Виды и методы измерений

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Измерение, испытание и контроль. Основные понятия и определения

Основные понятия и определения приведены в РМГ 29-99 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения».

Измерение - это нахождение значения величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Это процесс получения информации, т.е. познавательный процесс. Другая особенность измерений состоит в проведении операции сравнения неизвестной величины с ее единицей измерения. Кроме того, необходимо получить результат измерения в виде числа.

Величина - это характеристика одного из свойств объекта или системы, явления, процесса. Говоря о физической величине, подчеркивается то, что, мы имеем дело при измерениях с материальными объектами. Примерами физических величин являются масса, температура, скорость и др. Измерению подвергаются и нефизические величины: стоимость, показатели таланта, красоты, мастерства и т.д.

Качественной характеристикой измеряемой величины является размерность. Она отражает ее связь с другими величинами. В гуманитарных науках, искусстве, спорте теория размерностей не находит применения. В технических науках методами теории размерностей удается получать важные результаты, т.к. размерность левой и правой части уравнения должна совпадать.

Количественной характеристикой измеряемой величины служит ее размер. Получение информации о размере физической или нефизической величины является содержанием любого измерения.

Для количественного выражения однородных величин введено понятие единица величины - это величина, размеру которой по определению присвоено числовое значение равное 1.

метрология измерение стандартизация

Для представления результата измерений используется значение величины - оценка размера величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц измерения. Например, m = 10 кг, где 10 - это значение.

Отсюда можно записать основное уравнение измерения:

Q = a [q],

где Q - измеряемая величина; [q] - единица измеряемой величины; a - числовое значение измеряемой величины. Правая часть уравнения - величина известного размера, которая воспроизводится, как правило, с помощью некоего устройства.

Истинное значение физической величины - значение, которое идеальным образом отражает в качественном и количественном отношениях соответствующую физическую величину.

Истинное значение неизвестно. Оно может быть получено только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений. Данное понятие используется как теоретическая основа.

На практике вместо истинного значения используют действительное значение измеряемой величины. Действительное значение физической величины - значение, найденное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что для поставленной задачи может его заменить.

Метод - способ исследования природы. Существует понятие методика. Методика - это совокупность таких способов. Метод является составной частью методики, которая может содержать много различных по своей сути методов.

Метод измерения - это прием (или их совокупность) сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

Принцип измерения - физический эффект или явление, положенное в основу того или иного средства измерений.

Средство измерений - это техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики.

Под метрологическими характеристиками понимают такие свойства средств измерений, которые позволяют судить об их пригодности для измерений определенной физической величины в заданном диапазоне ее значений и заданной точностью. Принципиальное отличие средств измерений от других технических средств, используемых при измерениях, состоит в том, что погрешность, с которой они выполняют свои функции, лимитирована.

При контроле результаты измерения сравнивают с заданной нормой и устанавливают их соответствие.

При испытаниях проводится практическая проверка исследуемых объектов на соответствие с заданным свойством.

2. Измерительные шкалы: наименования, порядка, интервалов, отношений

Измерительная шкала - это последовательность значений, которая получена в соответствии с некоторыми правилами, для ряда одноименных величин различного размера.

Существует несколько шкал - наименований, порядка, интервалов, отношений. С каждой новой шкалой увеличивается ее мощность:

· качественные измерения сменяются количественными;

· возрастают возможности оценки объектов и применения математических операций.

При этом более мощные шкалы обладают возможностями менее мощных, что связывает их в единую систему.

Шкала наименований (классификационная шкала)

Это самая простая из всех шкал. В ней числа выполняют роль ярлыков и служат для обнаружения и различения изучаемых объектов.

Пример - нумерация игроков спортивной команды.

Номер	Имя
30	Иванов
35	Петров
39	Сидоров

Шкала порядка (ранговая шкала)

Шкала порядка позволяет не только установить факт равенства или неравенства объектов, но и определить характер неравенства в виде: «больше - меньше», «лучше - хуже».

Пример - спортивная таблица.

Место	Команда
1	Спартак
2	Динамо
3	ЦСКА

Из таблицы ясно, какая из команд сильнее, а какая слабее. Но насколько сильнее или слабее, сказать нельзя: 2-я команда может быть почти равна 1-й, а может быть существенно слабее ее, и быть почти одинаковой с 3-й.

