Конспект

2

УДК 681.518 (075.8) ББК 32.965

К43

Рецензенты:

К43 Кирсанов Ю.А., Гильфанов К.Х.

Метрология, стандартизация, сертификация. Конспект лекций:

Учеб. пособие / Ю.А. Кирсанов, К.Х. Гильфанов. – Казань: Казан. гос.

энерг. ун-т, 2013. – 145 с.

Учебное пособие состоит из двух частей. Первая часть, состоящая из четырех глав, посвящена метрологии; две главы второй части

– основам стандартизации и сертификации. В пособии использованы новые метрологические термины и определения, введенные с января 2001 г. В конце каждого раздела для самопроверки приведены контрольные вопросы.

Учебное пособие предназначено для студентов по направлениям подготовки 220400 - «Управление в технических системах» по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация электрической и

тепловой энергии» 220700 - «АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕС-

СОВ И производств (в энергетике)», 280700 – «Техносферная безопасность» и 141100 – «Энергетическое машиностроение» по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» подготовки бакалавров в соответствии с требованиями Федеральных Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования.

УДК 681.518 (075.8) ББК 32.965

©Кирсанов Ю.А., Гильфанов К.Х.

©Казанский государственный энергетический университет, 2013

3

__________________________________

5

Введение

Метрология, стандартизация, сертификация являются главными инструментами обеспечения качества продукции, работ и услуг – важного аспекта коммерческой деятельности.

Метрология – это учение об измерениях, способах обеспечения их единства и путях приобретения нужной точности. Происхождение термина «метрология» возводят к двум греческим словам: metron, что переводится как «мера», и logos – «учение». К задачам метрологии относятся: усовершенствование эталонов, разработка новых методов точных измерений, обеспечение единства и необходимой точности измерений. Измерения позволяют контролировать и управлять различными технологическими процессами. Только высокая и гарантированная точность результатов измерений обеспечивает правильность принимаемых решений. Практически нет ни одной сферы деятельности человека, где бы не использовались результаты измерений.

Годом рождения современной метрологии принято считать 1791 год – год принятия французской академией Метрической системы. Долгое время метрология оставалась в основном описательной наукой о различных мерах и соотношениях между ними. С конца 19-го века благодаря прогрессу физических наук метрология получила существенное развитие. Большую роль в становлении современной метрологии как одной из наук физического цикла сыграл Д. И. Менделеев, руководивший отечественной метрологией в период 1892 - 1907 гг. и сформировавший сеть метрологических учреждений нового типа - поверочные палатки. Базисное положение метрологии он определил в словах: «… наука начинается … с тех пор, как начинают измерять; точная наука немыслима без меры».

В Российской Федерации контрольные функции метрологии осуществляют: Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (до 15 июня 2010 г. – Ростехрегулирование, до 2004 г. – Госстандарт) России, Государственная метрологическая служба (ГМС), метрологические службы государственных органов управления и метрологические службы юридических лиц.

Стандартизация – деятельность, направленная на определение и разработку единых требований, норм и правил к продукции, работам и услугам. Руководство деятельностью по стандартизации возложено на национальный орган по стандартизации - Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (ФАТРМ).

6

Сертификация – установление соответствующими сертифицирующими органами обеспечения требуемой уверенности, что продукция, услуга или процесс соответствуют определенному стандарту или другому нормативному документу. Сертификация является сферой деятельности Федеральной службы по аккредитации (Росаккредитации), территориальных органов по сертификации и испытательных лабораторий (центров).

Учебное пособие разработано в рамках общепрофессиональной дисциплины ОПД.Ф.05 «Метрология, стандартизация и сертификация» учебного плана по направлениям 220400 – «Управление в технических системах»,

220700 - «АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ» подго-

товки бакалавров и магистров в соответствии с требованиями Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования.

Учебное пособие состоит из двух частей. Первая часть, состоящая из четырех глав, посвящена метрологии; две главы второй части - основам стандартизации и сертификации.

Главы первой части соответствуют дидактическим единицам метрологии – физическим величинам и средствам измерений (глава 1), погрешностям измерений, обработке результатов и выбору средств измерений (глава 2), основам обеспечения единства измерений (глава 3) и основам метрологического обеспечения (глава 4).

В пособии использованы метрологические термины и определения, введенные с января 2001 г. В конце каждого раздела для самопроверки приведены контрольные вопросы.

__________________________________

7

Лекция I.

Часть 1. МЕТРОЛОГИЯ

Общие сведения

Метрология – наука об измерениях, методах, средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Название образовано от греческих слов «метрон» – мера и «логос» – учение.

