Метрология, стандартизация и сертификация
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Тольяттинский государственный университет
Кафедра «оборудование и технологии машиностроительного производства»
«Метрология, стандартизация и сертификация»
Теоретические основы курса
Учебное пособие
для студентов специальностей
190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство»,
140500 «Энергомашиностроение»,
240801 «Машины и аппараты химических производств»,
151001 «Технология машиностроения»,
151002 «Металлообрабатывающие станки и комплексы»,
190201 «Автомобиле -и тракторостроение»,
220200 «Автоматизация и управление»,
280102 «Безопасность технологических процессов и производств»,
280202 «Инженерная защита окружающей среды».
151202 «Оборудование и технология сварочного производства»
151205 «Компьютерные технологии и обработка металлов давлением»
Тольятти 2013
УДК006
ББК 30.10.65.2/4.ц
С32
Рецензенты: к.т.н., доцент кафедры оборудование и технологии машиностроительных производств Автомеханического института ТГУ Л.А. Резников, к.п.н. доцент Волжского университета им. В.Н. Татищева С.М. Бобровский.
Нахратова Г.В., Романова О.Г., Пионтковская С.В.
С32 Метрология, стандартизация, сертификация: Учебное пособие. - Тольятти: ТГУ, 2011.- С360
Предлагаемое пособие содержит теоретическую часть для изучения дисциплины «Метрология, стандартизация, сертификация». В учебном пособии представлены теоретические разделы для приобретения знаний, умений и навыков в области стандартизации и сертификации, работы с нормативно-технической документацией, измерительными приборами и измерительным инструментом, расчета и подбора посадок типовых соединений деталей машин, обработки многократных и однократных результатов измерений, направленные на формирование профессиональной культуры инженера.
Учебное пособие предназначено для студентов по специальностям: 151001 «Технология машиностроения»,
151002 «Металлорежущие станки и комплексы»,
151205 «Машины и технология обработки металлов давлением»,
150202 «Оборудование и технология сварочного производства»,
190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство»,
190201 «Автомобиле-и тракторостроение»,
280102 «Безопасность технологических процессов и производств», 280200 «Инженерная защита окружающей среды»,
220200 «Автоматизация и управление»,
140500 «Энергомашиностроение».
Оглавление
Модуль №1. Метрология. 12
1. Обеспечение качества товаров и услуг как основная цель деятельности по метрологии, 5
1.1. Сущность качества. 6
1.2. Характеристика требований к продукции. 9
1.3. Оценка качества. 10
1.4. Система качества. Ошибка! Закладка не определена.
2. Теоретические основы метрологии. 12
2.1. Физические величины.. 13
2.2. Шкалы измерений. 17
2.3. Международная система единиц SI 20
2.4. Виды и методы измерений. 33
2.5. Общие сведения о средствах измерений. 46
3. Основы технических измерений. 52
3.1. Понятие погрешности измерений. 53
3.2. Выбор средств измерений по точности. 59
3.3. Обработка результатов однократных измерений. 65
3.4. Обработка результатов многократных измерений. 66
4. Государственная система обеспечения единства измерений. 84
4.1. Правовая подсистема ГСИ.. 86
4.2. Техническая подсистема ГСИ.. 91
4.3. Организационная подсистемаГСИ.. 100
5. Государственный метрологический надзор и контроль. 106
5.1. Характеристика видов государственного метрологического контроля. 110
5.2. Характеристика государственного метрологического надзора. 115
Модуль №2. Стандартизация и сертификация. 125
6. Стандартизация. 125
6.1. Понятие стандартов и стандартизации. 132
6.2. Организация и методика проведения стандартизации. 137
6.3. Стандартизация на предприятии. 138
6.4. Экономическая эффективность стандартизации. 139
6.5. Научно-технические принципы стандартизации. 140
6.6. Виды и методы стандартизации. 141
6.7. Международная стандартизация. 142
7. Сертификация и ее роль в повышении качества продукции. 154
7.1. Основные термины и понятия. 154
7.2. Сущность обязательной и добровольной сертификации. 156
7.3 Закон "О защите прав потребителей" и сертификация. 159
7.4 Системы, схемы и этапы сертификации. 161
7.5 Знаки соответствия. 193
8. Органы по сертификации и испытательные лаборатории, их аккредитация 198
8.1. Порядок и процедура аккредитации. 202
8.2. Комплект документов для аккредитации. 207
8.3. Глоссарий стандартизации и сертификации. 332
Модуль№3 Взаимозаменяемость
Библиографический список. 346
Введение
Обеспечение качества товаров, услуг и качества жизни в целом, как основная цель деятельности по метрологии, стандартизации и сертификации
Одним из важнейших аспектов коммерческой деятельности является обеспечение качества продукции, работ и услуг. Метрология, стандартизация и сертификация являются инструментами обеспечения качества процессов и продукции как результата процесса.