Места, занимаемые в шкале порядка, называются рангами, а сама шкала также называется ранговой.

Шкала интервалов

Это такая шкала, в которой числа не только упорядочены по рангам, но и разделены интервалами. Т.е. данная шкала дает ответ на вопрос «на сколько больше?». Особенность шкалы в том, что нулевая точка выбирается в ней произвольно.

Примеры

· календарное время (начало летоисчисления в разных календарях устанавливалось по своим причинам);

· температурная шкала Цельсия (нулевое значение температуры в этой шкале условное, т.к. не означает отсутствия измеряемого свойства - теплового движения молекул).

В рамках данной шкалы нельзя утверждать, что одно значение измеренной величины во столько-то раз больше или меньше другого.

Пример

Если температура повысилась с 10 до 20 градусов по Цельсию, то нельзя сказать, что стало в 2 раза теплее.

Шкала отношений

Эта шкала отличается от шкалы интервалов только тем, что в ней строго определено положение нулевой точки, которому соответствует полное отсутствие измеряемого свойства. Т.е. данная шкала дает ответ на вопрос «во сколько раз больше?».

Примеры

Шкала массы, длины, температурная шкала Кельвина.

Сравнительный анализ измерительных шкал

Шкала	Основные операции	Допустимые мат. процедуры	Примеры
Наименований	Установление равенства	Число случаев, мода	Нумерация спортсменов в команде
Порядка	Установление соотношений «больше» или «меньше»	Медиана, ранговая корреляция	Место, занятое на соревнованиях
Интервалов	Установление соотношений насколько «больше» или «меньше»	Все методы кроме определения отношений	Календарные даты
Отношений	Установление соотношений во сколько раз «больше» или «меньше»	Все методы	Длина, сила, масса



3. Средства измерений. Классификация, основные характеристики

Средство измерений (СИ) - это техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики - это свойства, которые позволяют судить о пригодности для измерений определенной величины с заданной точностью. Принципиальное отличие СИ от других технических средств, состоит в том, что погрешность, с которой они выполняют свои функции, лимитирована.

Классификация средств измерений

1 По характеру участия в процессе измерения

1.1 Мера - это СИ, предназначенное для воспроизведения физической величины. Выделяют меры:

· однозначные (воспроизводят одно значение, например, гиря);

· многозначные (воспроизводят несколько значений, например линейка);

· наборы (набор гирь);

· магазины (набор мер, объединенных конструктивно, например магазин сопротивлений).

1.2 Измерительный преобразователь - СИ, предназначенное для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, индикации или передачи.

1.3 Датчик - конструктивно обособленный первичный измерительный преобразователь.

1.4 Измерительный прибор - СИ, предназначенное для получения измеряемой величины в установленном диапазоне (имеет устройство индикации).

1.5 Измерительная система - совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, компьютеров и других технических средств.

1.6 Стандартный образец - это образец вещества или материала с установленными значениями одной или более величин, характеризующими свойство или состав этого вещества (материала). Различают:

· стандартные образцы свойств: плотности, упругости, вязкости веществ;

· стандартные образцы составов: сплавов, оксидов, кислот и т.д.

2 По метрологическому назначению

2.1 Рабочее средство измерений - это СИ, предназначенное для проведения технических измерений. Различают:

· лабораторные, используемые при научных исследованиях, в медицине и др.;

· производственные, используемые для контроля технологических процессов, качества продукции и др.;

· полевые, используемые при эксплуатации технических устройств: самолеты, автомобили, суда и др.

2.2 Эталоны - это высокоточные СИ, которые используются для проведения метрологических измерений.

3 По степени автоматизации

3.1 Автоматическое - это СИ, производящее без непосредственного участия человека измерения и все операции, связанные с обработкой результатов измерений, их регистрацией или выработкой управляющего сигнала.

3.2 Автоматизированное - это СИ, производящее в автоматическом режиме одну или часть измерительных операций.

4 По характеру участия в процессе измерения

4.1 Основное - это СИ величины, значение которой необходимо получить в соответствии с задачей.

4.2 Вспомогательное - это СИ величины, влияние которой на основное СИ или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений.

Примечание

При проведении измерений нередко необходимо контролировать значения так называемых влияющих величин: температуры, влажности, давления и т.д.

