Реферат/курсовая – метрологическое обеспечение производства.
Российской Федерации;
– обязательная сертификация
продукции и услуг;
– измерения, проводимые
по поручению органов суда, прокуратуры,
арбитражного суда, государственных
органов управления Российской
Федерации;
– регистрация национальных
и международных рекордов.
Государственный надзор за обеспечением единства
измерений осуществляют государственные
инспекторы, права и обязанности которых
также определены Законом.
Следует отметить, что
в деятельности по метрологическому
обеспечению участвуют не только
метрологи, т.е. лица или организации, ответственные за единство
измерений, но и каждый специалист: или
как потребитель количественной информации,
в достоверности которой он заинтересован,
или как участник процесса ее получения
и обеспечения достоверности измерений.
Современное состояние метрологического обеспечения
требует высокой квалификации специалистов.
Механическое перенесение зарубежного
опыта в отечественные условия в настоящее
время невозможно и специалистам необходимо
иметь достаточно широкий кругозор, чтобы
творчески подходить к выработке и принятию
решений на основе измерительной информации.
Это касается не только работников производственной
сферы. Знания в области метрологии важны
и для специалистов по реализации продукции,
менеджеров, экономистов, которые должны
использовать достоверную измерительную
информацию в своей деятельности.
1.2. Краткие
сведения из истории развития
метрологии
Метрология как наука
и область практической деятельности
имеет древние корни. На протяжении
развития человеческого общества измерения были основой взаимоотношений людей
между собой, с окружающими предметами,
природой. При этом вырабатывались определенные
представления о размерах, формах, свойствах
предметов и явлений, а также правила и
способы их сопоставления. Раздробленность
территорий и населяющих их народов обуславливала
индивидуальность этих правил и способов.
Поэтому появлялось множество единиц
для измерения одних и тех же величин.
Наименования единиц
и их размеров в давние времена
давались чаще всего в соответствии
с возможностью определения их без специальных устройств,
т.е. ориентировались на те, что были «под
руками и под ногами». В России в качестве
единиц длины были пядь, локоть. Первоначально,
под пядью понимали максимальное расстояние
между концами вытянутых большого и указательного
пальцев взрослого человека. В XYI веке
мерную пядь прировняли к четверти аршина,
а в дальнейшем пядь как мера длины постепенно
вышла из употребления.
Локоть как мера длины
применялась в древние времена
во многих государствах (на Руси, в Вавилоне, Египте и других странах)
и определялась как расстояние по прямой
от локтевого сгиба до конца среднего
пальца вытянутой руки (или большого пальца,
или сжатого кулака). Естественно, размер
локтя был различным.
Одной из основных мер
длины в России долгое время была сажень (упоминается в летописях
начала Х века). Размер ее также был не
постоянен. Применялись: простая сажень,
косая сажень, казенная сажень и др. При
Петре 1 по его Указу русские меры длины
были согласованы с английскими мерами.
Так одна сажень должна была равняться
семи английским футам. В 1835 г. Николай
1 своим «Указом правительствующему Сенату»
утвердил сажень в качестве основной меры
длины в России. В соответствии с этим
Указом за основную единицу массы был
принят образцовый фунт, как кубический
дюйм воды при температуре 13,3 градуса
Реомюра в безвоздушном пространстве
(фунт равнялся 409,51241 грамм).
Кроме перечисленных
мер длины в России использовались
и другие меры длины: аршин (0,7112 м), верста
(в разные времена размер версты
был различным).
Для поддержания единства
установленных мер еще в древние
времена применялись эталонные (образцовые)
меры, которые хранились в Церквях,
т.к. Церкви являлись наиболее надежными
местами для хранения ценных предметов.
В принятом в 1134-1135г. уставе говорилось, что переданные на хранение епископу
меры надлежало «блюсти без пакости, ни
умаливати, ни умноживати и на всякий год
взвешивати». Таким образом, уже в те времена
производилась операция, которая позже
стала называться поверкой.
За умышленно неправильное измерения, обман, связанные с применением
мер, предусматривались строгие наказания
(«казнити близко смерти»).
