1

СОДЕРЖАНИЕ Введение………………………………………………………………………………… 3

Раздел 1 Метрология. Методы измерения, погрешности измерений…………………3

Тема 1 Метрология, история развития………………………………………………….3

Тема 2 Физические величины, единицы измерения. Система СИ……………………8

Тема 3 Характеристики измеряемых величин…………………………………………13

Тема 4 Виды и методы измерений……………………………………………...………17

Раздел 2 Назначение эталонов. Методы контроля измерений……………………….19

Тема 5 Методы контроля и измерения…………………………………………………19

Тема 6 Эталоны и их классификация…………………………………………...………21

Тема 7 Средства измерений. Характеристики измерительных приборов……………25

Тема 8 Кривые распределения………………………………………………...………..28

Список использованной литературы………………………………………………… ..32

2

Важнейшим метрологическим документом является Двинская грамота Ивана Грозного (1550 г.). в ней регламентированы правила хранения и передачи размера новой меры сыпучих веществ - осьмины. Ее медные экземпляры рассылались по городам на хранение выборным людям - старостам, соцким. С этих мер надлежало сделать деревянные копии для городских померщиков, а с тех, в свою очередь, - деревянные копии для использования в обиходе. Образцовые меры, с которых снимались первые копии, хранились централизовано в приказах Московского государства. Таким образом, можно говорить о начале создания при Иване Грозном государственной системы обеспечения единства измерений государственной метрологической службы.

Развитие торговли и расширение экономических связей требовало не только уточнения мер, но и установления их соотношения с “заморскими”, а также унификации мер и более четкой организации контрольно-поверочной деятельности. Еще в договоре Великого Новгорода с немецкими городами (1269 г.), наряду с взаимными обязательствами, приведены соотношения между мерами договаривающихся сторон.

Метрологической реформой Петра I к обращению в России были допущены английские меры, получившие особенно широкое распространение на флоте и в кораблестроении - футы, дюймы. Для обеспечения вычислений были изданы таблицы мер соотношений между русскими и иностранными мерами. Начинают выделяться некоторые метрологические центры. Адмиралтейств - коллегия заботилась о правильном применении угломерных приборов, компасов и соответствующих мер. Берг - коллегия опекала измерительное хозяйство горных заводов, рудников и монетных дворов. Основанная в 1725г. Петербургская академия наук занялась воспроизводством угловых единиц, единиц времени и температуры. Назрела необходимость создания в стране единого руководящего метрологического центра.

В1736г. по решению Сената была образована Комиссия весов и мер под председательством главного директора Монетного двора. В качестве исходных мер длины комиссия изготовила медный аршин и деревянную сажень, за меру жидких веществ было принято ведро московского Каменномостского питейного двора. Важнейшим шагом, подытоживающим работу комиссии, было создание русского эталонного фунта (1736-1747г.г.). изготовленная бронзовая золоченная гиря была узаконена в качестве первичного образца (государственного эталона) русских мер веса. Этот фунт почти 100 лет оставался единственным эталоном в стране.

Вкомиссии рассматривались проекты создания системы мер, основанной на физических постоянных: определение сажени через длину меридиана Земли; фунта - через вес определенного количества чистой воды, а также введение десятичной системы образования кратных и дольных единиц и др.

Идея построения измерений на десятичной основе принадлежит французскому астроному Г. Мутону, жившему в 17 в. Во Франции, где феодалы имели право пользоваться своими собственными мерами, содержать таможни,

4

вопрос о рациональной системе мер стоял особо остро. 8 мая 1790г. Учредительное собрание Франции приняло декрет о реформе системы мер. Комиссия Парижской академии, руководимая Лагранжем, рекомендовала десятичное подразделение кратных и дольных единиц, а другая комиссия, в состав которой входил Лаплас, предложила принять в качестве единицы длины одну сорокамиллионную часть земного шара. На основе этой единственной единицы - мера - строилась вся система, получившая название метрической. За единицу площади принимался квадратный метр, за единицу объема - кубический метр, за единицу массы - килограмм - масса кубического дециметра чистой воды при температуре 4°С. 7 апреля Национальный Конвент принял закон о введении метрической системы во Франции и поручил комиссарам выполнить работы по экспериментальному определению единиц длины и массы. Эта работа была выполнена под наблюдением международной комиссии в 1799г. Лишь законом от 4 июля 1837г. метрическая система была окончательно введена во Франции с 1 января 1840г. как обязательная.