Метрологические характеристики средств измерений определяет ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений». К основным таким характеристикам можно отнести:

1 Погрешность - разность между показанием СИ и истинным (действительным) значением измеряемой величины. Классификация составляющих погрешности.

а) По характеру проявления: систематическая и случайная.

Систематическая - составляющая, принимаемая постоянной при повторных измерениях (из-за неточной установки нуля). Случайная - составляющая, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях (помехи).

б) По способу выражения: абсолютная, относительная и приведенная.

Абсолютная - погрешность, выраженная в единицах измеряемой величины

,

где: x_изм - измеренное значение, x_д - действительное значение.

Относительная - погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности к результату измерений или к действительному значению измеряемой величины

.

Приведенная - относительная погрешность, в которой абсолютная погрешность отнесена к нормирующему значению. За нормирующее значение принимают верхний предел измерений или диапазон.

в) По отношению к условиям применения: основная и дополнительная.

Основная - погрешность СИ, определяемая в нормальных условиях (определенных в паспорте к СИ) его применения. Дополнительная - возникает из-за отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального значения.

г) По отношению к изменяемости измеряемой величины: статическая и динамическая.

Статическая - погрешность СИ, применяемого при измерении физической величины, принимаемой за неизменную. Динамическая - возникает дополнительно и обусловлена несоответствием реакции СИ на скорость изменения сигнала.

2 Класс точности - характеристика СИ, выражаемая пределами его допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Класс точности обозначается числом и дает возможность судить о том, в каких пределах находится общая погрешность СИ.

3 Диапазон измерений - диапазон значений измеряемой величины и др.

4. Классификация видов измерений

1 По измеряемой величине

Является наиболее громоздкой, поскольку насчитывается около 2 тыс. только физических величин. Выделяют: области, виды и отрасли.

Области измерений - это измерения групп величин:

· пространства и времени;

· электрических и др.

Виды измерений определяются непосредственно измеряемыми величинами. Примеры:

· измерения скорости;

· энергии и др.

Отраслями - это подмножества измерений, которые получаются в результате разделения вида измерений по диапазонам значений величин.

Примеры:

· температуры высокие и сверхвысокие - более 3000 К;

· температуры средние - 273…3000 К;

· температуры низкие и сверхнизкие - менее 273 К.

2 По отношению к изменению измеряемой величины

Делят на статические и динамические.

Статическое измерение - измерение величины, которая считается неизменной на протяжении времени измерения.

Пример - измерение массы на весах.

Динамическое измерение - измерение изменяющейся по размеру величины.

Пример - измерение напряжения электрической сети.

3 По количеству измерительных наблюдений

Выделяют: однократные и многократные.

Однократное - измерение, выполняемое не более 3-х раз.

Многократное - измерение, выполняемое более 3-х раз. Результаты могут быть обработаны по правилам математической статистики, где результат измерения - среднее значение.

4 По метрологическому назначению

Выделяют метрологические, лабораторные и технические измерения.

Метрологические - измерения, проводимые для поддержания системы обеспечения единства измерений.

Лабораторные - измерения, проводимые с научной целью.

Технические - измерения, проводимые в массовом порядке.

5 По характеристике точности результатов измерений

Выделяют равноточные и неравноточные измерения.

Равноточные - измерения, выполненные одинаковыми по точности средствами измерений и в одних и тех же условиях.

Неравноточные - измерения, выполненные различающимися по точности средствами измерений и (или) в разных условиях.

6 По приему получения результатов измерений

Выделяют прямые, косвенные, совместные и совокупные.

Прямое - измерение, при котором искомое значение получают непосредственно из опытных данных.

Пример - измерение массы на весах.

Косвенное - измерение, где искомое значение получают на основании результатов прямых измерений других величин, которые функционально связаны с искомой.

Пример - определение объема тары по результатам прямых измерений длины, ширины и высоты.

Совокупные - это прямые измерения различных сочетаний одноименных величин, при которых искомые значения находят, решая систему уравнений.