Три основных цели: объяснение сущности качества; обоснование необходимости применения работ по метрологии, стандартизации и сертификации для обеспечения качества (рисунок 1); пояснение сущности ряда ключевых терминов (качество, показателя качества, контроль качества, испытание, система качества), применяемых в дальнейшем.
 |
Рисунок 1 – Триада методов и видов деятельности по обеспечению качества
Хотя в наименовании учебной дисциплины третьей составляющей является «сертификация», на рисунке 1 эта составляющая именуется «оценкой соответствия». Последний термин является более точным и универсальным, поскольку сертификация как процедура подтверждения соответствия «третьей стороной» перестала быть основной формой этой деятельности. Оценка соответствия может осуществляться в других формах: декларирование соответствия (подтверждение соответствия первой стороной – поставщиком); аккредитация (признание компетентности органа или лаборатории); государственная регистрация (подтверждение безопасности новых пищевых продуктов, биологически активных добавок и др.); государственный надзор (проверка соответствия товаров, услуг, процессов органами Госсанэпиднадзора, ветеринарного надзора и пр.).
Термин «оценка соответствия» (вместо термина «сертификация») применяется в Законе РФ «О защите прав потребителей» (последняя редакция), Федеральном законе «О качестве и безопасности пищевых продуктов» и других законодательных актах, принятых в последние годы.
Сущность качества
Качество – степень соответствия присущих характеристик требованиям [1]. Понятие качества включает три элемента: объект, характеристики, потребности… Объектом качества могут быть продукция, процесс, организация или отдельное… В дальнейшем качество будет рассматриваться применительно к такой сфере деятельности, как коммерция, и к основным ее…Характеристика основных показателей качества продукции
Наиболее универсальными, т. е. применимыми к большинству товаров и услуг, являются требования: назначения, безопасности, экологичности, надежности,… Требования назначения – требования, устанавливающие свойства продукции,… Требования эргономики – это требования согласованности конструкции изделия с особенностями человеческого организма для…Оценка качества
Оценка качества – это систематическая проверка того, насколько объект способен выполнить установленные требования. Требования устанавливаются в… Основной формой проверки является контроль. Любой контроль включает два… Контроль качества продукции – контроль количественных и (или) качественных характеристик продукции [2].Теоретические основы метрологии
как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры. Д.И. МенделеевФизические величины
Основным объектом измерения в метрологии являются физические величины. Физическая величина – одно из свойств физического объекта (физической системы,… В последнее время все большее распространение получает подразделение величин на физические и нефизические, хотя…Шкалы измерений
Физические величины, для которых по тем или иным причинам не может быть введена единица измерения, могут быть только оценены. Оценивают величины при… Шкала величины – упорядоченная последовательность ее значений, принятая по… В соответствии с логической структурой проявления свойств различают пять основных типов шкал измерений.Международная система единиц SI
Ниже приведены основные понятия, относящиеся к физической величине (здесь и далее все основные понятия по метрологии и их определения приводятся по… Размер физической величины – количественная определенность физической… Значение физической величины – выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее…Примечания
1. Кроме термодинамической температуры (обозначение T), допускается применять также температуру Цельсия (обозначение t), определяемую выражением t=T–T0, где T0 = 273,15 К. Термодинамическую температуру выражают в кельвинах, температуру Цельсия – в градусах Цельсия. По размеру градус Цельсия равен кельвину. Градус Цельсия – это специальное наименование, используемое в данном случае вместо наименования «кельвин».
2. Интервал или разность термодинамических температур выражают в кельвинах. Интервал или разность температур Цельсия допускается выражать как в кельвинах, так и в градусах Цельсия.
3. Обозначение Международной практической температуры в Международной температурной шкале 1990 г., если ее необходимо отличить от термодинамической температуры, образуют путем добавлении к обозначению термодинамической температуры индекса «90» (например, T90 или t90).