По мере развития промышленного
производства повышались требования к
применению и хранению мер, стремление
к унификации размеров единиц. Так,
в 1736 г. российский Сенат образовал комиссию
мер и весов. Комиссии предписывалось
разработать эталонные меры, определить
отношения различных мер между собой,
выработать проект Указа по организации
поверочного дела в России. Архивные материалы
свидетельствуют о перспективности замыслов,
которые предполагала реализовать комиссия.
Однако из-за отсутствия средств, эти замыслы
в то время не были реализованы.
В 1841 году в соответствии
с принятым Указом «О системе Российских мер и весов», узаконившим
ряд мер длины, объема и веса, было организовано
при Петербургском монетном дворе Депо
образцовых мер и весов – первое государственное
поверочное учреждение. Основными задачами
Депо являлись: хранение эталонов, составление
таблиц русских и иностранных мер, изготовление
менее точных по сравнению с эталонами
образцовых мер и рассылка последних в
регионы страны. Поверка мер и весов на
местах была вменена в обязанность городским
думам, управам и казенным палатам. Были
организованы «ревизионные группы», включающие
представителей местных властей и купечества,
имеющие право изымать неверные или неклейменые
меры, а владельцев таких мер привлекать
к ответственности. Таким образом, в России
были заложены основы единой государственной
метрологической службы.
В начале ХVIII в. появились книги, в которых содержалось
описание действующей русской метрологической
системы: Л.Ф.Магницкого «Арифметика»
(1703г.), «Роспись полевой книги» (1709г.). Позже,
в 1849 г. была издана первая научно-учебная
книга Ф.И. Петрушевского «Общая метрология»
(в двух частях), по которой учились первые
поколения русских метрологов.
Важным этапом в развитии
русской метрологии явилось подписание
Россией метрической конвенции 20
мая 1875г. В этом же году была создана
Международная организация мер
и весов (МОМВ). Место пребывания этой организации – Франция
(Севр). Ученые России принимали и принимают
активное участие в работе МОМВ. В 1889г.
в Депо образцовых мер и весов поступили
эталоны килограмма и метра.
В 1893 г. в Петербурге на
базе Депо была образована Главная
палата мер и весов, которую возглавлял до 1907г.
великий русский ученый Д.И. Менделеев.
В это время начали проводиться серьезные
метрологические исследования. Д.И. Менделеев
вложил много сил в развитие и совершенствование
поверочного дела; была образована сеть
поверочных палаток, осуществляющих поверку,
клеймение и ремонт мер и весов, контроль
за их правильным применением. В 1900 г. при
Московском окружном пробирном управлении
состоялось открытие Поверочной палатки
торговых мер и весов. Так было положено
начало организации метрологического
института в Москве (в настоящее время
– Всероссийский научно-исследовательский
институт метрологической службы – ВИНИМС).
В годы советской власти
метрология получила дальнейшее развитие.
В 1918г. был принят декрет правительства Российской Федерации «О введении международной
метрической системы мер и весов».
В 1930г. произошло объединение
метрологии и стандартизации. Была
проведена большая работа по изучению
состояния метрологической деятельности.
Опыт, полученный в эти годы, оказался полезным во время Великой Отечественной
войны, когда потребовалось быстрое восстановление
измерительного хозяйства на эвакуированных
предприятиях и приспособление его к задачам
военного производства. После окончания
войны сеть поверочных и метрологических
организаций начала быстро восстанавливаться.
Были созданы новые метрологические институты.
В 1954г. был образован
Комитет стандартов, мер и измерительных
приборов при СМ СССР (в дальнейшем
Госстандарт СССР). После распада
СССР управление метрологической службой России осуществляет Государственный
комитет РФ по стандартизации и метрологии
(Госстандарт России).
В отличие от зарубежных
стран управление метрологической
службой в РФ осуществляется в
рамках единой сферы управления, включающей
и стандартизацию. Однако между этими видами деятельности
существуют различия, которые углубляются
по мере развития рыночных отношений.