Пример

Имеем весы с диапазоном измерений 12-15 кг и 4 гири, у каждой из которых масса находится в пределах 4.0-4.5 кг. Измерив суммарные массы различных сочетаний гирь, составим систему уравнений:

М₁ + М₂ + М₃ =12.4

М₁ + М₃ + М₄ =12.8

М₂ + М₃ + М₄ =12.9

М₁ + М₂ + М₄ =12.6

М₁ = 4.0 кг; М₂ = 4.1 кг; М₃ = 4.З кг; М₄ = 4.5 кг.

Совместные - измерения 2-х или более неодноименных величин для определения зависимости между ними.

Пример

Зависимость между оценками за домашнее задание и экзамен.

5. Классификация методов измерений

Метод (от греческого methodos - путь исследования) - совокупность приемов и операций практического и теоретического освоения действительности.

Метод измерения - совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с принципом измерения.

Классификация методов измерений

1 Физический принцип, положенный в основу измерения (электрические, магнитные и др.).

2 Режим взаимодействия средства измерений с объектом (статические и динамические, контактные и бесконтактные).

3 Вид применяемых средств измерений (аналоговые и цифровые).

4 Организация сравнения измеряемой величины с единицей измерения.

Метод непосредственной оценки

Метод, при котором значение искомой величины определяют непосредственно по индикатору средства измерения.

Пример - измерение массы на весах с индикатором.

Методы сравнения с мерой

Методы, в которых измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

Мера - средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины одного или нескольких размеров с необходимой точностью.

Дифференциальный

Метод, в котором на средство измерений воздействует разность измеряемой и известной величины, воспроизводимой мерой. При этом величины незначительно отличаются друг от друга.

Пример

Допустим, что необходимо измерить напряжение некоторого источника, значение которого составляет порядка U_x ? 0,95 В. Имеются вольтметры V1 и V2 с пределами измерений 1,0 В и 0,1 В соответственно. Приведенная погрешность обоих СИ составляет 1%. Также в наличии есть образцовая мера напряжения U_m ? 1,0 В, погрешность которой мала. Рассмотрим 2 варианта измерения напряжения неизвестного источника.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вариант 1 - используем вольтметр V1. Если измерить напряжение U_x непосредственно этим вольтметром, то получим результат с абсолютной погрешностью равной 1 % от 1,0 В, т.е. - 0,01 В (см. левую часть рисунка).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вариант 2 - используем вольтметр V2 и меру U_m. Если измерить разность напряжений вольтметром V2 (соединить источник и меру встречно), то абсолютная погрешность результата измерений будет равна 1 % от 0,1 В, т.е. - 0,001 В (см. правую часть рисунка). Таким образом, удается уменьшить погрешность результата измерений в 10 раз.

Нулевой

При использовании нулевого метода результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на устройство сравнения доводят до нуля, например.

Пример - измерение массы на весах с чашками.

Замещения

Метод замещения - это метод, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением. Причем сравнение с мерой производится разновременно. Наиболее известным методом этой группы является способ Борда - взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов.

Шаг 1. На одну из чашек помещают измеряемую массу m_x и весы уравновешивают гирями.

Шаг 2. На той же чашке весов вместо измеряемой массы размещается известная масса m_о (мера, гиря) и весы уравновешиваются гирями вновь.

Шаг 3. К значению меры следует прибавить величину, на которую изменилось показание весов на первом и втором шагах, получим

.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таким образом, удается повысить точность измерений за счет отсутствия погрешности из-за неточности гирь и несимметричности плеч весов, ведь положение равновесия на рычажных весах характеризуется выражением (рисунок):

,

где m_x, m_г - значения массы взвешиваемого тела и гирь; L₁, L₂ - длины плеч рычагов весов.

6. Эталоны. Классификация, требования

Эталон - это высокоточное средство измерений (СИ), предназначенное для воспроизведения и сравнения некоторой физической величины. Он должен отвечать 3 основным требованиям:

· неизменность (способность удерживать размер единицы в течение заданного интервала времени);

· воспроизводимость (воспроизведение единицы с наименьшей погрешностью);

· сличаемость (способность не претерпевать изменений и не вносить каких-либо искажений при проведении сравнения единиц).

Наивысшей в стране точностью обладает набор технических средств, называемый государственный первичный эталон. Согласно ФЗ «Об обеспечении единства измерений» все первичные эталоны находятся в государственной собственности, что позволяет говорить о ГСИ - государственной системе измерений. Реестр государственных эталонов РФ насчитывает порядка 150 штук.