Международная система единиц включает в себя две дополнительные единицы – для измерения плоского и телесного углов.
Единица плоского угла – радиан (рад, rad) – угол между двумя радиусами окружности, дуга между которыми по длине равна радиусу. В градусном исчислении радиан равен 57°17'48".
Единица телесного угла – стерадиан (ср, sr) – телесный угол, вершина которого расположена в центре сферы и который вырезает на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, по длине равной радиусу сферы.
Дополнительные единицы использованы для образования единиц угловой скорости, углового ускорения и некоторых других величин. Сами по себе радиан и стерадиан применяются в основном для теоретических построений и расчетов, так как большинство важных для практики значений углов (полный угол, прямой угол и т.д.) в радианах выражаются трансцендентными числами (2π, π/2 и пр.).
Согласно международному стандарту ИСО размерность обозначается символом dim, от латинского «dimension» – размерность.
Размерность производной физической величины выражается через размерность основных величин с помощью степенного одночлена:
dim X = Lα·Mβ·Tγ·Iδ·θε·Jζ·Nη…,
где L, M, T, I, θ, J, N – размерности соответствующих физических величин; α, β, γ, ε, ζ, η – показатели степени, в которую эти размерности возведены.
Каждый показатель размерности может быть положительным или отрицательным, целым или дробным, нулем. Если все показатели размерности равны нулю, то величина называется безразмерной. Она может быть относительной, определяемой как отношение одноименных величин (например, относительная диэлектрическая проницаемость), и логарифмической, определяемая как логарифм относительно величины (например, логарифм отношения мощностей или напряжения).
Производные единицы СИ образуют по правилам образования когерентных производных единиц СИ.
Правила образования когерентных производных единиц СИ
Пример: Единицу скорости образуют с помощью уравнения, определяющего скорость прямолинейно и равномерно движущейся материальной точки V = S / T, где… Следовательно, единицей скорости СИ является метр в секунду. Он равен скорости… В таблице 2 приведены примеры некоторых производных физических величин, их размерности и единицы измерения.Правила образования наименований и обозначений десятичных кратных и дольных единиц СИ
Таблица 3 – Множители и приставки Десятичный множитель Приставка Обозначение приставки Десятичный множитель … Присоединение к наименованию и обозначению единицы двух или более приставок подряд не допускается. Например, вместо…Примечания
1. В связи с тем, что наименование основной единицы массы – килограмм содержит приставку «кило», для образования кратных и дольных единиц массы используют дольную единицу массы – грамм (0,001 kg), и приставки присоединяют к слову «грамм», например миллиграмм (mg, мг) вместо микрокилограмм (µkg, мккг).
2. Дольную единицу массы – грамм допускается применять, не присоединяя приставку.
3. Приставку или ее обозначение следует писать слитно с наименованием единицы или, соответственно, с обозначением последней.
4. Если единица образована как произведение или отношение единиц, приставку или ее обозначение присоединяют к наименованию или обозначению первой единицы, входящей в произведение или в отношение.
Правильно: килопаскаль–секунда на метр (kPa·s/m; кПа·с/м).
Неправильно: паскаль–килосекунда на метр (Pa·ks/m; Па·кс/м).
Присоединять приставку ко второму множителю произведения или к знаменателю допускается лишь в обоснованных случаях, когда такие единицы широко распространены и переход к единицам, образованным в соответствии с первой частью настоящего пункта, связан с трудностями, например: тонна–километр (t·km; т·км), вольт на сантиметр (V/cm; В/см), ампер на квадратный миллиметр (A/mm2; А/мм2).
5. Наименования кратных и дольных единиц исходной единицы, возведенной в степень, образуют, присоединяя приставку к наименованию исходной единицы. Например, для образования наименования кратной или дольной единицы площади – квадратного метра, представляющей собой вторую степень единицы длины – метра, приставку присоединяют к наименованию этой последней единицы: квадратный километр, квадратный сантиметр и т. д.
6. Обозначения кратных и дольных единиц исходной единицы, возведенной в степень, образуют добавлением соответствующего показателя степени к обозначению кратной или дольной единицы исходной единицы, причем показатель означает возведение в степень кратной или дольной единицы (вместе с приставкой).
Пример: 5·km2 = 5·(103·m)2 = 5·106 m2.
ГОСТ 8.417–2002 допускает к применению внесистемные единицы, указанные в таблице 4, без ограничения срока наравне с единицами СИ.