Вразвитии отечественной метрологии можно выделить несколько этапов. Первый этап стихийной метрологической деятельности продолжается от ее зарождения до 1892г. Достижения и успехи метрологии на этом этапе не были результатом продуманной научно-технической политики. Качественные изменения в статусе метрологии стали происходить только в середине 19в. Этот период характерен централизацией метрологической деятельности и началом широкого участия русских ученых в работе международных метрологических организаций. В 1842г. на территории Петропавловской крепости в специально построенном “несгораемом” здании открывается первое централизованное метрологическое и поверочное учреждение России - Депо образцовых мер и весов, куда и помещаются на хранение созданные эталоны, их копии, а также образцы различных иностранных мер. Деятельность Депо регламентировалась “Положением о мерах и весах” (1842г.), которое заложило основы государственного подхода к обеспечению единства измерений. В Депо не только хранились эталоны и их копии, но и изготавливались образцовые меры для местных органов, а также проводилась проверка и сличение образцовых мер с иностранными.

20 мая 1875г. была подписана Метрологическая конвенция, которая имела своей целью обеспечить единство измерений в международном масштабе на основе новых международных прототипов метра и килограмма и распределении их однотипных копий между заинтересованными государствами. В соответствии с конвенцией Россия получила платиноиридиевые эталоны единицы массы №12 и 26 и эталоны длины №11 и 28.

В1892г. управляющим Депо был назначен Д.И. Менделеев.

Д.И. Менделеев так много сделал для отечественной метрологии, что период с 1892 по 1918 г.г. называют менделеевским этапом развития метрологии - второй этап. Это этап научного становления метрологии, перевод

5

ее в число точных естественных дисциплин и возвышения ее до уровня “главного орудия познания”. В 1893г. Д.И. Менделеев преобразует Депо образцовых мер и весов в Главную палату мер и весов - одно из первых в мире научно-исследовательских учреждений метрологического профиля. В США Национальное бюро эталонов было создано 8 лет спустя, а в Англии метрологическое отделение Национальной физической лаборатории в 1900г.

Но даже Д.И. Менделееву не удалось внедрить в России метрическую систему. С 1899г. она применялась в стране факультативно, наряду со старой русской системой и британской (дюймовой) системами. Такое положение тормозило развитие промышленности, усложняло и затрудняло внешние экономические, технические и научные связи.

14 сентября 1918г. был издан декрет “О введении Международной метрической системы мер и весов”. Издание декрета знаменует собой начало третьего этапа - нормативного этапа в развитии отечественной метрологии.

В условиях интервенции, гражданской войны и хозяйственной разрухи предстояла титаническая работа. Нужно было:

-разработать, изготовить и заменить несколько десятков миллионов гирь и линейных мер;

-обеспечить их клеймение и поверку, для чего создать сеть поверочных учреждений;

-создать эталоны единиц метрической системы и средства для передачи информации о размерах этих единиц;

-переработать всю техническую документацию, реорганизовать все измерительное хозяйство на промышленных предприятиях, обеспечить производство измерительного инструмента;

-обеспечить пропаганду метрической системы и обучение населения ее использованию, издать десятки брошюр, книг, преодолеть инерцию мышления и старые привычки.

Постоянно возникали непредвиденные трудности. Только для изготовления необходимого количества гирь, например, потребовалось 72 тыс. тонн дефицитного чугуна. Предусматривалось завершение переходного периода к метрической системе 1 января 1922г. Но 29 мая 1922г. СНК РСФС вынужден был принять декрет “Об отдалении срока введения метрической системы” до 1 января 1927г.

в 1925г. СНК СССР принял постановление “О признании заключенной в Париже 20 мая 1875г. Международной метрической конвенции для обеспечения международного единства усовершенствования метрической системы, имеющей силу для СССР”. В этом же году СНК создается Комитет по стандартизации.