Передача размера единицы - это процедура сличения результатов измерений одной и той же величины двумя различными СИ. Причем, как правило, одно из СИ значительно более точное, поэтому оно как бы передает свой размер менее точному.

При передаче размера единиц прибегают к многоступенчатой схеме. Во главе нее находится государственный первичный эталон, ниже располагаются менее точные (вторичные) эталоны. Различают:

Размещено на http://www.allbest.ru/

· эталоны-свидетели, предназначенные для

· проверки сохранности и неизменности государственного первичного эталона, его замены в случае порчи или утраты;

· эталоны-копии, используемые для передачи размера единицы другим эталонам;

· эталоны различных разрядов (рабочие эталоны), от которых размер передается рабочим средствам измерения.

Внизу схемы располагается группа рабочих СИ, которые используются в массовом порядке в повседневной жизни.

Поверочная схема - это документ, который устанавливает соподчинение СИ, участвующих в передаче размера единицы, с указанием методов и погрешности. Различают государственные и локальные схемы.

Государственная схема регламентирует передачу размера единицы всем СИ в стране. Во главе этой схемы находится государственный первичный эталон. Локальная схема распространяется на проверку СИ, организуемой метрологической службой министерств (ведомств) или юридических лиц.

Поверочная схема состоит из чертежа и текстовой части, содержащей пояснения. На чертеже должны быть указаны:

· наименования СИ и методов поверки;

· номинальные значения или диапазоны физических величин;

· допускаемые значения погрешностей используемых средств и методов.

Чертеж состоит из полей, расположенных друг под другом и разделенных штриховыми линиями. Поля могут иметь наименования «Эталоны», «Рабочие средства измерений» и др. Число полей зависит от структуры схемы, а их наименования указывают в левой части чертежа, отделенной вертикальной сплошной линией.

Пример компоновки элементов государственной поверочной схемы.

1 - государственный первичный эталон;

2 - метод передачи размера единицы;

3 - эталон-копия;

4 - рабочий эталон;

5 - рабочие СИ.

7. Государственное регулирование в области обеспечения единства измерений

Метрологическая деятельность направлена на обеспечение единства измерений. Это состояние измерений, при котором:

· результаты выражены в допущенных к применению в РФ единицах (международная система единиц SI);

· показатели точности (погрешности) измерений не выходят за установленные границы (погрешности указываются в технической документации средств измерений).

Система единства измерений:

· обеспечивает возможность корректного объединения и сопоставления всех результатов измерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений;

· достигается за счет воспроизведения величин с помощью эталонов (высокоточных средств измерений) и процедуры, носящей название «передача размера единицы величины».

Единство измерений регламентируется ФЗ РФ «Об обеспечении единства измерений» № 102-ФЗ от 26 июня 2008 г. Работы по его обеспечению возложены на сеть организаций, объединенных понятием «метрологическая служба», где различают государственную и службы юридических и физических лиц.

Государственное регулирование в области обеспечения единства измерений распространяется на следующие виды деятельности.

1 Поверка - это совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям. Она носит обязательный, характер и проводится в отношении средств измерений, которые применяются в установленных ФЗ «Об обеспечении единства измерений» сферах (всего 17):

2 Калибровка - это совокупность операций, выполняемых в целях определения действительных значений метрологических характеристик средств измерений. В ФЗ «Об обеспечении единства измерений» подчеркивается ее добровольный характер, т.е. средства измерений, не предназначенные для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений (17 перечисленных сфер), могут в добровольном порядке ей подвергаться.

3 Утверждение типа средств измерений - это документально оформленное в установленном порядке решение о признании соответствия типа средств измерений метрологическим и техническим требованиям (характеристикам) на основании результатов его испытаний.

Тип средств измерений - это совокупность средств измерений, предназначенных для измерений одних и тех же величин, выраженных в одних и тех же единицах величин, основанных на одном и том же принципе действия, имеющих одинаковую конструкцию и изготовленных по одной и той же технической документации.

4 Метрологическая экспертиза - это анализ и оценка правильности установления и соблюдения метрологических требований применительно к некоторому объекту, подвергаемому экспертизе. Обязательная экспертиза проводится над стандартами, продукцией, проектной, конструкторской и технологической документацией.