Таблица 4 – Внесистемные единицы, допустимые к применению наравне с единицами СИ
| Наименование физической величины | Единица измерения | ||||
| Наименование | Обозначение | Соотношение с единицей СИ | Область применения | ||
| между-народ–ное | русское | ||||
| Время | минута час сутки | min h d | мин ч сут | 60 s 3600 s 86400 s | Все области |
| Площадь | гектар | ha | га | 1·104 m2 | Сельское и лесное хозяйство |
Продолжение таблицы 4.
| Масса | тонна | t | Т | 1·103 kg | Все области |
| атомная единица массы | u | а.е.м. | 1,6605402·10–27 kg (приблизительно) | Атомная физика | |
| карат | – | кар | 2·10–4 kg (точно) | Добыча и производство драгоценных камней и жемчуга | |
| Плоский угол | градус минута секунда | …° …' …'' | …° …' …'' | ( /180) rad =
= 1,745329…·10–2 rad (/10800) rad =
= 2,908882…·10–4 rad (/648000) rad =
= 4,848137…·10–6 rad
| Все области |
| град (гон) | gon | град | (/200) rad =
= 1,57080…·10–2 rad
| Геодезия | |
| Объем, вместимость | литр | l | л | 1·10–3 m3 | Все области |
| Длина | астрономическая единица световой год парсек | ua ly pc | а.е. св.год пк | 1,49598·1011 m (приблизительно) 9,4605·1015 m (приблизительно) 3,0857·1016 m (приблизительно) | Астрономия |
| Длина | морская миля | n mile | миля | 1852 m (точно) | Морская навигация |
| Давление | бар | bar | бар | 1·105 kg | Физика |
| Оптическая сила | диоптрия | – | дптр | 1 m–1 | Оптика |
| Энергия | электрон–вольт | eV | эВ | 1,60218·10–19 J (приблизительно) | Физика |
| киловатт–час | kW·h | кВт·ч | 3,6·106 J | Для счетчиков электрической энергии | |
| Полная мощность | вольт–ампер | V·A | В·А | Электротехника | |
| Реактивная мощность | вар | var | вар | Электротехника | |
| Электрический заряд, количество электричества | ампер–час | A·h | А·ч | 3,6·103 C | Электротехника |
| Линейная плотность | текс | tex | текс | 1·10–6 kg/m (точно) | Текстильная промышленность |
| Скорость | узел | kn | уз | 0,514(4) m/s | Морская навигация |
| Частота вращения | оборот в секунду оборот в минуту | r/s r/min | об/с об/мин | 1 s–1 1/60 s–1 = 0,016(6) s–1 | Электротех–ника |
Виды и методы измерений
1. По способу получения информации: Прямые измерения предусматривают определение искомого значения физической…Классификация погрешности измерения
Погрешностью называют отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Погрешность измерения зависит от воздействия ряда независимых факторов: погрешности применяемых измерительных средств, внешних условий измерения, погрешности формы объекта измерения и др.
Погрешности измерения можно разделить на два типа:
- Систематические погрешности;
- Случайные погрешности.
Систематические погрешности – это погрешности, которые носят закономерный характер, независящие от случайных факторов, могут быть определены расчетным путем и проверены экспериментально. Погрешности необходимо учитывать в каждом данном приспособлении и суммировать с другими погрешностями алгебраически с учетом соответствующего знака.
Случайные погрешности - погрешности, свойственные данному методу измерения, зависят от многих факторов, в том числе от метода измерения, конструктивных особенностей приспособления, условий его эксплуатации, квалификации контролеров и т.д. погрешность является случайной и независимой величиной.
На рисунке 3.2 представлена классификация погрешностей измерения.
Рисунок 3.2 Классификация погрешностей измерений
Выбор допустимой погрешности измерений
На первоначальном этапе проектирование контрольно-измерительных средств необходимо определится с выбором допустимой погрешности измерений.… Пределом допускаемой погрешности средства измерений называется наибольшая (без… Существует несколько подходов к выбору погрешности контрольно-измерительного средства:Расчет погрешности измерений
Общие сведения о средствах измерений
Средство измерений (СИ) представляет собой техническое устройство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики.
СИ можно классифицировать по двум признакам:
― конструктивное исполнение;
― метрологическое назначение.
По конструктивному исполнению СИ подразделяют на меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи, измерительные установки и измерительные системы и т.д.