В 1926г. утвержден первый общесоюзный стандарт “Пшеница. Селекционные сорта зерна. Номенклатура”. В последующие три года утверждается свыше 300 стандартов. Стандартизация становится нормативноправовой основой метрологической деятельности - 23 ноября 1929г. ЦИК и

6

СНК СССР принимают постановление об уголовной ответственности за несоблюдение обязательных стандартов и “Положение о мерах весах”.

Вгоды первых пятилеток формируется устойчивая тенденция ко все большей регламентации всех сторон народнохозяйственной деятельности. На 1930-1931г.г. был впервые разработан и утвержден Государственный план стандартизации.

В1940 г. постановлением СНК СССР был образован Всесоюзный комитет по стандартизации при Совнаркоме СССР и введена категория государственных стандартов (ГОСТ).

В1965г. Совет министров СССР принял постановление “Об улучшении работы по стандартизации в стране”, где отмечалось, что стандартизация является средством в решении задач подъема народного хозяйства. Этим постановлением было поручено разработать единые системы нормативнотехнической, проектно - конструкторской и технологической документации, ввести в государственный план показатели работ по стандартизации. Для исполнения постановления в 1966-1970 г. был разработан и утвержден первый пятилетний план государственной стандартизации.

В1970 г. вошедшая в действие Государственная система стандартизации (ГСС), устанавливающая единый порядок разработки, утверждения, регистрации, издания, обращения и внедрение стандартов всех категорий на всех уровнях управления народным хозяйством. Рядом из ГСС были созданы ЕСТД - Единая система технологической документации и другие крупные системы стандартов. В 1973 г. утверждена Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ), регламентирующая все стороны метрологической деятельности.

В1970 г. ответственность за научнотехническую политику в области качества возложили на Государственный комитет стандартов Совета Министров СССР (Госстандарт СССР). Этим шагом предусматривалось:

-введение государственного планирования качества продукции через стандарты и планы по стандартизации;

-установление заданий предприятиям по внедрению стандартов и увеличению объемов продукции, аттестованной государственным Знаком качества;

-введение (впервые) экономических санкций к предприятиям за выпуск продукции не отвечающей требованиям стандартов и техническим условиям;

-создание во всех союзных республиках республиканских управлений Госстандарта СССР.

К середине 1970 г. начали разрабатываться и внедряться разнообразные системы управления качеством. Фактическое положение дел, однако, не соответствовало громкой компании.

Результаты “пятилетки качества” известны. Отечественная продукция не вышла на мировой рынок. Разрыв между качеством советских изделий и продукцией зарубежных фирм увеличился. Экстраординарной мерой стало

7

вступление по решению правительства с 1 января 1987 г. государственной приемки продукции.

До 1985 г. количество регламентирующих установлений значительно превысило все разумные границы. Нормативная база только ГСИ (Государственная система обеспечения единства измерений) насчитывала свыше 1800 документов, в том числе 545 государственных стандартов, около 1100 методических указаний метрологических институтов, 115 руководящих документов, 60 инструкций и правил. К началу 1988 г. народнохозяйственная деятельность в стране регламентировалась 24 тыс. государственных, 54 тыс. отраслевых, 7 тыс. республиканских стандартов и 148 тыс. технических условий. Техническая база метрологического обеспечения народного хозяйства составляла 145 государственных и 348 повторных эталонов, 4100 типов образцовых средств измерений, 7500 типов средств измерений и 4100 стандартных образцов веществ и материалов, занесенных в Государственный реестр СССР. Только в метрологической службе СССР было занято 3,5 млн. человек.

Объективно область науки и техники, к которой относятся метрология, стандартизация и управление качеством, включает как фундаментальные законы природы, так и правила, устанавливаемые с согласия и закрепляемые юридическими актами и нормативнотехническими документами.

Тема 2 Физические величины, единицы измерения Система СИ.

Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Измерение - нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Физическая величина - это свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

Количественное содержание этого свойства в объекте является размером физической величины, а числовую оценку ее размера называют значением физической величины.

Физические величины, выражающие одно и тоже в качественном отношении свойство, называются однородными. Они выражаются в одинаковых единицах физической величины и могут сравниваться между собою.

Основной задачей измерений является получение информации о значениях физической величины в виде некоторого числа, принятого для нее единиц. Единица физической величины - это физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное 1.

