5. 1 Метрология

1. Задачи и основные положения метрологии

Основными задачами метрологии, как науки об измерениях, являются:

• установление единиц измерения и их воспроизведение в виде эталона;

• разработка методик измерений;

• оценка точности измерений и устранение причин, снижающих точность;

• обеспечение единства измерений и единообразия измерительных средств.

Измерение есть процесс нахождения значения физической величины опытным путем с помощью технического средства. Измерением устанавливают, сколько единиц измерения 1(х) содержится в измеряемой физической величине х, т.е.

х = n1(х), (1.1)

где n – количество единиц измерения 1(х) в физической величине.

Физической величиной называют свойство физического объекта, которое является общим в качественном отношении для других аналогичных объектов, но отличается количественной мерой.

Физические величины – длина, сила тока, площадь и т.д. Единица измерения – величина, которой присвоено числовое значение, равное единице.

Целью каждого измерения является нахождение истинного значения х_ист физической величины, но из-за неизбежных погрешностей результат измерения х отличен от этого значения, т.е.

х_ист = х  х, (1.2)

где х – диапазон значений, в пределах которого с принятой вероятностью может находиться истинное значение величины. Чем меньше этот диапазон, тем точнее измерение.

Одной из важнейших задач метрологии является обеспечение единства измерений и единообразия измерительных средств. Единство измерений означает такое состояние измерений, при котором результаты измерений выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений с заданной вероятностью находятся в известных пределах. Все измерительные средства должны быть проградуированы в узаконенных единицах и их метрологические характеристики соответствовать установленным нормам (единообразие измерительных средств).

Учитывая чрезвычайную важность метрологических работ для обеспечения качества продукции, снижения затрат (10% общих затрат составляют затраты на выполнение измерений, а в электронной, радиотехнической и химической промышленности эта доля возрастает до 5060%), недопущения брака, единство измерений устанавливается на государственном уровне: в стране создана Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ).

6. 1.2 Государственная система обеспечения единства измерений гси

Правовой основой метрологической деятельности является Закон РФ от 27 апреля 1993 г. «Об обеспечении единства измерений». Закон устанавливает следующие основные понятия и их определения (на базе официальной терминологии Международной организации законодательной метрологии — МОЗМ):

• единство измерений (см. выше);

• средства измерении (СИ) — технические устройства, предназначенные для измерения;

• эталон единицы величины — СИ, предназначенное для хранения и воспроизведения единицы величины (либо ее кратных или дольных значений) с целью передачи размера другим СИ данной величины;

• государственный эталон единицы величины — эталон, признанный в качестве исходного на территории РФ решением уполномоченного на то государственного органа;

• нормативные документы по обеспечению единства измерений: государственные стандарты (например, ГОСТ 8.001÷8.098), международные (региональные) стандарты, применяемые в установленном порядке, правила, положения, инструкции и рекомендации;

• метрологическая служба — совокупность субъектов деятельности и видов работ для обеспечения единства измерений;

• метрологический контроль и надзор — деятельность, осуществляемая органом Государственной метрологической службы (ГМС) или метрологической службой предприятий (юридических лиц) в целях проверки соблюдения установленных метрологических правил и норм;

• поверка средств измерений — совокупность работ, выполняемых органами ГМС (или другими уполномоченными органами и организациями) с целью определения соответствия СИ установленным техническим требованиям;

• калибровка средств измерений — работы, аналогичные поверке СИ, но осуществляемые для средств измерений, не подлежащих госконтролю и госнадзору.

В состав Государственной метрологической службы входят государственные научные метрологические центры, научно-исследовательский институт метрологии и около ста центров метрологии и стандартизации.

Государственной метрологической службой (ГМС) руководит Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Имеются также отраслевые и федеральные метрологические службы, а также метрологические службы предприятий, организаций, учреждений, являющихся юридическими лицами.

ГМС осуществляет государственный контроль и надзор в области метрологии и измерений. Госконтроль включает: утверждение типа измерения, поверку СИ, лицензирование деятельности юридических или физических лиц по изготовлению и ремонту СИ.

Госнадзор осуществляется за количеством товара при торговых операция, при расфасовке и продаже, за выпуском, состоянием и применением СИ, за аттестованными методиками измерений, эталонами, за соблюдением правил измерений.