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 и пределы шкалы для 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.
Рабочие средства измерений по условиям применения подразделяются на:
― лабораторные, используемые при научных исследованиях, проектировании технических устройств, медицинских измерениях;
― производственные, используемые для контроля характеристик технологических процессов, контроля качества готовой продукции, контроля отпуска товаров;
― полевые, используемые непосредственно при эксплуатации таких технических устройств, как самолеты, автомобили, суда и пр.
К каждому виду рабочих средств измерений предъявляются специфические требования, например, к лабораторным – повышенная точность и чувствительность, к производственным – повышенная стойкость у ударно–вибрационным нагрузкам, к полевым – высокая стабильность в условиях резкого перепада температур, давления и т.д.
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.
Системы активного контроля размеров
Системы активного контроля фирмы MARPOSS
В САК-Р информационные сигналы об изменении размера детали в процессе обработки получают при помощи одно- или двухконтактных измерительных головок,… Системы активного контроля размеров фирмы MARPOSS существенно отличаются от… а) использование в САК-Р двух измерительных преобразователей с существенно нелинейными характеристиками преобразования…Основы технических измерений
Для того чтобы можно было провести измерение и достичь поставленную перед ним цель, необходимо сформулировать измерительную задачу, в которую должны войти следующие составляющие элементы измерений:
― объект измерения, т.е. измеряемая величина;
― единица измерения, с которой сравнивается эта величина;
― средство измерений, выбор которого должен быть оптимальным для достижения требуемого результата измерений;
― результат измерения, представляющий, как правило, именованное число, например, метр, килограмм;
― точность измерений, которая, как правило, задается при постановке измерительной задачи.
Понятие погрешности измерений
Непосредственной задачей измерения является определение значений измеряемой величины. В результате измерения физической величины с истинным… Истинное значение величины неизвестно и оно применяют только в теоретических… Погрешность результата измерения ∆ – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины:…Выбор средств измерений по точности
Для решения поставленной измерительной задачи важным этапом является выбор средства измерения. Все средства измерений, независимо от их конкретного… Одной из основных метрологических характеристик измерительных преобразователей… Статическая характеристика нормируется путем задания в форме уравнения, графика или таблицы. Понятие статической…Регулировка и градуировка средств измерений
В большинстве случаев в измерительном приборе можно найти или предусмотреть такие элементы, вариация параметров которых наиболее заметно сказывается… В общем случае в конструкции измерительного прибора должны быть предусмотрены… После регулировки нуля, т.е. устранения аддитивной погрешности, систематическая погрешность обращается в нуль на…Обработка результатов однократных измерений
Однократные измерения характеризуются, прежде всего, тем, что они проводятся один раз без повторных измерений. Однократные измерения можно разделить… 1. изучена заранее модель измерения и установлены все методические… 2. метрологические характеристики средств измерения соответствуют требованиям нормативной документации на данный вид…Обработка результатов многократных измерений
Диапазон измерительных величин и их количество постоянно растут, и поэтому возрастает и сложность измерений. Они перестают быть однократным… Другой причиной важности измерений является их значимость. Основа любой формы… Поэтому в случае, когда случайная составляющая погрешности однократного измерения может превысить требуемые по…Государственная система обеспечения единства измерений
Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) – это система обеспечения единства измерений в стране, реализуемая, управляемая и… Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в… Деятельность по обеспечению единства измерений (ОЕИ) направлена на охрану прав и законных интересов граждан,…Правовая подсистема ГСИ
Правовой основой обеспечения единства измерений служит законодательная метрология, которая представляет собой свод государственных актов и… По состоянию на 2007 год нормативная база метрологии представлена более 2800… Основными правовыми актами по метрологии в России являются:Техническая подсистема ГСИ
Технической основой ГСИ являются:
1. Система (совокупность) государственных эталонов единиц и шкал физических величин – эталонная база страны.
2. Система передачи размеров единиц и шкал физических величин от эталонов ко всем СИ с помощью эталонов и других средств поверки.
3. Система разработки, постановки на производство и выпуска в обращение рабочих СИ. обеспечивающих исследования, разработки, определение с требуемой точностью характеристик продукции, технологических процессов и других объектов.
4. Система государственных испытаний СИ (утверждение типа СИ), предназначенных для серийного или массового производства и ввоза из–за границы партиями.
5. Система государственной и ведомственной метрологической аттестации, поверки и калибровки СИ.
