновная единица физической величины - единица основной физиче-
ской величины, выбранная произвольно при построении системы единиц
[1].
Производная единица физической величины- единица производной
физической величины, образованная по определяющему эту единицу
уравнению из других единиц данной системы единиц [1].
Производные единицы СИ образуются из основных и ранее образо-
ванных производных единиц СИ при помощи уравнений связи между фи-
6
зическими величинами, в которых числовые коэффициенты равны единице. Для этого величины в правой и левой частях уравнения связи принимают равными единицам СИ. Например, для производной единицы скорости СИ, определяемой из уравнения v = L/T записывают уравнение единиц
[v] = [L] /[Т], а вместо символов L и Т подставляют их единицы (1 м и 1 с)
и получают [V]=1 м/1 с = 1 м/с. Это означает, что единицей скорости СИ
является метр в секунду.
Производным единицам могут присваиваться наименования в честь
известных ученых. Так, уравнение связи между величинами для определения единицы давления p = F/S. Уравнение связи между единицами давления, силы и площади [р]= [F]/[S]. Подставив вместо F и S единицы этих
величин в СИ (1 Н и 1 м2), получим [р]=1 Н/ 1 м2 = 1 Н/м2. Этой единице
присвоено наименование - Паскаль (Па) по имени французского математика и физика Блеза Паскаля.
Система единиц физических величин - совокупность основных и
производных единиц, относящаяся к некоторой системе величин и образованная в соответствии с принятыми принципами [1].
Системная единица физической величины – основная или производ-
ная единица системы единиц [1].
Внесистемная единица физической величины – единица, не входящая
ни в одну из систем единиц [1] .
Кратная единица физической величины - единица, в целое число раз
большая системной или внесистемной единицы [1].
Дольная единица физической величины - единица, в целое число раз
меньшая системной или внесистемной единицы [1].
Под метрологическим обеспечением (МО) понимается установление
и применение научных и организационных основ, технических средств,
правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерении. Основной тенденцией в развитии МО является переход
от существовавшей ранее сравнительно узкой задачи обеспечения единства и требуемой точности измерений к принципиально новой задаче
обеспечения качества измерений. Качество измерений – понятие более
широкое, чем точность измерений. Оно характеризует совокупность
свойств СИ, обеспечивающих получение в установленный срок результатов измерений с требуемыми точностью (размером допускаемых погреш-
7
ностей), достоверностью, правильностью, сходимостью и воспроизводимостью.
Понятие "метрологическое обеспечение" применяется, как правило,
по отношению к измерениям (испытанию, контролю) в целом. В то же
время допускают использование термина "метрологическое обеспечение
технологического процесса (производства, организации)", подразумевая
при этом МО измерений (испытаний или контроля) в данном процессе,
производстве, организации.
Объектом МО являются все стадии жизненного цикла (ЖЦ) изделия
(продукции) или услуги. Под ЖЦ понимается совокупность последовательных взаимосвязанных процессов создания и изменения состояния
продукции от формулирования исходных требований к ней до окончания
эксплуатации или потребления.
Так, на стадии разработки продукции для достижения высокого качества изделия производится выбор контролируемых параметров, норм
точности, допусков, средств измерения, контроля и испытания. Так же
осуществляется метрологическая экспертиза конструкторской и технологической документации.
При разработке МО необходимо использовать системный подход,
суть которого состоит в рассмотрении указанного обеспечения как совокупности взаимосвязанных процессов, объединенных одной целью – достижением требуемого качества измерений. Перечислим некоторые из
этих процессов:
− установление рациональной номенклатуры измеряемых параметров
и оптимальных норм точности измерений при контроле качества продукции и управлении процессами;
− поверка, метрологическая аттестация и калибровка контрольно -
измерительного и испытательного оборудования (КИО), применяемого на
предприятии;
− внедрение международных, государственных и отраслевых стан-
дартов, а также иных нормативных документов Госстандарта;
− проведение метрологической экспертизы проектов нормативной,
конструкторской и технологической документации;
− проведение анализа состояния измерений, разработка на его основе
и осуществление мероприятий по совершенствованию МО;
8
Метрологическое обеспечение
Научные основы
Нормативные основы
Технические основы
Организационные ос-
Государственная мет-
рологическая служба
Ведомственная метро-
Метрология
Государственная система
измерений (ГСИ)
Системы
-
-
-
-
-
-
-
Рисунок 1.1-Основы метрологического обеспечения
Метрологическое обеспечение имеет четыре основы: научную, орга-
низационную, нормативную и техническую. Их содержание показано на
рисунке 1.1.