Если руководство метрологией и государственный
метрологический надзор сохраняется в
качестве важнейшей функции государственного
управления, то стандартизация, в основу
которой, судя по опыту стран с рыночной
экономикой, положен диктат производителя,
может претерпеть существенные изменения.
1.3. Средства
и методы измерений
Средство измерений (СИ)
представляет собой техническое
устройство, предназначенное для измерений и имеющее
нормированные метрологические характеристики.
К средствам измерений
относятся: меры, измерительные приборы,
измерительные преобразователи, измерительные
установки и измерительные системы.
Мера – это средство измерения, предназначенное для воспроизведения
физической величины заданного размера.
К мерам относят гири, концевые меры длины,
нормальные элементы (меры ЭДС). Меры, воспроизводящие
физическую величину одного размера (например,
гиря, плоскопараллельная концевая мера
длины), называются однозначными. Меры,
воспроизводящие ряд одноименных величин
различного размера (например, линейка
с миллиметровыми делениями), называются
многозначными.
Широкое применение находят
наборы и магазины мер. Указанное
на мере (или приписанное мере) значение величины является
номинальным значением меры. Разность
между номинальным и действительным значениями
меры называется погрешностью меры, которая
является метрологической характеристикой
меры.
Особую категорию средств
измерений составляют стандартные образцы состава и свойств
веществ и материалов. Например, образцы
свойств: образец твердости, образец цвета
и др., и образцы состава: чистые металлы,
образцы марки стали, газовые смеси и др.
Стандартный образец- средство измерений
в виде вещества (материала), состав и свойства
которого установлены при метрологической
аттестации. В последние годы стандартные
образцы нашли широкое применение в метрологической
деятельности и в практике измерений.
Измерительный прибор – средство
измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной
информации в форме, доступной для непосредственного
восприятия наблюдателем. Измерительные
приборы по способу получения результата
измерений подразделяют на показывающие
(аналоговые и цифровые) и регистрирующие
(самопишущие и печатающие). Для измерительных
приборов обязательно должны быть нормированы:
цена деления шкалы, пределы шкалы аналоговых
приборов; выходной код, число его разрядов,
номинальная цена единицы наименьшего
разряда кода для цифровых приборов. Кроме
этих нормируются и другие характеристики,
оказывающие влияние на результат измерения
Измерительный преобразователь- средство
измерения, предназначенное для выработки
сигнала измерительной информации в форме,
удобной для передачи, дальнейшего преобразования,
обработки или хранения. В отличие от измерительного
прибора сигнал на выходе измерительного
преобразователя не может восприниматься
наблюдателем. Измеряемая величина, поступающая
на измерительный преобразователь, называется
входной, преобразованная – выходной. Соотношение,
устанавливающее связь между входной
и выходной величинами, называется функцией
преобразования измерительного преобразователя
и является для него основной метрологической
характеристикой. Функция преобразования
может быть выражена формулой, графиком,
таблицей.
Для категории средств
измерений, охватывающей измерительные
приборы и измерительные преобразователи,
применяют термин «измерительное устройство».
Измерительная установка
– совокупность функционально объединенных
средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных
преобразователей) и вспомогательных
устройств, предназначенных для выработки
сигналов измерительной информации в
форме, удобной для непосредственного
восприятия наблюдателем, и расположенных
в одном месте.
Измерительная система – совокупность
средств измерений (мер, измерительных
приборов, измерительных преобразователей)
и вспомогательных устройств, соединенных
между собой каналами связей, предназначенных
для выработки сигналов измерительной
информации в форме, удобной для автоматической
обработки передачи и (или) использования
в автоматических системах управления.