6. Система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов.
7. Система стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов.
Различают децентрализованное и централизованное воспроизведение единиц.
При децентрализованном единицы воспроизводятся там, где выполняются измерения (м2 и др. производные физические величины).
При централизованном информация о единицах передается с места их централизованного хранения и воспроизведения. Оно осуществляется с помощью специальных технических средств, называемых эталонами.
Эталон единицы величины – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины (или кратных либо дольных значений единицы величины) с целью передачи её размера другим средствам измерений данной величины.
От эталона единица величины передается разрядным эталонам, а от них – рабочим средствам измерений.
Эталоны классифицируют на первичные, вторичные и рабочие.
Первичный эталон – это эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно–технических достижений. Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным.
Государственный эталон единицы величины – эталон единицы величины, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории Российской Федерации.
Международные эталоны хранит и поддерживает Международное бюро мер и весов (МБМВ). Важнейшая задача деятельности MБMB состоит в систематических международных сличениях национальных эталонов крупнейших метрологических лабораторий разных стран с международными эталонами, а также и между собой, что необходимо для обеспечения достоверности, точности и единства измерений как одного из условии международных экономических связей.
Сличению подлежат как эталоны основных величин системы SI, так и производных. Установлены определенные периоды сличения. Например, эталоны метра и килограмма сличают каждые 25 лет, а электрические и снеговые эталоны – один раз в 3 года.
Первичному эталону соподчинены вторичные и рабочие (разрядные) эталоны Размер воспроизводимой единицы вторичным эталоном сличается с государственным эталоном.
Вторичные эталоны (их иногда называют «эталоны–копии») могут утверждаться либо Госстандартом РФ, либо государственными научными метрологическими центрами, что связано с особенностями их использования.
Рабочие эталоны воспринимают размер единицы от вторичных эталонов и, в свою очередь, служат для передачи размера менее точному рабочему эталону (или эталону более низкого разряда) и рабочим средствам измерений.
Каждый эталон состоит из воспроизводящей части и приспособлений или устройств, обеспечивающих съем и передачу информации о размере единицы.
Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов – это образцы веществ и материалов, химический состав или физические свойства которых типичны для данной группы веществ (материалов), определены с необходимой точностью, отличаются высоким постоянством и удостоверены сертификатом. Они играют важную роль в обеспечении единства измерений.
Стандартные образцы используются для градуировки, поверки и калибровки химического состава и различных свойств материалов (механических, теплофизических, оптических и др.). Они могут применяться непосредственно для контроля качества сырья и промышленной продукции путем сличения. По существу стандартные образцы служат для поддержания единства измерений, то есть являются средствами измерений.
Стандартные образцы подвергаются специальным испытаниям, по результатам которых они получают свидетельства (сертификат) и вносятся в государственный реестр стандартных образцов, а он, в свою очередь, является составной частью (разделом) Государственного реестра средств измерений.
Образцы состава и образцы свойств в зависимости от уровня утверждения подразделяются на: государственные, отраслевые и предприятий.
В России действует Государственная служба стандартных образцов (ГССО) в составе НПО ВНИИМ им Д. И. Менделеева.
Передача информации о размерах единиц. Правильность и точность заложенной в средства измерений информации о размере единиц устанавливается при утверждении типа средств измерений. Сохранность этой информации контролируется при первичной и всех последующих поверках средств измерений.
Использование для градуировки, аттестации и поверки средств измерений непосредственно государственных эталонов не допускается. Эти эталоны являются национальным достоянием, ценностями особой государственной важности.
По государственным эталонам устанавливаются значения физических величин вторичных эталонов. Среди вторичных эталонов различают: эталоны–свидетели, предназначенные для проверки сохранности государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты; эталоны сравнения, применяемые для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом; эталоны–копии, используемые для передачи информации о размере рабочим эталонам.
На рисунке 7 приведен один из вариантов схемы передачи информации о размере единицы от государственного эталона к средствам измерений, из которой видно, что от вторичных эталонов информацию о размере единицы получают нижестоящие эталоны (1–го, 2–го, 3–го и 4–го разрядов) и рабочие средства измерений. Но допускается использование рабочих средств измерений для передачи информации о размере единицы другим средствам измерений.
Количество ступеней от рабочего эталона до средства измерений зависит от требуемой точности передачи размера единицы и особенностей данной единицы. Известно, что на каждой ступени передачи информации точность теряется в 3–5 раз (иногда в 1,25–10 раз).
