Теоретические основы метрологии Выполнили Аляева А А Бальман

Теоретические основы метрологии Выполнили: Аляева А. А. Бальман Е. В. Балясникова Ю. С. Госпаревич Ю. В.

Определение метрологии Слово «метрология» означает «учение о мерах» . В современном понимании это наука об измерениях, о методах и средствах измерения, обеспечивающих их единство, об исходных единицах, их вещественном воплощении, о соотношениях между ними. Она же занимается установлением прототипов мер, методов хранения и сличения эталонов.

История развития метрологии Потребность в измерениях возникла в незапамятные времена. Измерения являются одним из самых древних занятий в познавательной деятельности человека.

История развития метрологии 1 этап Историю развития метрологии можно разделить на три основных этапа: 1 этап. Древнейшие времена Люди обходились счетом однородных объектов (голов скота, числа воинов), поэтому не было потребности в единицах измерения и средствах измерения.

История развития метрологии 2 этап. Развитие общества Появилась необходимость в количественной оценке различных величин (расстояний, веса, размеров, объемов) и были созданы специальные устройства для такой оценки — средства измерений (часы, весы, меры длины).

История развития метрологии 2 этап ► Для количественной оценки использовали природные (время измерялось в сутках, годах) и антропологические единицы: при измерении длины человек пользовался тем, что всегда было при нем — своими руками и ногами. ► Изречение древних гласит: «Человек — мера всех вещей» . Сохранившиеся названия мер подтверждают это.

История развития метрологии 2 этап ► Древний Египет У египтян главной мерой длины был локоть, который делился на 7 ладоней, а те в свою очередь на 4 пальца. Ладонь — это ширина кисти руки.

История развития метрологии 2 этап Англия Дюйм (по голландски duim — большой палец) — ширина большого пальца руки = 2, 54 см. ► Фут — длина ступни человека = 30, 5 см. Длина фута была уточнена с введением такой единицы длины, как шток — длина ступней 16 человек, выходящих из храма от заутрени в воскресенье. Деля длину штока на 16 равных частей, получали среднюю длину ступни. ►

История развития метрологии 2 этап ► Древняя Русь Вершок — длина двух суставов указательного пальца = 4, 5 см. ► Пядь — расстояние между разведенными большим и указательным пальцами руки = 19 см. ► Локоть (или по-персидски арш), т. е. аршин — расстояние от локтевого сустава до конца среднего пальца вытянутой руки = 72 см. ► Сажень — размах вытянутых рук человека = 152 см. ► Верста = 1066, 78 м. ►

История развития метрологии 3 этап. Развитие метрологии как науки Важнейшим метрологическим документом в России является Двинская грамота Ивана Грозного (1550 г. ). В ней регламентированы правила хранения и передачи размера новой меры сыпучих веществ - осьмины. ► В 1842 г. на территории Петропавловской крепости в Санкт-Петербурге открылось первое метрологическое учреждение России — Депо образцовых мер и весов. ►

История развития метрологии 3 этап ►В 1875 г. была подписана Метрическая конвенция, как основа международного сотрудничества подписавших ее стран. Было создано Международное бюро мер и весов (МБМВ), находящееся в г. Севре близ Парижа, им руководил Международный комитет мер и весов (МКМВ). ( ► С 1918 по 1927 г происходило внедрение метрической системы в России.

История развития метрологии 3 этап ► После Великой Отечественной войны метрологической работой в нашей стране стал руководить Государственный комитет по стандартам (Госстандарт). (

История развития метрологии 3 этап В СССР было создано 3 крупнейших метрологических центра: ► Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. Менделеева (ВНИИМ) — высшее научное учреждение страны. ► Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ) — ( был создан в 1955 г. под Москвой. ► Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы (ВНИИМС) ( — головная организация в области прикладной и законодательной метрологии.