Измерение – это нахождение значения физической величины (ФВ) опытным путем с помощью специальных технических средств.

Измерения являются важнейшим инструментом познания объектов и явлений окружающего мира и играют огромную роль в развитии народного хозяйства. Повышение качества измерений и успешное внедрение новых методов измерений зависят от уровня развития метрологии как науки.

Смысл измерений может быть выражен в философском, научном и техническом аспектах.

Философский аспект состоит в том, что измерения являются важнейшим универсальным методом познания различных (физических, химических, социальных и др.) явлений и процессов.

Научный аспект измерений состоит в том, что с их помощью в науке осуществляется связь теории с практикой. Без измерений невозможна проверка научных гипотез и развитие науки.

Технический аспект измерений состоит в получении количественной информации об объекте управления, без которой невозможно наиболее точное воспроизведение всех заданных условий технологического процесса, обеспечение высокого качества изделий и эффективного управления объектом.

Основной целью метрологии является получение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью.

Основными задачами метрологии являются:

-обеспечение единства измерений;

-установление единиц физических величин;

-обеспечение единообразия средств измерений;

-установление государственных эталонов и рабочих эталонов, контроля и испытаний, а также передачи размеров единиц от установленных эталонов или рабочих эталонов рабочим средствам измерений;

8

-установление номенклатуры, методов нормирования, оценки и контроля показателей точности результатов измерений и метрологических характеристик средств измерений;

-разработка оптимальных принципов, приемов и способов обработки результатов измерений и методов оценки погрешностей.

Объектами метрологии являются единицы величин, средства измерений, эталоны, методики выполнения измерений.

Средства метрологии – совокупность средств измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное использование.

Единство измерений – это состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.

Таким образом, для обеспечения единства измерений должны быть соблюдены два основополагающих условия:

1. Результаты измерений должны быть выражены в единых узаконенных величинах.

2. Должны быть установлены допускаемые погрешности результатов измерений и пределы, за которые они не должны выходить при заданной вероятности.

Структурно метрология делится на три раздела:

1. Теоретическая метрология занимается разработкой и изучением фундаментальных вопросов теории измерений. Являясь основной базой измерительной техники, этот раздел занимается изучением проблем измерений как в целом, так и образующих измерения элементов: средств и приборов измерений, физических величин и их единиц, методов и методик измерений, результатов и погрешностей измерений и пр.

2. Законодательная метрология устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений в интересах всего мирового сообщества. Государственное регулирование основ метрологии выполняется путем применения правовых актов через федеральные органы исполнительной власти (министерства и ведомства), Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (ФАТРМ), Государственную метрологическую службу и метрологические службы государственных органов управления и юридических лиц.

3. Прикладная метрология изучает вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной

9

метрологии. В ее ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения.

Теоретическая метрология включает в себя следующие разделы (ди-

дактические единицы):

1.Физические величины, методы и средства измерений.

2.Погрешности измерений, обработка результатов, выбор средств измерений.

3.Основы обеспечения единства измерений (ОЕИ).

4.Основы метрологического обеспечения.

Контрольные вопросы

1.Значение и место метрологии в технике, технологии и науке.

2.Цели и средства метрологии.

3.Задачи и объекты метрологии.

4.Разделы метрологии. По какому признаку проводится классификация разделов метрологии?

__________________________________

10

Глава 1. Физические величины, методы и средства их измерений

1.1. Физические величины и их системы единиц

Для количественного описания различных свойств процессов и физических тел существует понятие величины. Величина не может существовать сама по себе, она является характеристикой или параметром объекта.

Величина – свойство чего-либо, которое может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе и количественно.

Физическая величина (ФВ)– свойство, общее в качественном отношении для множества объектов, физических систем, их состояний и происходящих в них процессов, но индивидуальное в количественном отношении для каждого из них.

Физические величины характеризуются качественно и количественно. Качественное различие отражено в размерности физических величин, которая согласно международному стандарту ИСО обозначается символом

dim.

Количественной характеристикой является ее размер, т.е. число еди-

ниц измерения. Числовое значение физической величины зависит от выбора единицы физической величины.

Размер физической величины – количественная определенность физической величины, присущая конкретному предмету, системе, явлению или процессу.

Размерность физической величины dim Q – выражение в форме сте-

пенного одночлена, отражающее связь данной величины с основными физическими величинами, коэффициент пропорциональности в котором принят равным единице:

Здесь L, M, T – условные обозначения основных физических величин

(длины, массы, времени) данной системы: - целые или дробные, положительные или отрицательные вещественные числа, называемые показа-

телями размерности.

Если все показатели размерности равны нулю, то величина называется безразмерной, например, относительной.