По метрологическому
назначению средства измерений подразделяют
на два вида: рабочие средства измерений,
которые предназначены для получения
результатов измерений при решении различных
производственных задач; эталоны, которые
предназначены для воспроизведения, хранения
и передачи размеров единиц рабочим средствам
измерений. Государственные и рабочие
эталоны хранят и применяют Государственные
научные метрологические центры. Эталоны
(бывшие образцовые средства измерений)
предназначены только для передачи размеров
единиц, их хранят и применяют органы государственной
метрологической службы и метрологические
службы юридических лиц. Поэтому увязка
рабочих средств измерений с Государственным
эталоном является исключительно метрологической
задачей и выполняют эту задачу аттестованные
в установленном порядке специалисты.
Для получения результата
измерения средства измерений применяются
в соответствии с определенным методом.
Под методом измерений
понимают совокупность приемов использования
принципов и средств измерений.
Принципы измерения определяют совокупность
физических явлений, на которых основаны
измерения. Все методы измерения
поддаются систематизации и обобщению по общим характерным признакам.
Наибольшее распространение получила
метрологическая классификация методов
измерений, в соответствии с которой методы
измерений подразделяются на метод непосредственной
оценки и метод сравнения с мерой.
Метод непосредственной оценки – это такой метод измерений,
при котором значение величины определяют
непосредственно по отсчетному устройству
измерительного прибора прямого действия.
В приборе прямого действия предусмотрено
преобразование сигнала измерительной
информации в одном направлении без применения
обратной связи. Например, измерение температуры
ртутным термометром. Для измерения методом
непосредственной оценки применяют очень
много приборов различных видов: манометры,
амперметры, расходомеры, барометры и
др. Достоинствами этого метода является
быстрота получения результата измерения,
возможность непосредственного наблюдения
за изменениями измеряемой величины. Однако
его точностные возможности ограничены
погрешностями градуировки прибора.
Метод сравнения с
мерой – это такой метод, при котором измеряемую
величину сравнивают с величиной, воспроизводимой
мерой. При этом используют прибор сравнения
– измерительный прибор, предназначенный
для непосредственного сравнения измеряемой
величины с известной. Метод сравнения
с мерой имеет разновидности, которые
часто рассматриваются как самостоятельные
методы измерений: нулевой, дифференциальный
и метод совпадений. Метод сравнения с
мерой точнее метода непосредственной
оценки. Точностные возможности метода
сравнения с мерой определяются в основном
погрешностью изготовления применяемых
мер.
Отличием средства измерений
от других технических устройств
является то, что оно предназначено
для получения измерительной
информации) и имеет нормированные
метрологические характеристики.
Метрологические характеристики (м.х.) средств
измерений – характеристики свойств средств
измерений, оказывающие влияние на результаты
и погрешности измерений. Эти характеристики
называют еще точностными характеристиками
средств измерений. Информация о назначении
и метрологических характеристиках приведена
в документации на средства измерений
(в государственном стандарте, в ТУ, в паспорте
на средство измерения).
Характерной особенностью
измерительной техники является
широкое распространение измерительных
процессов, в которых одновременно участвуют несколько
средств измерений, измеряющих разные
физические величины и основанных на разных
принципах действия. Это вызывает необходимость
нормировать метрологические характеристики
различных средств измерений на единой,
принципиальной основе.
По метрологическим
характеристикам средств измерений
решается ряд задач, важных для обеспечения
единства измерений2:
-определение погрешности
результата измерений (одной из
составляющих погрешности измерений
является погрешность средств измерений),
-выбор средств измерений
по точности по известным условиям
их применения и требуемой
точности измерений (эта задача
является обратной по отношению
к задаче определения погрешности
измерений);
-сравнение средств
измерений различных типов с
учетом условий их применения;
-замена одного средства
измерений на другое – аналогичное;
– оценка погрешности сложных измерительных
систем и др.
Нормированные метрологические
характеристики выражают в форме, удобной
для обоснованного решения перечисленных
выше задач и одновременно достаточно простого
осуществления их контроля при поверке
или калибровке.
При установлении совокупности
нормируемых метрологических характеристик
для средств измерений конкретного
вида необходимо использовать номенклатуру
характеристик, регламентированных ГОСТ 8.009-84 «ГСИ.