Таким образом, при многоступенчатой передаче эталонная точность не доходит до потребителя. Поэтому для высокоточных средств измерений число ступеней может быть сокращено вплоть до передачи им информации о размере единицы непосредственно от эталона–копии.
В соответствии с Законом «Об обеспечении единства измерений» измерения должны проводиться по методикам, аттестованным в установленном порядке.
Методика выполнения измерений – это совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов с известной погрешностью.
Поскольку погрешность определяется не только метрологическими характеристиками средств измерений, но и погрешностью отбора и приготовления проб, условиями проведения измерений, ошибкой оператора и другими причинами, это определение означает, что методики выполнения измерений могут разрабатываться и быть аттестованными только применительно к конкретным условиям проведения измерения с использованием конкретных средств.
Рисунок 7 – Схема передачи информации о размере единицы величины
Данное утверждение не означает, что для каждой измерительной или испытательной лаборатории должны разрабатываться собственные методики. Но если лаборатория использует тип средства измерения, приведенный в аттестованной методике, влияющие факторы (температура и влажность окружающего воздуха и измеряемой среды, напряжение и частота электрической сети, вибрация, внешнее магнитное поле и др.) находятся в определенном данной методикой диапазоне, а оператор соответствует установленной в ней квалификации, то физические величины будут измеряться в этой лаборатории с известной погрешностью.
Методики выполнения измерений содержат следующие структурные элементы и разделы:
― наименование;
― область применения;
― нормативные ссылки;
― определения;
― обозначения и сокращения;
― требования к погрешности измерений или приписанные характеристики погрешности измерений;
― средства измерения и вспомогательные устройства;
― методы измерений;
― требования безопасности, охраны окружающей среды;
― требования к квалификации операторов;
― условия измерений;
― подготовка к выполнению измерений;
― выполнение измерений;
― обработка результатов измерений;
― контроль точности результатов измерений;
― приложения.
Порядок разработки и аттестации методик выполнения измерений определяет Ростехрегулирование. Аттестацию методик в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора осуществляют ГНМЦ, территориальные органы Государственной метрологической службы и другие организации, аккредитованные на право проведения аттестации. Аттестацию методик, применяемых вне сфер распространения государственного метрологического контроля и надзора, предприятия проводят в установленном ими порядке.
Разработка методик выполнения измерений должна включать:
― анализ технических требовании к точности измерений, изложенных в стандарте, технических условий или технических заданий;
― определение конкретных условий проведении измерений;
― выбор испытательного и вспомогательного оборудовании, а также средств измерений;
― разработку при необходимости нестандартных средств измерений;
― исследование влияния условий проведения измерений и подготовки испытуемых объектов к измерениям;
― определение порядка подготовки средств измерений к работе, последовательности и количества измерений;
― разработку или выбор алгоритма обработки экспериментальных данных и правил оформления результатов измерения;
Нормативно–техническими документами (НТД). регламентирующими методику выполнения измерений являются:
1. Государственные стандарты или методические указания Госстандарта России по методикам выполнения измерений. Стандарт разрабатывается и том случае, если применяемые средства измерений внесены в Государственный реестр средств измерений.
2. Отраслевые методики выполнения измерений, используемые в одной отрасли.
3. Стандарты предприятий на методики выполнения измерений, используемые на одном предприятии.
В НТД на методики выполнения измерений предусматриваются: нормы точности измерений; специфика измеряемой величины (диапазон, наименование продукции и т. д.); максимальная автоматизация измерений и обработки данных.
Методики выполнения измерений перед их вводом в действие должны быть аттестованы или стандартизованы. Аттестация включает в себя: разработку и утверждение программы аттестации; выполнение исследований в соответствии с программой; составление и оформление отчета об аттестации; оформление аттестата методики выполнения измерений.
При аттестации должна быть проверена правильность учета всех факторов, влияющих на точность измерений, установлена достоверность их результатов. Аттестацию методик выполнении измерений проводят государственные и ведомственные метрологические службы. При этом государственные метрологические службы проводят аттестацию методик особо точных, ответственных измерений, а также измерений, проводимых в организациях Госстандарта России.
Стандартизация методик применяется для измерений, широко применяемых на предприятиях.
Методики выполнения измерений периодически пересматриваются с целью их усовершенствования.