обеспечения единства
новы
логическая служба
государственных эталонов единиц ФВ
передача размеров единиц от эталонов к рабочим СИ
разработки, постановки на производство и выпуска рабочих СИ
государственных испытаний СИ
государственной поверки и калибровки СИ
стандартных образцов состава и свойств вещества и материалов
стандартных справочных данных о физических константах и
свойствах вещества и материалов
Разработка и проведение мероприятий МО возложено на метрологи-
ческие службы (МС). Метрологическая служба – служба, создаваемая в
соответствии с законодательством для выполнения работ по обеспечению
единства измерений и осуществления метрологического контроля и
надзора.
ВОПРОС 2. Законодательная и нормативная база метрологического
обеспечения отрасли «Связь»
Значимость и ответственность измерений и измерительной информа-
ции обусловливают необходимость установления в законодательном порядке комплекса правовых и нормативных актов и положений. Схематически это показано на рисунке 1.2.
9
Конституционная норма
по вопросам метрологии
Законы РФ Об обеспечении единства
измерений ” и “О стандартизации”
Постановления правительства РФ
метрологической деятельности
Нормативные документы Госстандарта России:
ГОСТ, РД, МИ, ПР, ПМГ
Рекомендации государственных научных метрологических
центров Госстандарта России:
по отдельным вопросам (направлениям)
Рисунок 1.2-Нормативная база обеспечения единства измерений
Вся метрологическая деятельность в Российской Федерации основывается на конституционной норме (ст. 71), которая устанавливает, что в
федеральном ведении находятся стандарты, эталоны, метрическая система и исчисление времени, и закрепляет централизованное руководство
основными вопросами законодательной метрологии, такими, как единицы
ФВ, эталоны и связанные с ними другие метрологические основы. В развитие этой конституционной нормы приняты законы "Об обеспечении
единства измерений" и "О стандартизации", детализирующие основы
метрологической деятельности.
Закон "О стандартизации" устанавливает правовые основы стандартизации в РФ, обязательные для применения, и определяет меры государственной защиты интересов потребителей и государства путем разработки и применения нормативных документов по стандартизации.
Основными целями Закона "Об обеспечении единства измерений",
являются:
− установление правовых основ обеспечения единства измерений в
РФ;
− регулирование отношений государственных органов управления с
юридическими и физическими лицами по вопросам изготовления, выпуска, эксплуатации, ремонта, продажи и импорта средств измерений;
− защита прав и законных интересов граждан, установленного пра-
вопорядка и экономики РФ от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений;
− содействие прогрессу на основе создания и применения государ-
ственных эталонов единиц ФВ;
10
− гармонизация российской системы измерений с мировой практи-
кой.
Закон закрепляет ряд основных понятий метрологии. Одним из глав-
ных 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 РФ осуществляет Комитет Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарт России), и определяет его цели, задачи, компетенцию, ответственность и полномочия.
Закон определяет, что в Российской Федерации допускаются к при-
менению единицы ФВ Международной системы единиц, принятой Генеральной конференцией по мерам и весам, рекомендованные МОЗМ. 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.
Закон определяет Государственную метрологическую службу и иные
государственные службы обеспечения единства измерений, метрологические службы государственных органов управления РФ и юридических
лиц, их задачи и полномочия. Кроме того, он задает виды, полномочия,
зоны ответственности и порядок осуществления государственного метро-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]