Эталоны - Конспект Лекций, раздел Образование, Метрология, стандартизация и сертификация
Национальная Эталонная База Является Технической Основой Обес...
Национальная эталонная база является технической основой обеспечения единства измерений и представляет собой совокупность государственных и исходных для страны эталонов, которые обеспечивают воспроизведение и хранение единиц измерений, а также передачу размеров единиц другим средствам измерительной техники (СИТ).
Ни одно государство не может существовать без использования эталонной базы. Если оно не имеет своих эталонов, оно вынуждено пользоваться эталонами другой страны. Поэтому состояние и технический уровень эталонной базы в определенной мере отражает уровень научно–технического развития страны. Как показывает мировая практика, развитые страны имеют от 100 до 120 национальных эталонов.
СССР, безусловно, относился к числу стран, где исследования в области метрологии и эталонная база находились на мировом уровне. В частности, в СССР было создано около 150 государственных эталонов. Однако после его распада большинство эталонов остались в России, и Украине пришлось фактически заново создавать свою эталонную базу.
В 1992 г на правительственном уровне была принята Программа создания эталонной базы Украины на 1993–1997 годы, которая затем была продлена. За эти 10 с небольшим лет в Украине создано 46 государственных эталонов, в том числе эталоны основных единиц СИ. Работа по развитию эталонной базы активно продолжается, – и не только в количественном плане. Дело в том, что принципы воспроизведения единиц физических величин, методы измерения, технологии построения аппаратуры непрерывно развиваются, а эталоны как средства измерений высшей точности всегда должны соответствовать уровню развития науки и технологий.
Воспроизведение единиц осуществляется одним из двух способов, выбираемым исходя из технико-экономической целесообразности: централизованно – с помощью единого для всей страны государственного эталона, или децентрализованно – когда требуемая точность воспроизведения может быть обеспечена посредством косвенных измерений, выполняемых в органах метрологической службы.
Централизованно воспроизводят все (кроме моля) основные единицы Международной системы и ряд производных. Главными критериями для централизованного воспроизведения производных единиц являются: широкая распространенность средств измерений, градуируемых в данной единице; большая точность воспроизведения размера единицы с помощью эталона; техническая возможность передачи размеров единицы от эталонов нижестоящим по поверочной схеме, о которой мы поговорим позже, средств измерений; сложность соответствующих косвенных измерений и нецелесообразность их проведения в нескольких органах метрологической службы.
Эталон – средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений, и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке. Конструкция эталона, его свойства и способ воспроизведения единицы определяются природой данной физической величины и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений. Эталон должен обладать, по крайней мере тремя отличительными признаками – неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.
Эталоны классифицируются следующим образом.
Первичный эталон – эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью. В случае, когда одним первичным эталоном технически нецелесообразно обслуживать весь диапазон измеряемой величины, создают несколько первичных эталонов, охватывающих части этого диапазона с таким расчетом, чтобы был охвачен весь диапазон. В этом случае проводят согласование размеров единиц, воспроизводимых «соседними» первичными эталонами.
Вторичный эталон – эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы. Вторичный эталон создается обычно для уменьшения износа первичного эталона.
Эталон сравнения – эталон, применяемый для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом.
Исходный эталон – эталон, обладающий наивысшими метрологическими свойствами (в данной лаборатории, организации, на предприятии), от которого передают размер единицы подчиненным эталонам и имеющимся средствам измерений. Исходным эталоном в стране служит первичный эталон, исходным эталоном для республики, региона, министерства (ведомства) или предприятия может быть вторичный или рабочий эталон. Вторичный или рабочий эталон, являющийся исходным для министерства (ведомства) называют ведомственным эталоном. Эталоны, стоящие в поверочной схеме ниже исходного, обычно называют подчиненными эталонами.
Рабочий эталон – эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений. Термин рабочий эталон заменил собой термин образцовое средство измерений (ОСИ), что сделано в целях упорядочения терминологии и приближения ее к международной.
Государственный первичный эталон – первичный эталон, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории государства.
Национальный эталон– эталон, признанный официальным решением служить в качестве исходного для страны. Термин «национальный» применяют для государственных эталонов в случаях проведения сличения эталонов, принадлежащих отдельным государствам, с международным эталоном или при проведении так называемых круговых сличений эталонов ряда стран.
Международный эталон – эталон, принятый по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых национальными эталонами.
Одиночный эталон – эталон, в составе которого имеется одно средство измерений (мера, измерительный прибор, эталонная установка) для воспроизведения и (или) хранения единицы.
Групповой эталон – эталон, в состав которого входит совокупность средств измерений одного типа, номинального значения или диапазона измерения, применяемых совместно для повышения точности воспроизведения единицы или ее хранения. Групповые эталоны подразделяются на групповые эталоны постоянного или переменного состава. Размер единицы, воспроизводимый (хранимый) групповым эталоном, определяется как среднее арифметическое размеров одиночных эталонов, входящих в групповой эталон.