История развития метрологии 3 этап ►В 1956 г в Париже была образована Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ). ( ► В 1960 г. Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) приняла Международную систему единиц ФВ — систему СИ. ► Сегодня метрическая система узаконена более чем в 124 странах мира.

Цели и задачи метрологии, стандартизации и сертификации Метрология, стандартизация, сертификация являются главными инструментами обеспечения качества продукции, работ и услуг – важного аспекта коммерческой деятельности.

Цели и задачи метрологии Метрология – это учение об измерениях, способах обеспечения их единства и путях приобретения нужной точности. Ключевое положение метрологии – измерение. Согласно ГОСТ 16263– 70 измерение – это нахождение значения физической величины с помощью специальных технических средств опытным путем.

Задачи метрологии разработка общей теории измерений; ► разработка путей измерений, а также методов установления точности и верности измерений; ► обеспечение целостности измерений; ► определение единиц физических величин. ►

Цели и задачи стандартизации Стандартизация – деятельность, которая устремлена на определение и разработку требований, норм и правил, гарантирующая право потребителя на покупку товаров за устраивающую его цену, должного качества, а также право на благоустроенность и безопасность труда.

Задачи стандартизации Единой задачей стандартизации является охрана интересов потребителей в вопросах качества услуг и продукции.

Цели стандартизации безвредность работ, услуг и продукции для жизни и здоровья человека, а также для окружающей среды; ► безопасность различных предприятий, организаций и других объектов с учетом возможности возникновения чрезвычайных ситуаций; ► обеспечение возможности замены продукции, а также ее технической и информационной совместимости; ► качество работ, услуг и продукции с учетом уровня достигнутого прогресса техники, технологий и науки; ► бережное отношение ко всем имеющимся ресурсам; ► целостность измерений. ►

Цели и задачи сертификации Сертификация – это установление соответствующими сертифицирующими органами обеспечения требуемой уверенности, что продукция, услуга или процесс соответствуют определенному стандарту или другому нормативному документу. Сертифицирующими органами может являться лицо или орган, признанные независимыми ни от поставщика, ни от покупателя.

Цели сертификации оказание помощи потребителям в грамотном выборе продукции или услуги; ► защита потребителя от некачественной продукции изготовителя; ► установление безопасности (опасности) продукции, работы или услуг для жизни и здоровья человека, окружающей среды; ► свидетельствование о качестве продукции, услуги или работы, о которых заявил изготовитель или исполнитель; ► организация условий для комфортной деятельности организаций и предпринимателя на едином товарном рынке РФ, а также для принятия участия в международной торговле и международном научно— техническом сотрудничестве. ►

Структура теоретической метрологии Теоретическая метрология является основным разделом метрология. Она делится на разделы и подразделы.

Основные представления метрологии ► Основные понятия и термины ► Постулаты метрологии ► Учение о физических величинах ► Методология измерений

Основные понятия и термины Этот раздел занимается обобщением и уточнением понятий, сложившихся в отдельных областях измерений с учетом специфики метрологии. Главной задачей является создание единой системы основных понятий метрологии, которая должна служить базой для ее развития. Значение системы понятий определяется значимостью самой теории измерений и тем, что указанная система стимулирует взаимопроникновение методов и результатов, наработанных в отдельных областях измерений.

Постулаты метрологии В этом подразделе развивается аксиоматическое построение теоретических основ метрологии, выделяются такие постулаты, но основе которых можно построить содержательную и полную теорию и вывести важные практические следствия.

Учение о физических величинах Основной задачей подраздела является построение единой системы ФВ, т. е. выбор основных величин системы и уравнений связи для определения производных величин. Система ФВ служит основой для построения системы единиц ФВ, рациональный выбор которой важен для успешного развития теории и практики метрологического обеспечения.

Методология измерений В подразделе разрабатывается научная организация измерительных процессов. Вопросы метрологической методологии являются весьма существенными, поскольку она объединяет области измерений, различные по физической природе измеряемых величин и методам измерений. Это создает определенные трудности при систематизации и объединении понятий, методов и опыта, накопленного в различных областях измерений.