Нормируемые метрологические характеристики
средств измерений»3. Например, в ГОСТ 8711-78 «Амперметры и
вольтметры». Общие технические условия
нормируется предел допускаемой основной
погрешности и нормальные условия; пределы
допускаемых дополнительных погрешностей
и рабочие области влияющих величин; предельно
допускаемая вариация и невозвращения
указателя нуля. При поверке или калибровке
эти характеристики подлежат контролю.
В ГОСТ 8.009-84 установлены
общие положения, комплекс метрологических характеристик
средств измерений, и способы их нормирования-
В этом стандарте приведены модели погрешности
измерений в зависимости от свойств средств
измерений, рекомендации по выбору метрологических
характеристик для различных видов средств
измерений и критерии существенности
составляющих погрешности средств измерений.
Положения и рекомендации стандарта могут
быть использованы для оценивания инструментальной
погрешности в реальных условиях применения
средств измерений. ГОСТ 8.009-84 гармонизирован
с международными рекомендациями.
В практике применения средств
измерений широко используется выражение
– класс точности4. Это характеристика, зависящая от способа
выражения пределов допускаемых погрешностей
средств измерений – Впервые «класс точности»
был введен в тридцатые годы применительно
к стрелочным приборам и определял основную
погрешность средств измерений (погрешность
средств измерений в нормальных условиях).
Введение класса точности преследовало
цель классификации средств измерений
по точности. Эта характеристика была
удобной и для приборостроителей, т.к.
позволила четко стандартизировать измерительные
приборы в виде регламентированных рядов
классов точности. Такое представление
в то время было оправдано и характеристикой
«класс точности» можно было руководствоваться
при выборе средств измерений, при ориентировочной
оценки точности измерений и др.
В настоящее время, когда
схемы и конструкции средств
измерений усложнились, а области
применения средств измерений весьма
расширились, на погрешность измерений стали существенно
влиять и другие факторы. В частности,
изменения внешних условий (температура
окружающей среды, механические нагрузки
на средства измерений и т.д.), а также характер
изменения измеряемых величин во времени.
Основная погрешность измерительных приборов
перестала быть действительно основной
составляющей погрешности измерений и
класс точности не позволяет в полной
мере решать практические задачи, перечисленные
выше. Область практического применения
характеристики «класс точности» ограничена
только такими средствами измерений, которые
предназначены для измерения статических
величин. В международной практике «класс
точности» устанавливается только для
небольшой части приборов.
Требования к назначению,
применению и обозначению «классов точности» регламентированы
в ГОСТ 8.401-80 ГСИ. «Классы точности средств
измерений. Основные положения». Этот
стандарт гармонизирован с международными
рекомендациями.
Метрологическое обеспечение
средств измерений зависит от
сферы их использования. Сферы распространения государственного
метрологического контроля и надзора
приведены в Законе РФ «Об обеспечении
единства измерений».
В сферах распространения
государственного метрологического контроля
и надзора используемые типы средств
измерений должны быть утверждены и включены в Государственный
реестр средств измерений, который ведет
Всероссийский научно-исследовательский
институт метрологической службы (ВНИИМС).
На средство измерений утвержденного
типа и на эксплуатационные документы
наносится знак утверждения типа установленной
формы и выдается сертификат. Средства
измерений при эксплуатации должны подвергаться
периодической поверке органами Государственной
метрологической службы или аккредитованны1ми
метрологическими службами юридических
лиц. На поверенное средство измерений
наносится клеймо и выдается свидетельство
установленной формы. Перечни средств
измерений, подлежащих поверке, составляются
метрологическими службами юридических
лиц и направляются в органы Государственной
метрологической службы. При осуществлении
Государственного метрологического надзора
контролируется правильность и полнота
этих перечней, а также состояние и применение
средств измерений.
Средства измерений, применяемые
вне сферы распространения государственного
метрологического контроля и надзора, калибруются метрологической
службой предприятия по эталонам, соподчиненным
государственным эталонам единиц величин.
Метрологические службы юридических лиц
могут быть аккредитованы на право проведения
калибровочных работ органами Государственной
метрологической службы в Российской
системе калибровки (РСК). Порядок аккредитации
на право выполнения калибровочных работ
устанавливается Госстандартом России.
