Введение Основные понятия определения метрологии и стандартизации Лекция

Введение. Основные понятия (определения) метрологии и стандартизации Лекция 1

Метрология (от греч. «метрон» - мера, «логос» - учение) – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и требуемой точности. Современная метрология (МТР) включает три составляющие: • законодательная МТР; • фундаментальная (научная) МТР; • практическая (прикладная) МТР. Первоначально прототип единицы измерения искали в природе, исследуя макрообъекты и их движение. Так, например, секундой назывался интервал времени равный части периода обращения Земли вокруг оси. Постепенно поиски переместились на атомный и внутриатомный уровень. 2

Организационной основой метрологического обеспечения является метрологическая служба страны, состоящая из государственной и ведомственной службы. Под метрологической службой понимается сеть учреждений и организаций, возглавляемых Госстандартом, деятельность которых направлена на метрологическое обеспечение. 3

Техническую основу метрологического обеспечения составляют: система государственных эталонов единиц физических величин; система передачи размеров единиц физических величин от эталонов всем средствам измерений с помощью образцовых средств измерений и средств поверки; система государственных испытаний средств измерений, обеспечивающая единообразие средств измерения при их разработке и выпуске в обращение; система обязательной поверки или метрологической аттестации средств измерений; система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов; система стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов. 4

Правовую основу метрологического обеспечения составляет Государственная система обеспечения единства измерений (Укр. Потреб. Надзор), представляющая собой комплекс нормативно-технических документов, устанавливающих единую номенклатуру стандартных взаимоувязанных правил и положений, требований и норм, относящихся к организации и методике оценивания и обеспечения точности измерений. 5

Законодательная метрология (ЗМТР) - это раздел МТР, включающий комплексы взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил, а также другие вопросы, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства, направленные на достижение единства измерений и единообразие средств измерений (Ср. И). ЗМТР служит средством государственного регулирования метрологической деятельности посредством законов и законодательных положений, которые вводятся в практику через Государственную метрологическую службу. К области ЗМТР относятся испытание, утверждение Ср. И, их калибровка и поверка, сертификация Ср. И, метрологический надзор и контроль за Ср. И. 6

Измерение - это операция или совокупность операций по определению значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Физическая величина (ф. в. ) - одно из свойств физического объекта (явления, процесса), которое является общим в качественном отношении для многих физических объектов, отличаясь при этом количественным значением. Одна из главных задач МТР - обеспечение единства измерений - может быть решена путем установления допустимых ошибок (погрешностей) результатов измерений и пределов, за которые они не должны выходить с заданной вероятностью. Ошибка измерения (погрешность) - отклонение результатов измерения физической величины от ее истинного значения. 7

Классификация погрешностей 8

Классификация погрешностей 1. Уравнение измерения: (1) где X – размер измеряемой ф. в. ; – размер ф. в. , при- нятый за единицу. 2. Абсолютная погрешность: (2) где X – результат измерения; Q – истинное (действительное) значение измеряемой величины. 3. Относительная погрешность: (3) 9

Классификация погрешностей 4. Приведенная погрешность: (4) где – максимальное значение диапазона изеряемой величины (нормирующие значение). 5. Класс точности (КТ)– обобщенная характеристика точности средств измерений (Ср. И) данного типа, определяемую пределами допускаемой основной погрешности. Присваиваются Ср. И при их разработке на основании испытаний. 10

Класс точности Ср. И устанавливается с использованием результатов оценки их погрешности. При этом КТ характеризует точность средства измерений, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью используемого Ср. И. Пределы допускаемых погрешностей, определяемых с использованием КТ, нормируют и выражают в форме абсолютных, приведенных или относительных погрешностей в зависимости от характера измерения погрешности в пределах диапазона измерения. 11

Обозначения класса точности средств измерений 1. В том случае, когда прибор имеет чисто мультипликативную полосу погрешностей, то обозначаемое на шкале прибора значение КТ обводится кружком, например , что соответствует величине относительной погрешности . 2. Если полоса погрешностей принята аддитивной, то КТ указывается без каких-либо дополнительных обозначений. Например, обозначение класса точности 1, 5 соответствует величине допускаемой приведенной погрешности . 12

Обозначения класса точности средств измерений 3. При одновременном присутствии аддитивной и мультипликативной составляющих КТ обозначается в виде дроби. Например, обозначение класса точности 0, 02/0, 01 соответствует величине абсолютной погрешности определяемой по формуле В этом случае относительная погрешность рассчитывается по формуле 13

Погрешности с учетом функциональной связи 1. Аддитивная (АДС) составляющая погрешности не зависит от значения измеряемого параметра x и остается неизменной для любых значений x. Рис. 1 - К разъяснению абсолютной погрешности для случаев: 1 – преобладание аддитивной составляющей погрешности; 2 – преобладание мультипликативной составляющей погрешности; 3 – наличие обеих составляющих погрешности 14

2. Мультипликативная (МЛТС) составляющая погрешности зависит от значений измеряемого параметра x. При наличии МЛТС абсолютная погрешность СИ возрастает прямо пропорционально значению x. Рис. 2 – К разъяснению относительной погрешности для случаев: 1 – преобладание аддитивной составляющей погрешности; 2 – преобладание мультипликативной составляющей погрешности; 3 – наличие обеих составляющих погрешности 15

Порядок выполнения теоретических расчетов Если измеряемая величина x находится в пределах рабочего диапазона Ср. И . Тогда абсолютная погрешность (5) относительная погрешность (6) где а – АДС в абсолютной форме; b – МЛТС в относительной форме; d – АДС в относительной форме; c – сумма МЛТС и АДС в относительной форме. 16

Порядок выполнения теоретических расчетов При любых формах записи алгоритма расчета допустимых погрешностей справедливы следующие равенства: (7) (8) 17

Основы стандартизации Стандартизация (СТДРТ) – это деятельность, направленная на разработку и установление требований, норм, правил, характеристик как обязательных, так и рекомендуемых, обеспечивающая право потребителя на приобретение товаров надлежащего качества за приемлемую цену, а также право на безопасность и комфортность труда. Цель стандартизации – достижение оптимальной степени упорядочения в той или иной области посредством широкого и многократного использования установленных положений, требований, норм для решения реально существующих, планируемых и потенциальных задач. 18

Основы стандартизации Основными результатами деятельности по СТДРТ должны быть: • повышение степени соответствия процессов, продуктов, услуг их функциональному назначению; • устранение технических барьеров в международном товарообмене; • содействие НТП и сотрудничество в различных областях. Объект (предмет) СТДРТ – процесс (продукты или услуги), для которых разрабатывают те или иные требования, характеристики, параметры и правила. Аналогично для составных частей. 19

Уровни стандартизации Региональная СТДРТ – деятельность, открытая только для соответствующих органов государств одного географического, политического или экономического региона мира. Национальная СТДРТ – стандартизация в одном конкретном государстве. Может проводиться на государственно-отраслевом уровне, т. е. в том или ином секторе экономики. Административно-территориальная СТДРТ – стандартизация, которая проводится в административнотерриториальной единице. 20