Теория единства измерений ► Теория единиц физических величин ► Теория исходных средств измерений ► Теория передачи размеров единиц физических величин

Теория единиц физических величин Основная цель подраздела – совершенствование единиц ФВ в рамках существующей системы величин, заключающееся в уточнении и переопределении единиц. Другой задачей является развитие и совершенствование системы единиц, ФВ, т. е. изменение состава и определений основных единиц. Работы в этом направлении проводятся постоянно на основе использования новых физических явлений и процессов.

Теория исходных средств измерений (эталонов) В данном подразделе рассматриваются вопросы создания рациональной системы эталонов единиц ФВ, обеспечивающих требуемый уровень единства измерений. Перспективное направление совершенствования эталонов – переход к эталонам, основанным на стабильных естественных физических процессах.

Теория передачи размеров единиц физических величин Предметом изучения подраздела являются алгоритмы передачи размеров единиц ФВ при централизованном и децентрализованном их воспроизведении. Указанные алгоритмы должны быть основаны как на метрологических, так и на технико-экономических показателях.

Теория построения средств измерений ► Средства измерений ► Методы измерений В разделе обобщается опыт конкретных наук в области построения средств и методов измерений. В последние годы все большее значение приобретают знания, накопленные при разработке электронных средств измерений электрических и неэлектрических величин. Важной задачей является разработка новых и совершенствование известных измерительных преобразований.

Теория точности измерений В данном разделе метрологии обобщены методы, развиваемые в конкретных областях измерений. Он состоит из трёх подразделов: теории погрешностей, теории точности средств измерений и теории измерительных процедур

Теория погрешностей ► Этот подраздел является одним из центральных в метрологии, поскольку результаты измерений объективны настолько, насколько правильно оценены их погрешности. ► Предметом теории погрешностей является классификация погрешностей измерений, изучение и описание их свойств.

Теория точности средств измерений Подраздел включает: 1) теорию погрешностей средств измерений, 2) принципы и методы определения и нормирования метрологических характеристик средств измерений, 3) методы анализа их метрологической надёжности.

1) теория погрешностей средств измерений наиболее детально разработана в метрологии. Значительные знания накоплены в конкретных областях измерений, на их основе развиты общие методы расчёта погрешностей средств измерений.

2) принципы и методы определения и нормирования метрологических характеристик средств измерений достаточно хорошо разработаны. Однако они требуют модификации с учётом специфики метрологии и в первую очередь тесной связи определения метрологических характеристик средств измерений с их нормированием. Ввиду разнообразия принципов действия и типов средств измерений появляется проблема выбора нормируемых характеристик.

3) теория метрологической надёжности средств измерений По своей целевой направленности связана с общей теорией надёжности. Однако специфика метрологических отказов и прежде всего непостоянство во времени их интенсивности делают невозможным автоматическое перенесение методов классической теории в теорию метрологическую. Необходима разработка специальных методов анализа метрологической надёжности.

Теория измерительных процедур Повышение сложности измерительных задач, постоянный рост требований к точности измерений, усложнение методов и средств измерений обуславливают проведение исследований, направленных на обеспечение рациональной организации и эффективного выполнения измерений.

1) теория методов измерений Подраздел, посвящённый разработке новых методов измерений и модификации существующих

2) методы обработки измерительной информации используемые в метрологии, основываются на методах, которые заимствуются из математики, физики и др. дисциплин. Поэтому актуальна задача обоснованности выбора и применения того или иного способа обработки измерительной информации.

3) теория планирования измерений область метрологии, которая активно развивается. Её основные задачи – уточнение метрологического содержания задач планирования измерений и обоснование заимствований математических методов из общей теории планирования эксперимента.

4) анализ предельных возможностей измерений на данном уровне развития науки и техники позволяет решить такую главную задачу, как исследование предельной точности измерений при помощи конкретных типов или экземпляров средств измерений.