2. Организационная
основа метрологического обеспечения
2.1. Государственная метрологическая
служба
«Метрологическая служба» совокупность
субъектов деятельности и видов работ,
направленных на обеспечение единства
измерений.
В настоящее время
метрологическая служба России состоит
из Государственной метрологической
службы, а также из метрологических служб
органов Государственного управления
и юридических лиц. Единство измерений
этих служб заключается в руководстве
Госстандартом России всей метрологической
деятельностью, в единой основной задаче-
обеспечении единства измерений и единых
нормативных документах по вопросам метрологического
обеспечения, имеющих обязательную силу
на территории РФ.
Государственная метрологическая
служба включает:
– государственные научные метрологические
центры (ГНМЦ);
– органы Государственной метрологической
службы на территориях республик в составе
Российской Федерации, автономной области,
автономных округов, областей, городов
Москвы и Санкт-Петербурга.
В состав Государственной метрологической
службы входит ряд метрологических
научно-исследовательских институтов:
– Всероссийский научно-исследовательский
институт метрологической службы (ВИНИМС,
г. Москва),
– НПО «ВНИИ метрологии имени Д.И.Менделеева»
(ВНИИМ, г. Санкт-Петербург),
– НПО «ВНИИ физико-технических и радиотехнических
измерений» (ВНИИФТРИ, Московская область),
– Сибирский государственный научно-исследовательский
институт метрологии (СНИИМ, г. Новосибирск),
– Уральский научно-исследовательский
институт метрологии (УНИИМ, г. Екатеринбург),
– Всероссийский научно-исследовательский
институт расходометрии (ВНИИР, г. Казань),
– Восточно-сибирский научно-исследовательский
институт физико-технических и радиотехнических
измерений (ВС ВНИИФТРИ, г. Иркутск).
Государственные научные
метрологические центры несут ответственность
за создание, совершенствование, хранение
и применение государственных эталонов,
а также за разработку нормативных
документов по обеспечению единства
измерений. Научные центры являются
хранителями государственных эталонов,
проводят исследования в области теории
измерений, принципов и методов высокоточных
измерений, разработки научно-методических
основ совершенствования Российской системы
измерений.
Органами Государственной
метрологической службы являются центры стандартизации,
метрологии и сертификации – ЦСМиС (их
более 100), расположенные по всей территории
России. В Москве расположен Российский
центр испытаний и сертификации (РОСТЕСТ-Москва),
в Санкт-Петербурге (Тест-С-Петербург).
Органы Государственной службы проводят
работы по поверке и калибровке средств
измерений, осуществляют Государственный
метрологический контроль и надзор за
обеспечением единства измерений.
Обеспечением единства
измерений заняты и другие Государственные
службы: Государственная служба времени и частоты
и определения параметров Земли (ГСВЧ),
Государственная служба стандартных образцов
состава и свойств веществ и материалов
(ГССО), Государственная служба стандартных
справочных данных о физических константах
и свойствах веществ и материалов (ГСССД).
Госстандарт России осуществляет руководство
этими службами и координацию их деятельностью.
ГСВЧ обеспечивает межрегиональную
и межотраслевую координацию
работ по обеспечению единства измерений
времени, частоты и определения
параметров вращения Земли; обеспечивает
воспроизведение, хранение и передачу
размеров единиц времени и частоты, шкал
атомного, всемирного и координированного
времени, координат полюсов Земли.
ГССО организует создание
и использование стандартных
образцов состава и свойств веществ и материалов (металлов
и сплавов, медицинских препаратов, минерального
сырья, почв и др.). Служба также обеспечивает
разработку средств сопоставления характеристик
стандартных образцов с характеристиками
веществ и материалов, которые производятся
промышленными, сельскохозяйственными
и другими предприятиями для их идентификации
или контроля.
ГСССД занимается созданием
достоверных характеристик физических
констант, свойств веществ и материалов,
минерального сырья и
и т.д……………..