5 Государственный метрологический надзор - это контрольная деятельность в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, заключающаяся в систематической проверке соблюдения установленных законодательством РФ обязательных метрологических требований. Он осуществляется за:

1) соблюдением обязательных требований к измерениям, единицам величин, эталонам единиц величин, стандартным образцам, средствам измерений при их выпуске из производства, ввозе на территорию РФ, продаже и применении на территории РФ;

2) наличием и соблюдением аттестованных методик измерений (см. ниже);

3) соблюдением обязательных требований к отклонениям количества фасованных товаров в упаковках от заявленного значения.

6 Аттестация методик измерений - это исследование и подтверждение соответствия методик измерений установленным метрологическим требованиям. Измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, должны выполняться по аттестованным методикам измерений.

7 Аккредитация юридических лиц и индивидуальных предпринимателей на выполнение работ и (или) оказание услуг в области обеспечения единства измерений осуществляется в целях официального признания их компетентности в этой области. К указанным работам и услугам относятся:

1) аттестация методик измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений;

2) испытания средств измерений в целях утверждения типа;

3) поверка средств измерений;

4) обязательная метрологическая экспертиза стандартов, продукции, проектной, конструкторской, технологической документации и других объектов, проводимая в случаях, предусмотренных законодательством РФ.

8. Методика выполнения измерений. Порядок разработки и утверждения

Методика выполнения измерений (МВИ) - установленная совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с заданной точностью. Рекомендации по построению и изложению документа на МВИ приведены в ГОСТ 8.563. МВИ - это понятие, объединяющее:

· совокупность средств измерений;

· схему соединения средств измерений с объектом измерений и между собой;

· процедуру проведения измерений;

· алгоритм расчета результатов измерений;

· алгоритм расчета погрешности измерений.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МВИ представляется в виде некоторого документа, который может иметь разный статус (описание, паспорт, стандарт). Процедура разработки МВИ в общем виде показана на рисунке.

Аттестация МВИ - это процедура установления и подтверждения соответствия МВИ предъявляемым к ней метрологическим требованиям. На нее представляют следующие документы:

· исходные требования на разработку МВИ;

· проект документа, регламентирующий МВИ;

· программу и результаты экспериментального или расчетного оценивания характеристик погрешности МВИ.

При положительных результатах аттестации:

· оформляют свидетельство об аттестации;

· МВИ регистрируют в Федеральном реестре МВИ.

МВИ может разрабатываться в виде стандарта в соответствии с положениями Государственной системы стандартизации. В этом случае в ФАТРИМ направляют:

· проект государственного стандарта;

· материалы метрологической экспертизы и (или) аттестации МВИ;

· пояснительную записку к проекту стандарта с приложением результатов апробации МВИ.

В рамках метрологического надзора МВИ проверяют:

· наличие свидетельством об аттестации МВИ;

· наличие регистрационного кода по Федеральному реестру МВИ;

· соответствие информации, указанной в МВИ, о применяемых СИ и других технических средствах, условиях измерений, порядке подготовки и выполнения измерений, обработке и оформления результатов измерений;

· соблюдение требований к процедуре контроля погрешности результатов измерений по МВИ;

· соответствие квалификации операторов, выполняющих измерения, регламентированной в документе МВИ;

· соблюдение требований по обеспечению безопасности труда и экологической безопасности.

9. Государственная система обеспечения единства измерений

Метрологическая деятельность направлена на обеспечение единства измерений. Это состояние измерений, при котором:

· результаты выражены в допущенных к применению в РФ единицах (международная система единиц SI);

· показатели точности (погрешности) измерений не выходят за установленные границы (погрешности указываются в технической документации средств измерений).

Система единства измерений:

· обеспечивает возможность корректного объединения и сопоставления всех результатов измерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений;

· достигается за счет воспроизведения величин с помощью эталонов (высокоточных средств измерений) и процедуры, носящей название «передача размера единицы величины».

Единство измерений регламентируется ФЗ РФ «Об обеспечении единства измерений» № 102-ФЗ от 26 июня 2008 г.

Сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений распространяется на измерения в 17 наиболее важных областях жизнедеятельности (здравоохранение, безопасность, и т.д.), технические регламенты, единицы величин, эталоны единиц величин, средства измерений и стандартные образцы

Деятельность по обеспечению единства измерений осуществляется:

· федеральными органами исполнительной власти;

· Государственными научными метрологическими институтами;

· государственными региональными центрами метрологии;

· Государственной службой времени, частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ) - находится во ВНИИФТРИ;

· Государственной службой стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД) - находится в ФГУП «Стандартинформ», г. Москва;

· Государственной службой стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО) - находится в Уральском НИИ метрологии (УНИИМ);

· метрологическими службами аккредитованных в области обеспечения единства измерений юридических лиц и индивидуальных предпринимателей.

Федеральный орган исполнительной власти в области метрологии - ФАТРИМ (Росстандарт) - www.gost.ru. Его филиалы во всех федеральных округах и областных центрах:

· Сибирское межтерриториальное управление (Революции, 36) - www.sibmtu.ru - (надзор за обеспечением единства измерений), в т.ч. Инспекция по надзору Новосибирской области;

· Новосибирский центр стандартизации, метрологии и сертификации (пр. Дзержинского 2/1) - www.ncsm.ru - (деятельность по обеспечению единства измерений).

Основные научные организации:

· Всероссийский НИИ метрологической службы (ВНИИМС), г. Москва (осуществляет общее научно-методическое руководство и координацию деятельности в области метрологии);

· Всероссийский НИИ метрологии им. Менделеева (ВНИИМ), г. Санкт-Петербург (хранит величины длины, массы, электрического тока, напряжения, давления, механические и теплофизические величины);

· Всероссийский НИИ физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ), Московская область (хранит радиотехнические и магнитные величины, время и частота, акустические величины);

· Сибирский государственный НИИ метрологии (СНИИМ), г. Новосибирск (хранит радиотехнические величины);

· Всероссийский НИИ расходометрии (ВНИИР), г. Казань (хранит эталоны расхода жидкостей);

· Всероссийский НИИ оптико-физических измерений (ВНИИОФИ), г. Москва (хранит оптические величины, проводит измерения параметров лазеров, в том числе для медицинских целей);

· Уральский НИИ метрологии (УНИИМ), г. Екатеринбург (хранит эталон массовой влаги, концентрации веществ).

10. Характеристики качества измерений

Качество измерений - совокупность характеристик (показателей), обуславливающих соответствие выбранных СИ, МВИ, условий измерений и др. требованиям измерительной задачи. Основные показатели качества следующие.

1 Погрешность измерений - отклонение результата измерения от истинного (действительного, принятого опорного) значения измеряемой величины.

Примечания:

1.А Истинное значение величины неизвестно, его применяют только как теоретический идеал.

1.Б На практике используют действительное значение величины - это значение, найденное экспериментальным путем, настолько близкое к истинному значению, что в рамках поставленной задачи может его заменить.

1.В Действительное значение можно найти заранее, применив эталонную базу.

1.Г При отсутствии необходимой базы эталонов за действительное значение принимают среднее значение совокупности результатов измерений. В этом случае ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения» рекомендует использовать термин «принятое опорное значение».

2 Точность измерений - степень близости к нулю общей погрешности результата измерения.

Примечание:

2.А Численно значение точности обратно пропорционально погрешности измерения, например, если относительная погрешность равна 10^-2 или 1%, то точность составит 10².

3 Правильность измерений - степень близости к нулю систематической составляющей погрешности.

Примечания:

3.А Термин введен ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002.

3.Б Систематическая составляющая погрешности - это погрешность, которая остается постоянной при повторных измерениях. Она возникает из-за:

· неточности установки нуля СИ;

· несовершенства используемого метода измерений и др.

4 Прецизионность измерений - степень близости к нулю случайной составляющей погрешности.

Примечания:

4.А Термин введен ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002.

4.Б Случайная составляющая погрешности - это погрешность, изменяющаяся случайно при повторных измерениях. Она возникает из-за:

· ошибок оператора;

· различных кратковременных помех и др.

Следующие 2 характеристики качества измерений применяют, когда рассматривается либо динамика экспериментов, либо эксперименты в различных условиях или лабораториях.

Результат измерений напрямую зависит, в первую очередь, от следующих факторов:

· объекта измерений (правильность других (неизмеряемых) свойств объекта);

· средств измерений;

· методики измерений;

· условий измерений;

· квалификации оператора.