8

Значение физической величины, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношении соответствующие свойства объекта, называется истинным. Результат измерения дает только оценку истинного значения физической величины с некоторой погрешностью. Действительным называют значение физической величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использованное вместо него.

Измерение некоторой физической величины производят путем ее сравнение в ходе физического эксперимента с величиной, принятой за единицу физической величины. Результатом измерения будет именованное число, показывающее соотношение измеряемой величины с единицей физической величины.

Предметом познания являются объекты, свойства и явления окружающего мира. Например, окружающее нас пространство, которому свойственна протяженность. Характеристикой протяжности служит длина. Протяженность реального физического пространству является свойством, которое не может характеризоваться только длиной. Для полного описания пространства необходимо рассматривать его протяженность по нескольких направлениям (координатам) и использовать такие меры, как угол, площадь, объем.

Любое событие и явления в реальном мире происходит не мгновенно, а имеют некоторую продолжительность. В данном случае ее мерой является

время.

Свойство тел сохранять в отсутствия внешних воздействий состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью. Мерой инертности является масса. Понятие масса характеризует инертность тел и веществ или их способность создавать гравитационное поле, а понятие “вес” - силу, возникающую вследствие взаимодействия с гравитационным полем. Масса m не зависит от ускорения свободного падения g, а вес пропорционален этому ускорению и равно mg. Следовательно, разработчикам, изготовителям и потребителям способов измерений необходимо обращать внимание на то, чтобы в стандартах и в спецификациях чертежей была указанная масса изделий, а вес должен указываться лишь в тех случаях, когда речь идет о силе влияния изделий на основание под действием земного притяжения, то есть в объектах, расположенных на земле.

Объектами измерений есть не только физические величины. Например, в экономике существует понятие стоимости - свойства, общего для всех видов товарной продукции, но в количественном отношении индивидуального для каждого с них.

В сфере производства большое внимание уделяется качеству, которое определяется как совокупность ее свойств, обусловливающих удовлетворение определенных потребностей. Мерами этих свойств служат показатели качества. В квалиметрии - разделе метрологии, посвященному измерению качества, различают следующие виды показателей качества продукции:

9

1.Показатели назначения характеризуют свойства продукции, которые определяют основные функции, для выполнения которых она предназначена.

2.Показатели надежности характеризуют свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

3.Показатели экономического использования сырья, материалов, топлива,

энергии и трудовых ресурсов характеризуют свойства изделия, отражающие его техническое совершенство по уровню или степени потребляемых им сырья, материалов, топлива и трудовых ресурсов при эксплуатации.

4.Эргономические показатели характеризуют систему “человек - изделие”

иучитывают комплекс гигиенических, физиологических и психологических свойств человека, проявляющихся в производственных и бытовых процессах.

5.Эстетические показатели характеризуют рациональность формы, целостность композиции, информационную выразительность и совершенство производственного исполнения.

6.Показатели технологичности характеризуют свойства состава и структуры или конструкции продукции, определяющие ее приспособленность к достижению минимальных затрат при производстве, эксплуатации и восстановлении.

7.Показатели транспортабельности характеризуют приспособленность продукции к перемещению в пространстве (транспортировке).

8.Показатели стандартизации и унификации характеризуют насыщенность продукции стандартными, унифицированными и оригинальными составными частями, а также уровень унификации с другими изделиями.

9.Патентно - правовые показатели характеризуют степень обновления технических решений, использованных в продукции, их патентную защиту, а также возможность беспрепятственной реализации продукции в стране и за рубежом.

10.Экологические показатели характеризуют уровень вредных воздействий на окружающую среду.

11.Показатели безопасности характеризуют особенности продукции, обуславливающие при ее использовании безопасность обслуживающего персонала.

12.Интегральный показатель качества является обобщенным показателем эффективности использования продукции, который определяют как соотношение суммарного полезного эффекта от эксплуатации или потребления продукции и суммарных затрат на ее создание и эксплуатацию или потребление.

Основные и производные единицы СИ. Международная система единиц в нашей стране введенная в действие ГОСТ 8.147-81 (СТ СЭВ 1052-78) “ГСИ. Единицы физических величин”.

Метр- длина дороги, проходимого светом в вакууме за интервал времени

1/299 792 458 s.

10