Эталонный набор – эталон, состоящий из совокупности средств измерений, позволяющих воспроизводить и (или) хранить единицу в диапазоне, представляющем объединение диапазонов указанных средств. Создается в случаях, когда необходимо охватить определенную область значений физической величины.
Транспортируемый эталон – эталон (иногда специальной конструкции), предназначенный для транспортирования к месту поверки (калибровки) средств измерений или сличений эталонов данной единицы.
В зависимости от вида мер, входящих в состав эталона, все эталоны можно разделить на две основные группы:
1) эталоны-приемники – эталоны, содержещие пассивные меры, хранящие шкалу или значение величины и применяемые для сравнения с ними поступающего извне сигнала – носителя измерительной информации;
2) эталоны-генераторы – эталоны, имеющие в своем составе активные меры, воспроизводящие шкалы или значения величин, либо пассивные меры и некоторые источники сигнала измерительной информации, значение которого задается или контролируется мерой.
Встречаются эталоны, которые могут работать как в режиме эталона-приемника, так и в режиме эталона-генератора.
Созданием и хранением первичных эталонов, а также передачей размеров единиц занимаются, как правило, национальные метрологические центры (институты).
Наиболее развитыми центрами мировой метрологии в настоящее время являются:
– Международное Бюро мер и весов (ВІРМ, Paris) – межгосударственное научно–исследовательское учреждение, работающее под юрисдикцией Международного Комитета мер и весов;
– Национальный институт стандартов и технологий США (NIST);
– Федеральный физико–технический институт Германии (РТВ);
– Национальная физическая лаборатория Англии (NPL);
– Национальное Бюро по метрологии Франции (BNM);
– Всероссийский НИИ метрологии им. Менделеева (ВНИИМ, г. Санкт–Петербург);
– Всероссийский НИИ физико–технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ, Московская обл.).
В Украине головным научным учреждением в области метрологии является Национальный научный центр «Институт метрологии», в нем хранится 48 государственных и 15 вторичных эталонов.
Основы обеспечения единства измерений
Метрология подразделяется на:
– теоретическую;
– законодательную;
– практическую.
Теоретическая метрология изучает общие теоретические основы изм
Сравнение размеров физических величин
В процессе практической деятельности человеку приходится сравнивать между собой размеры физических величин. Официальная метрология, пока занималась простыми, устоявшимися измерениями геометрических
Единицы физических величин и их системы
Из уравнения измерения видно, что числовые значения измеряемых величин зависят от того, какие используются единицы измерения.
Если допустить произвол в выборе единиц измере
Кратные и дольные единицы
В системе СИ используются десятичные кратные и дольные единицы, которые образуются при помощи множителей, а их названия и обозначения – из названий и обозначений исходных единиц с помощью соответст
Производные единицы
Производные единицы могут быть выражены через основные с помощью математических операций: умножения и деления.
Размерность производной единицы – это выражение в форме
Поверочные схемы
Как уже говорилось, одной из функций эталона является передача размера единицы ФВ рабочим СИТ. Передача размера единицы есть приведение размера единицы физической величины, хранимой поверяемым СИТ,
Эталон единицы времени и частоты
Бертран Рассел (1872 – 1970 – английский математик, физик и общественный деятель) сказал однажды: «Время – это очень простая вещь, пока Вы не попытаетесь объяснить, что это такое».
(Высота
Эталон единицы длины
В конце ХVIII в., в период введения метрической системы мер, Национальное собрание Франции приняло одну десятимиллионную часть четверти Парижского меридиана в качестве единицы длины – метра. В 1799
Эталон единицы силы электрического тока
Из определения силы тока как физической величины видно, что единица силы тока равна количеству электричества, проходящего через поперечное сечение проводника в единицу времени. Поэтому естественно
Эталон единицы массы
Определение единицы массы – килограмма – было дано III Генеральной конференцией по мерам и весам 1901 г. в следующем виде:
«Килограмм – единица массы – представлен массой междунаро
Единица количества вещества
Моль равен количеству вещества, содержащему столько же структурных элементов (атомов, молекул или других частиц), сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода-12.
В у
Средства измерительной техники
Измерение – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или
Характеристики погрешностей СИТ
Важнейшей метрологической характеристикой средств измерений является погрешность.
Под абсолютной погрешностью меры понимается алгебраическая разность между ее номинальным
Характеристики чувствительности СИТ к влияющим величинам
К влияющим величинам относятся:
– параметры окружающей среды (температура, давление, влажность и т.п.);
– параметры питающего напряжения (значение напряжения, частота);
–
Динамические характеристики СИТ
Динамический режим характеризуется такими изменениями информативного или неинформативного параметра входного сигнала, влияющей величины, сигнала управления, помехи или структуры СИТ за время провед
Неинформативные параметры выходного сигнала
К числу метрологических характеристик средств измерения относятся и неинформативные параметры выходного сигнала измерительного преобразователя, поскольку они могут оказывать существенное влияние на
Нормирование метрологических характеристик СИТ
Под нормированием понимается установление границ на допустимые отклонения реальных метрологических характеристик СИТ от их номинальных значений. Только посре
Регулировка и градуировка СИТ
Используя методы теории точности, всегда можно найти такие допуски на параметры элементов измерительного прибора, соблюдение которых гарантировало бы и без регулировки получение их с погрешностями,
Поверка СИТ
Поверка СИТ – установление пригодности СИТ, на которые распространяется государственный метрологический надзор, к применению на основании результатов контроля их метрологических характеристик.