5 Повторяемость (сходимость) измерений

Если все перечисленные факторы в 2-х экспериментах идентичны, то разность результатов в них рассматривается как ошибка повторяемости (сходимости) результатов измерений.

Примечания:

5.А Эксперименты могут проводиться в 2-х разных лабораториях или в одной, но разновременно.

6 Воспроизводимость результатов измерений

Если хотя бы один из перечисленных факторов в 2-х экспериментах различается, то разность результатов в них рассматривается как ошибка воспроизводимости результатов измерений.

Примечание:

6.А Эксперименты также могут проводиться в 2-х разных лабораториях или в одной, но разновременно.

6.Б Если применяются разные методы, то рассчитывается ошибка воспроизводимости из-за методов.

6.В Если применяются разные СИ, то находится ошибка воспроизводимости из-за СИ.

6.Г Можно рассчитывать ошибки воспроизводимости сразу из-за нескольких факторов (методов и СИ).

11. Единицы величин. Классификация, требования

Статья 6 (ФЗ «Об обеспечении единства измерений») - Требования к единицам величин

В РФ применяются единицы величин Международной системы единиц СИ.

Положения «Об единицах величин, допускаемых к применению в РФ», утверждено Постановлением Правительства № 879 от 31.10.2009 г.

Система единиц величин

Выбор единиц величин должен удовлетворять ряду требований.

1 Определяемость - любая единица должна быть однозначно определена через некоторый процесс, явление или через единицы других величин.

Примеры

· сутки - это единица времени, равная времени полного оборота Земли вокруг своей оси;

· килограмм - это единица массы, равная массе платиноиридиевого эталона килограмма;

· 1 метр в 1 секунду - это единица скорости прямолинейного равномерного движения, при котором тело за время, равное 1 секунде, проходит путь, равный 1 метру.

2 Стабильность - единица не должна изменяться с течением времени или под влиянием каких-либо внешних воздействий.

Пример

Если за единицу силы света принять «яркость солнечного освещения первого июля текущего года», то эта единица ежегодно бы изменялась в зависимости от метеоусловий.

3 Локальная независимость - единица не должна изменяться в зависимости от места измерения в пространстве.

Пример

Если в качестве единицы давления избрать его величину на поверхности земли, то в разных точках земной поверхности (в зависимости от высоты над уровнем моря) эта единица будет различаться (чем выше, тем давление меньше).

4 Международная универсальность - исторически сложилось так, что единицы в различных странах были неодинаковы.

Пример

В России и в Англии единицей массы служил фунт. Однако английский был “тяжелее” российского примерно в 1.11 раза.

В XX веке наибольшее распространение в мире получили две системы:

· дюймовая, основными единицами которой являются дюйм (2.54 см), фунт (0.45 кг) и секунда;

· метрическая, в основе которой лежат метр, килограмм и секунда.

Метрическая система используется более чем в 130 странах мира, однако, в силу традиций в Англии, США, Канаде и Австралии наряду с ней применяется дюймовая.

С 1961 г. общепринятой системой единиц физических величин является система СИ (SI - The International System of Units). Эта система состоит из 7 основных единиц, через которые выражаются остальные величины:

· длины - метр (м);

· массы - килограмм (кг);

· времени - секунда (с);

· силы тока - ампер (А);

· термодинамической температуры - кельвин (К);

· единицы количества вещества - моль (моль);

· силы света - кандела (кд).

Единица, образованная на базе основных при помощи формул, называется производной.

Примеры

К числу производных единиц относят квадратный метр, кубический метр, ускорение и др.

Единица, образованная путем умножения основной или производной единицы на целое число, называется кратной.

Пример

1 километр = 10³ метра.

Единица, образованная путем деления основной или производной единицы на целое число, называется дольной.

Пример

1 миллиметр = 10^-3 метра.

К внесистемным относят единицы, которые не входят в число основных и производных, а также единицы, являющиеся кратными или дольными.

Примеры

1 дециметр = 10^-1 м; 1 ангстрем = 10^-10 м; 1 тонна = 10³ кг; 1 центнер = 10² кг; 1 карат = 2 10^-4 кг; 1 год = 3.16 10⁷ с; 1 сутки = 86400 с.

Размещено на Allbest.ru

...