Единство измерений обеспечивается передачей единиц измерений от государственного эталона к рабочим средствам измерения в соответствии с поверочной схемой и периодической поверкой СИ.

Поверочная схема — утвержденный в установленном порядке документ, регламентирующий средства, методы и точность передачи размера единицы физической величины от эталона или исходного образцового средства измерения рабочим средствам.

Поверочные схемы разрабатываются для каждого типа физических величин и разделяются на государственные, ведомственные (разрабатываются органами ведомственной метрологической службы) и локальные (для предприятий, имеющих право поверки СИ).

Например, передача единицы длины (поверка СИ) происходит по (примерной) следующей схеме:

Гос. эталон метра

↓(↑)

Рабочий эталон длины

↓(↑)

Образцовые меры высшего 1-го разряда

↓(↑)

Образцовые меры (приборы) II-V разрядов

↓(↑)

Рабочие средства измерения

На каждой ступени передачи размеров точность понижается в 1,6÷3 раза. В обратном порядке происходит поверка СИ. Образцовыми называют средства измерения, предназначенные только для передачи размера (и поверки СИ низких ступеней) по поверочной схеме. На основании результатов поверки СИ принимается решение (и выдается документ о поверке) о возможности использования данного средства.

Основной ГСИ является эталонная база РФ, которая включает 1176 государственных первичных и специальных эталонов.

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии руководит также деятельностью следующих служб:

1. Государственной службой времени, частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ);

2. Государственной службой стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО);

3. Государственной службой стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД).

К основным видам метрологической деятельности кроме поверки и испытания измерительных средств относят также метрологическое обеспечение производства. На промышленных предприятиях, где и осуществляется основное использование СИ, организация метрологического обеспечения производства возлагается на метрологическую службу (МС) предприятия, организации, учреждения. Метрологическое обеспечение предприятий включает:

• анализ состояния измерений;

• установление номенклатуры измеряемых величин и использование СИ соответствующей точности;

• проведение поверки и калибровки СИ;

• разработку методик измерения;

• метрологическую экспертизу конструкторской и технологической документации;

• использование государственных, отраслевых, производственных нормативных документов;

• аккредитацию на право поверки;

• проведение метрологического надзора.

Право поверки измерительной техники предприятия может быть предоставлено, кроме государственных служб, аккредитованным службам юридических лиц. Для аккредитации назначается комиссия из представителей НИИ по данному виду измерений и представителя центра стандартизации и метрологии, которая проверяет условия работы образцовых приборов, мер, квалификацию персонала и т.д.; проводит контрольные испытания, по результатам которых решается вопрос об аккредитации (компетенция Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии) и выдается сертификат.

Если СИ не подлежит госповерке (перечень таких СИ утверждается Федеральным агентством), то результат контроля называют калибровкой, которая удостоверяется калибровочным знаком или сертификатом о калибровке.

Деятельность МС предприятия оказывает существенное влияние на качество продукции и процессов, поэтому МС является составной частью системы качества предприятия по ИСО 9000.

Порядок и процедуры метрологического обеспечения определяются стандартами организаций (СТО) или (СТП), в которых предусматриваются:

• обеспечение подразделений предприятия контрольно-измерительным и испытательным оборудованием, его учет и регистрация;

• выбор средств измерения, их характеристик и точности;

• аттестация СИ, калибровка и надзор за состоянием;

• ремонт СИ;

• документирование результатов аттестации, поверки, контроля и ремонта;

• порядок и условия выдачи, эксплуатации и хранения СИ.

Административную ответственность за нарушение правил законодательной метрологии несут руководители и должностные лица, по вине которых допущены нарушения. Взыскания налагаются в виде штрафа. Основанием для взыскания являются: несоблюдение правил метрологии при продаже и расфасовке товара, несоблюдение правил поверки СИ, воспрепятствование проведению метрологического контроля и надзора уполномоченными органами (инспекторами ГМС).

Уголовная ответственность (в виде крупных штрафов и других экономических санкций, лишение свободы) наступает в случае применения непроверенных или непригодных СИ в розничной торговле, сферах общественного питания, здравоохранения, охраны окружающей среды, обеспечения безопасности.