Калибровка СИТ
По мере продвижения вверх по поверочной схеме от рабочих мер и измерительных приборов к эталонам неизбежно сокращается число мер, различных по номинальному значению. Поэтому на некоторой ступени по
Методы измерений
В основу работы любого СИТ положен тот или иной метод измерения.
Метод измерения – совокупность способов использования СИТ и принципа измерения для создания измеритель
Случайные погрешности
Случайной называется погрешность, которая хаотически изменяет свое значение и знак при повторных равноточных измерениях физической величины одного и того же раз
Определение закона распределения случайной погрешности
Задача определения закона распределения случайной погрешности решается в два этапа:
1) построение гистограммы или кумулятивной кривой распределения случайной погрешности и высказывание гип
Определение доверительного коэффициента
Если закон распределения неизвестен, то для оценки доверительного интервала следует воспользоваться неравенством Чебышева (не самом деле Чебышёв Пафнутий Львович (1821 –
Грубые погрешности и промахи
Грубые погрешности и промахи являются особым видом случайных погрешностей. Грубые погрешности вызваны, как правило, резкими кратковременными изменениями условий измерений: меха
Критерий Смирнова
При для обнаружения грубых погрешностей и промахов пользуются критерием Смирнова, для которого
Систематические погрешности
Систематические погрешности являются постоянными или закономерно изменяются при повторных измерениях физической величины одного и того же размера.
Систематические погр
Метод Аббе
Определяются средние арифметические значения групп наблюдений в порядке их получения: . Определяется дисперсия сре
Метод Фишера
Состоит в сравнении оценок межгрупповой дисперсии и средней дисперсии групп
Компенсация систематических погрешностей
Способы компенсации систематических погрешностей зависят от характера изменения последних. Однако существует целый ряд способов, применимых как к постоянным, так и к переменным систематическим погр
Суммирование погрешностей
Погрешность измерения, как правило, вызывается разнообразными одновременно действующими причинами и поэтому может состоять из большого числа
Основные положения
Неопределенность измерений – параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий рассеяние значений, которые могут быть обоснованно приписаны измеряем
Составление модельного уравнения
Модельное уравнение выражает зависимость между выходной (измеряемой) величиной и входными величина
Вычисление коэффициента охвата
Коэффициент охвата представляет собой множитель, на который умножают суммарную стандартную неопреде
Запись полного результата измерения
Полный результат измерения включает в себя оценку выходной величины и приписанное ей значение расширенной неопределенности с указанием уровня доверия
История и этапы развития стандартизации
Зародилась стандартизация очень давно. Одним из первых актов основателя и первого императора Китайской империи в династии Хань Лю Баня, пришедшего к власти в 206 г. до нашей эры, бы
Международная стандартизация
Международная стандартизация – это совокупность международных организаций по стандартизации и продуктов их деятельности – стандартов, рекомендаций, технических отчетов и другой науч
Применение НД
НД применяют на всех стадиях жизненного цикла продукции, выполнения процесса или оказания услуги, а именно проектирования, изготовления, реализации, установки (монтажа), эксплуатаци
Порядок сертификации продукции, выпускаемой серийно
Для получения сертификата соответствия на продукцию, которая выпускается серийно необходимо:
1. Заявка на проведение работ по сертификации в Системе УкрСЕПРО.
2.
Международная сертификация
Вопросами сертификации в настоящее время занимаются такие организации:
Ø Международная организация по стандартизации (ИСО), в частности, ее Комитет по оценке соответ
Сертификация в ЕС
В 1985 г. была принята Директива Совета ЕС о технической гармонизации, в которой разграничивается
Сертификация в США
В США действуют законы по безопасности различных видов продукции, которые и служат правовой основой сертификации соответствия. Согласно этим законам обязательной сертификации подлежит продукция, на
Сертификация в Германии
Правовой базой сертификации в Германии служат законы в области охраны здоровья и жизни населения, защиты окружающей среды, безопасности труда, экономии ресурсов, защиты интересов потребителей. С 19
Сертификация во Франции.
За сертификацию отвечает Французская ассоциация по стандартизации (AFNOR).
Сертификация в Японии.
В Японии действуют три формы сертификации:
Ø обязательная сертификация, подтверждающая соответствие законодательным требованиям;
Ø добровольная сертификация на соотв
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов