ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»
и экспертизы недвижимости.
«Средства измерений, их классификация»
Реферат по дисциплине
«Метрология, стандартизация и сертификация»
Понятие и классификация средств измерений
Метрологические характеристики
СИ
Эталоны и их использование
Темой моего реферата
являются средства измерения и их
классификация в метрологии. Мне
кажется, что это достаточно интересная тема, так как это основа в изучении
такой науки как метрология.
Целью реферата является краткий обзор
средств измерения, их классификация,
метрологические характеристики и т.д.
Объектом исследования
в данном реферате стали измерительные приборы предназначенные
для получения значений измеряемой физической
величины в установленном диапазоне, приборы
сравнения предназначенные для сравнения
измеряемых величин с величинами, значения
которых известны, эталоны и т.д.
Составляющие моей работы это-
— Понятие и классификация средств измерений;
— Метрологические характеристики СИ;
— Использование СИ;
— Нормирование погрешностей СИ;
— Класс точности СИ и его обозначение;
Понятие и классификация
средств измерений
Средство измерений
(СИ) – техническое средство, предназначенное
для измерений, имеющее нормированные
метрологические характеристики, воспроизводящее
или хранящее единицу физической величины,
размер которой принимают неизменной
в течение известного интервала времени.
Приведенное определение
выражает суть средства измерений, которое,
во-первых, хранит или воспроизводит единицу, во-вторых, эта единица
неизменна. Эти важнейшие факторы и обуславливают
возможность проведения измерений, т.е.
делают техническое средство именно средством
измерений. Этим средства измерений отличаются
от других технических устройств. К средствам
измерений относятся меры, измерительные:
преобразователи, приборы, установки и
системы.
Мера физической
величины – средство измерений, предназначенное
для воспроизведения и (или) хранения физической
величины одного или нескольких заданных
размеров, значения которых выражены в
установленных единицах и известны с необходимой
точностью. Примеры мер: гири, измерительные
резисторы, концевые меры длины, радионуклидные
источники и др. Меры, воспроизводящие
физические величины лишь одного размера,
называются однозначными (гиря), нескольких
размеров – многозначные (миллиметровая
линейка – позволяет выражать длину как
в мм, так и в см). Кроме того, существуют
наборы и магазины мер, например, магазин
емкостей или индуктивностей. При измерениях
с использованием мер сравнивают измеряемые
величины с известными величинами, воспроизво-димыми
мерами. Сравнение осуществляется разными
путями, наиболее распространенным средством
сравнения является компаратор, предназначенный
для сличения мер однородных величин.
Примером компаратора являются рычажные
весы. К мерам относятся стандартные образцы и образцовое
вещество, которые представляют собой
специально оформленные тела или пробы
вещества определенного и строго регламентированного
содержания, одно из свойств которых является
величиной с известным значением. Например,
образцы твердости, шероховатости.
Измерительный
преобразователь (ИП) — техническое средство с нормативными
метрологическими характеристиками, служащее
для преобразования измеряемой величины
в другую величину или измерительный сигнал,
удобный для обработки, хранения, индикации
или передачи. Измерительная информация
на выходе ИП, как правило, недоступна
для непосредственного восприятия наблюдателем.
Хотя ИП являются конструктивно обособленными
элементами, они чаще всего входят в качестве
составных частей в более сложные измерительные
приборы или установки и самостоятельного
значения при проведении измерений не
имеют.
Преобразуемая величина,
поступающая на измерительный преобразователь,
называется входной, а результат преобразования – выходной величиной. Соотношение
между ними задается функцией преобразования,
которая является его основной метрологической
характеристикой. Для непосредственного
воспроизведения измеряемой величины
служат первичные преобразователи,
на которые непосредственно воздействует
измеряемая величина и в которых происходит
трансформация измеряемой величины для
ее дальнейшего преобразования или индикации.
Примером первичного преобразователя
является термопара в цепи термоэлектрического
термометра. Одним из видов первичного
преобразователя является датчик – конструктивно
обособленный первичный преобразователь,
от которого поступают измерительные
сигналы (он «дает» информацию). Датчик
может быть вынесен на значительное расстояние
от средства измерений, принимающего его
сигналы. Например, датчик метеорологического
зонда. В области измерений ионизирующих
излучений датчиком часто называют детектор.
По характеру преобразования
ИП могут быть аналоговыми, аналого-цифровыми
(АЦП), цифро-аналоговыми (ЦАП), то есть, преобразующими цифровой сигнал
в аналоговый или наоборот. При аналоговой
форме представления сигнал может принимать
непрерывное множество значений, то есть,
он является непрерывной функцией измеряемой
величины. В цифровой (дискретной) форме
он представляется в виде цифровых групп
или чисел. Приме-рами ИП являются измерительный
трансформатор тока, термометры сопротивлений.
Измерительный
прибор – средство измерений, предназначенное
для получения значений измеряемой физической
величины в установленном диапазоне. Измерительный
прибор представляет измерительную информацию
в форме, доступной для непосредственного восприятия
наблюдателем.
По способу индикации различают показывающие и регистрирующие
приборы. Регистрация может осуществляться
в виде непрерывной записи измеряемой
величины или путем печатания показаний
прибора в цифровой форме.
Приборы прямого действия отображают измеряемую величину на показывающем
устройстве, имеющем градуировку в единицах
этой величины. Например, амперметры, термометры.
Приборы сравнения предназначены для сравнения измеряемых
величин с величинами, значения которых
известны. Такие приборы используются
для измерений с большей точностью.
По действию измерительные приборы
разделяют на интегрирующие и суммирующие,
аналоговые и цифровые, самопишущие и
печатающие.
Измерительная установка и
система – совокупность функционально
объединенных мер, измерительных приборов
и других устройств, предназначенных для
измерений одной или нескольких величин
и расположенная в одном месте (установка) или в разных
местах объекта измерений (система). Измерительные
системы, как правило, являются автоматизированными и
по существу они обеспечивают автоматизацию
процессов измерения, обработки и представления
результатов измерений. Примером измерительных
систем являются автоматизированные системы
радиационного контроля (АСРК) на различных
ядерно-физических установках, таких,
например, как ядерные реакторы или ускорители
заряженных частиц.
По метрологическому назначению
средства измерений делятся на рабочие
и эталоны.
Рабочее СИ — средство измерений, предназначенное
для измерений, не связанное с передачей
размера единицы другим средствам измерений.
Рабочее средство измерений может использоваться
и в качестве индикатора. Индикатор – техническое
средство или вещество, предназначенное
для установления наличия какой-либо физической
величины или превышения уровня ее порогового
значения. Индикатор не имеет нормированных
метрологических характеристик. Примерами
индикаторов являются осциллограф, лакмусовая
бумага и т.д.
Эталон — средство измерений, предназначенное
для воспроизведения и (или) хранения единицы
и передачи ее размера другим средствам
измерений. Среди них можно выделить рабочие эталоны разных
разрядов, которые ранее назывались образцовыми средствами измерений.
Классификация средств
измерений проводится и по другим
различным признакам. Например, по видам измеряемых величин, по виду шкалы (с равномерной или неравномерной
шкалой), по связи с объектом измерения
(контактные или бесконтактные).
1 Метрологические характеристики
СИ
Оценка пригодности
средств измерений для решения
тех или иных измерительных задач
проводится путем рассмотрения их метрологических характеристик.
Метрологическая
характеристика (МХ) – характеристика одного из свойств
средства измерений, влияющая на результат
измерений и его погрешность. Метрологические
характеристики позволяют судить об их
пригодности для измерений в известном
диапазоне с известной точностью. Метрологические
характеристики, устанавливаемые нормативными
документами на средства измерений, называют нормируемыми метрологическими
характеристиками, а определяемые экспериментально
– действительными.
Для каждого типа СИ устанавливаются
свои метрологические характеристики.
Ниже рассматриваются наиболее распространенные
на практике метрологические характеристики.
Диапазон измерений
СИ – область значений величины, в пределах
которой нормированы его допускаемые
пределы погрешности. Для мер это их номинальное
значение, для преобразователей — диапазон
преобразования. Различают нижний и верхний пределы измерений,
которые выражаются значениями величины,
ограничивающими диапазон измерений снизу
и сверху.
Погрешность СИ — разность между показанием средства
измерений – Хп и истинным (действительным)
значением измеряемой величины – Хд.
Существует распространенная классификация
погрешностей средств измерений. Ниже
приводятся примеры их наиболее часто
используемых видов.
Абсолютная
погрешность СИ – погрешность средства измерений, выраженная
в единицах измеряемой величины: ∆Х = Хп – Хд. Абсолютная
погрешность удобна для практического
применения, т.к. дает значение погрешности
в единицах измеряемой величины. Но при
ее использовании трудно сравнивать по
точности приборы с разными диапазонами
измерений. Эта проблема снимается при
использовании относительных погрешностей.
Если абсолютная погрешность
не изменяется во всем диапазоне измерения,
то она называется аддитивной, если
она изменяется пропорционально
измеряемой величине (увеличивается
с ее увеличением), то она называется
мультипликативной.
Относительная погрешность СИ – погрешность средства измерений, выраженная
отношением абсолютной погрешности СИ
к результату измерений или к действительному
значению измеренной величины: δ = ∆Х / Хд. Относительная
погрешность дает наилучшее из всех видов
погрешностей представление об уровне
точности измерений, который может быть
достигнут при использовании данного
средства измерений. Однако она обычно
существенно изменяется вдоль шкалы прибора,
например, увеличивается с уменьшением
значения измеряемой величины. В связи
с этим часто используют приведенную погрешность.
Приведенная погрешность
СИ – относительная погрешность, выраженная
отношением абсолютной погрешности средства
измерений к условно принятому значению
величины ХN, которое называют нормирующим: γ = ∆Х / ХN.
Относительные и приведенные
погрешности обычно выражают либо в процентах, либо в относительных единицах
(долях единицы).
Для показывающих приборов
нормирующее значение устанавливается в зависимости от особенностей и характера
шкалы. Приведенные погрешности позволяют
сравнивать по точности средства измерений,
имеющие разные пределы измерений, если
абсолютные погрешности каждого из них
не зависят от значения измеряемой величины.
По условиям проведения измерений погрешности
средств измерений подразделяются на основные и дополнительные.
Основная погрешность
СИ – погрешность средства измерений, применяемого
в нормальных условиях, т.е. в условиях,
которые определены в НТД не него как нормальные.
Нормальные значения влияющих величин
указываются в стандартах или технических
условиях на средства измерений данного
вида в форме номиналов с нормированными
отклонениями. Наиболее типичными нормальными
условиями являются:
температура (20 ± 5)ºС;
относительная влажность (65±15) %;
атмосферное давление (100
± 4) кПа или (750 ± 30) мм рт. ст.;
напряжение питания
электрической сети 220 В ± 2% с частотой
50 Гц.
Иногда вместо номинальных
значений влияющих величин указывается
нормальная область их значений. Например, влажность (30–80)%.
Дополнительная
погрешность СИ – составляющая погрешности СИ, возникающая
дополнительно к основной погрешности
вследствие отклонения какой-либо из влияющих
величин от нормального ее значения. Деление
погрешностей на основные и дополнительные
обусловлено тем, что свойства средств
измерений зависят от внешних условий.
Погрешности по своему происхождению
разделяются на систематические и случайные.
Систематическая
погрешность СИ – составляющая погрешности средства
измерений, принимаемая за постоянную
или закономерно изменяющуюся. Систематические
погрешности являются в общем случае функциями
измеряемой величины и влияющих величин
(температуры, влажности, давления, напряжения
питания и т.п.).
Случайная погрешность
СИ – составляющая погрешности средства
измерений, изменяющаяся случайным образом.
Случайные погрешности средств измерений
обусловлены случайными изменениями параметров
составляющих эти СИ элементов и случайными
погрешностями отсчета показаний приборов.
При конструировании
прибора его случайную погрешность стараются
сделать незначительной в сравнении с
другими погрешностями. У хорошо сконструированного
и выполненного прибора случайная погрешность
незначительна. Однако при увеличении
чувствительности средств измерений обычно
наблюдается увеличение случайной погрешности.
Тогда при повторных измерениях одной
и той же величины в одних и тех же условиях
результаты будут различными. В таком
случае приходится прибегать многократным
измерениям и к статистической обработке
получаемых результатов. Как правило,
случайную погрешность приборов снижается
до такого уровня, что проводить многократные
измерений нет необходимости.
Стабильность
СИ — качественная характеристика средства
измерений, отражающая неизменность во
времени его метрологических характеристик.
Градуировочная
характеристика СИ – зависимость между значениями величин
на входе и выходе средства измерений,
полученная экспериментально. Может быть
выражена в виде формулы, графика или таблицы.
Пределы допускаемой
абсолютной погрешности устанавливают по формуле ∆ = ± а для аддитивной
погрешности. Для мультипликативной погрешности
они устанавливаются в виде линейной зависимости
∆ = ± (а + bх),
где х – показание измерительного прибора, а и b – положительные числа,
не зависящие от х.
Предел допускаемой относительной
погрешности (в относительных единицах) для мультипликативной
погрешности устанавливают по формуле
δ = ∆ / х = ± c.
Для аддитивной погрешности
формула имеет вид:
где xk — конечное значение диапазона измерений
прибора; c и d — относительные величины.
Первое слагаемое в
этой формуле имеет смысл относительной
погрешности при х = хk , второе — характеризует рост относительной
погрешности при уменьшении показаний
прибора. Пределы допускаемой приведенной
погрешности (в процентах) следует устанавливать
по формуле
γ = 100∆ / xN = ±
р
где xN – нормирующее значение; р — отвлеченное положительное
число из ряда 1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6, умноженное
на 10n ( n = 1, 0, -1, -2 и т.д.)
Нормирующее значение принимается равным: конечному значению
шкалы (если 0 находится на краю шкалы),
сумме конечных значений шкалы (если 0
внутри шкалы), номинальному значению
измеряемой величины, длине шкалы.
Решение задачи обеспечения
единства измерений требует тождественности единиц
одной и той же величины, которые передаются
средствам измерения. Это достигается
путем точного воспроизведения и хранения
единиц физических величин и передачи
их размеров используемым средствам измерений.
Воспроизведение, хранение и передача
размеров единиц осуществляется с помощью эталонов. Под воспроизведением единицы
физической величины понимается совокупность
операций по ее материализации путем создания
фиксированной по размеру физической
величины в соответствии с ее определением.
Эталоны классифицируются
по различным признакам. Так, они
делятся на первичные, вторичные
и рабочие. Первичный эталон воспроизводит единицу с наивысшей (по
сравнению с другими эталонами той же
величины) точностью. Государственный первичный
эталон — это эталон, признанный в качестве
исходного на территории государства. Вторичный эталон получает
размер единицы от первичного эталона. Рабочий эталон предназначен
для передачи размера единицы рабочим
средствам измерений, так как для поверки
многочисленных рабочих средств измерений
нецелесообразно использовать очень точный
и дорогой первичный эталон. Этот термин
заменяет применявшийся ранее термин образцовое средство измерений.
Рабочие эталоны подразделяют на разряды:
1-й, 2-й и т.д.
Эталонная база РФ состоит из 118 государственных эталонов
и более 300 вторичных эталонов. Государственные
эталоны служат для воспроизведения физических
величин, поэтому структура эталонной
базы соответствует структуре единиц
СИ. Основа этой базы — эталоны основных
единиц СИ кроме эталона единицы количества
вещества (моль). Одной из причин того,
что эталон единицы количества вещества
не создан, является недостаточная четкость
определения этой единицы и отсутствует
метод ее измерения в соответствии с определением.
Тем более, эту единицу трудно назвать
основной, так как в ее определение связано
с единицей массы. Вполне возможно, что
эта единица будет переведена в разряд
специальных единиц массы.
Большинство эталонов сосредоточено
в двух метрологических институтах РФ — Всероссийском научно-исследовательском
институте метрологии им. Д.И. Менделеева
(ВНИИМ) и Всероссийском научно-исследовательском
институте физико-технических и радиотехнических
измерений (ВНИИФТРИ).
Поверка средств
измерений – установление органом государственной
метрологической службы (или другим официально
уполномоченным органом, организацией)
пригодности СИ к применению на основе
экспериментально определяемых метрологических
характеристик и подтверждения их соответствия
установленным обязательным требованиям.
Поверке подвергают СИ, подлежащие
государственному метрологическому контролю
и надзору и используемые в
здравоохранении, охране окружающей среды,
обеспечении безопасности труда, обороны,
в торговых, банковских, почтовых операциях,
при испытаниях контроля качества продукции и в других важных
сферах деятельности.
При поверке рабочих
средств измерений используют эталон,
как правило, рабочий эталон, а
процедура проведения поверки регламентируется
обязательными требованиями, которые
устанавливаются нормативными документами
по поверке. В качестве таких документов используются
либо методические указания по поверке,
либо государственные (национальные) стандарты.
Например, ГОСТ 8.355-79. «Радиометры нейтронов.
Методы и средства поверки».
Проводят поверку специально
обученные специалисты, аттестованные
в качестве поверителей органами
Государственной метрологической службы.
Результаты поверки
средств измерений, признанных годными
к применению, оформляют выдачей свидетельства о поверке, нанесением поверительного клейма
на приборы или в техническую документацию
(паспорт) прибора. Поверку СИ могут проводить
также метрологические службы
юридических лиц, аккредитованные на право
поверки средств измерений в государственных
метрологических органах.
Поверка подразделяется
на первичную (при выпуске средств измерений), периодическую (при их
эксплуатации), внеочередную, инспекционную (при различных
проверках), комплектную (всей измерительной
установки или системы целиком), поэлементную (отдельных
элементов установки или системы), выборочную (отдельных
экземпляров средств измерений).
Передача размера единицы
от эталона к рабочим средствам
измерений регламентируется поверочными схемами.
Средства измерений, не
входящие в сферу государственного
метрологического контроля, могут подвергаться калибровке.
Калибровка
СИ – совокупность операций, устанавливающих
соотношение между значением величины,
полученным с помощью данного СИ и соответствующим
значением величины, определенной с помощью
эталона, с целью определения действительных
метрологических характеристик этого
СИ. Результаты калибровки позволяют определять:
действительные значения измеряемой величины;
поправки к показаниям средств измерений;
погрешность средств измерений.
Результаты калибровки
удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на СИ, или сертификатом о калибровке.
Калибровке присущ ряд особенностей по
сравнению с поверкой. Это добровольная
процедура и она может выполняться любой
метрологической службой. При этом аккредитация
на право калибровки также является добровольной
(не обязательной) процедурой.
Отмеченные особенности
калибровки являются следствием разгосударствления процессов контроля за метрологической
исправностью средств измерений – отказом
от их всеобщей обязательности поверки.
Хотя калибровка может
проводиться любой метрологической службой и является
добровольной процедурой, для ее проведения
необходимы определенные условия. Основное
из них – прослеживание измерений,
т.е. обязательная передача размера единицы
от эталона к калибруемому рабочему средству
измерений.
Метрология изучает
широкий круг вопросов, связанных
как с теоретическими проблемами,
так и с задачами практики. К
их числу относятся: общая теория
измерений, единицы физ. величин
и их системы, методы и средства измерений,
методы определения точности измерений, основы обеспечения
единства измерений и единообразия средств
измерений, эталоны и образцовые средства
измерений, методы передачи размеров единиц
от эталонов к рабочим средствам измерения.
Большое значение имеет изучение метрологических
характеристик средств измерений, влияющих
на результаты и погрешности измерений.
В данном реферате я рассмотрела
одну из основных, на мой взгляд, тем
в метрологии о средствах измерений.
Из всего сказанного
следует вывод, что многочисленные
средства измерений позволяют давать наиболее точные размеры,
которые принимают неизменными в течение
известного интервала времени.
Библиографический список
4. Кузнецов Н.Д., Чистяков В.С. Сборник задач и вопросов по теплотехническим
измерениям и приборам. -М.:Энергопромиздат,1985.-328
с.
2.Фарзане Н.Г., Илясов
Л.В.,Азим-Заде А.Ю. Технологические
измерения и приборы. учебник,
3-е издание.-М.: Высшая школа, 1989-345 с.
Правовые основы обеспечения
единства измерений -4-
Основные положения
Закона РФ -6-
«Об обеспечении единства
измерений»
Список используемой
литературы -11-
Для контроля за соблюдением требований, предъявляемых
к качеству, важно обеспечить единство
измерений различных параметров продукции,
работ, услуг. Деятельностью, направленной
на обеспечение единства величин, занимается
метрологическая служба в структуре Госстандарта
России. Правовые основы обеспечения единства
измерений определяются Законом РФ от
26 июня 2008 года № 102-ФЗ г. «Об обеспечении
единства измерений».
В соответствии с данным
актом к применению допускаются
лишь узаконенные единицы величин
Международной системы единиц. Наименования, обозначения
и правила написания единиц величин, а
также правила их применения на территории
РФ устанавливает Правительство РФ. В
качестве исходных используют государственные
эталоны. В целях проверки соблюдения
установленных метрологических правил
и норм органы государственной метрологической
службы осуществляют государственный
метрологический контроль и надзор.
Роль единства измерений
в области различных форм собственности
не менее важна, и вместе с принятием
указанного выше Закона РФ «об обеспечении единства измерений»
в России начался новый этап развития
метрологии, который характеризуется
переходом от административного принципа
управления метрологической деятельностью
к законодательству. Вместе с тем этот
закон позволяет сохранить принцип государственного
характера метрологического дела при
значительной степени гармонизации российской
системы измерений с международной практикой.
Это выражается, прежде всего, в том, что
теперь в России действуют не только государственные
метрологические организации, но и службы
юридических лиц, а так же коммерческие
метрологические службы.
Введение «Основ стандартизации,
сертификации и метрологии» в
число изучаемых дисциплин в
вузах еще раз доказывает необходимость таких знаний современным специалистам.
Правовые основы обеспечения
единства измерений
Метрология относится
к такой сфере деятельности, основные
положения которой должны быть закреплены
именно законом, принимаемым в соответствии
с законодательством страны. Это
связано с тем, что все юридические нормы, направленные
на охрану прав и законных интересов потребителей,
должны регулироваться законодательными
актами, принимаемыми высшим законодательным
органом страны.
Законодательство в области метрологии
должно содействовать экономическому
и социальному развитию страны путем защиты
от отрицательных последствий недостоверных
результатов измерений.
Деятельность по обеспечению единства
измерений (ОЕИ) осуществляется в соответствии
с:
Точные и объективные
измерения являются обязательным условием
обеспечения эффективности производства,
проведения научных исследований по
созданию новых видов продукции
и новых технологий, разработки и
выпуска высококачественной продукции.
Для обеспечения единства измерений следует выражать
результаты измерений в стандартных единицах.
Кроме того, должна быть точно известна
погрешность выполненных измерений. Для
достижения требуемой точности погрешность
измерений не должна превосходить предельно
допустимых значений.
Правовые основы обеспечения
единства измерений установлены
Законом РФ «Об обеспечении единства измерений» (2008 г.).
Закон регулирует отношения государственных
органов управления Российской Федерации
с юридическими и физическими лицами по
вопросам изготовления, выпуска, эксплуатации,
ремонта, продажи и импорта средств измерений
и направлен на защиту прав и законных
интересов граждан, установленного правопорядка
и экономики Российской Федерации от отрицательных
последствий недостоверных результатов
измерений.
Если международным
договором Российской Федерации
установлены иные правила, чем те,
которые содержатся в законодательстве
Российской Федерации об обеспечении
единства измерений, то применяются
правила международного договора.
Единство измерений достигается их организацией на
основе Государственной системы обеспечения
единства измерений (ГСИ) — системы государственных
стандартов и других НТД, регламентирующих
метрологические требования, правила,
положения и нормы, а также организацию
и порядок проведения работ по обеспечению
единства измерений.
В ГСИ установлено
требование, чтобы для каждого
результата измерений была известна
погрешность. Причины погрешностей
рассматриваются с двух сторон: характер
(свойство) и источник.
Научной основой метрологического обеспечения является метрология
— наука об измерениях, методах и средствах
обеспечения их единства, а также способах
достижения требуемой точности. К числу
основных проблем метрологии относятся
единицы физических величин, методы и
средства измерений, методы определения
точности измерений, эталоны и образцовые
средства измерений, методы передачи размеров
единиц от эталонов и образцовых средств
измерений всем средствам измерений.
Организационной основой
метрологического обеспечения является
государственная и ведомственные метрологические
службы, а также метрологическая служба
предприятий.
Техническими основами
метрологического обеспечения являются
система государственных эталонов
единиц физических величин, обеспечивающих
воспроизведение единиц с наивысшей точностью; система передачи размеров
единиц физических величин от эталонов
всем средствам измерений с помощью образцовых
средств измерений и других средств поверки;
система разработки, постановки на производство
и выпуска в обращение рабочих средств
измерений; система государственных испытаний
и метрологической аттестации средств
измерений; система государственной и
ведомственной поверки средств измерений;
система стандартных образцов состава
и свойств веществ и материалов; система
стандартных справочных данных о физических
константах и свойствах веществ и материалов.
Вся
метрологическая деятельность в
Российской Федерации основывается
на конституционной норме, которая
устанавливает, что в федеральном
ведении находятся стандарты,
эталоны, метрическая система и исчисление времени, и закрепляет
централизованное руководство основными
вопросами законодательной метрологии, такими, как единицы ФВ, эталоны и связанные
с ними другие метрологические основы.
В развитие этой конституционной нормы
приняты законы «Об обеспечении единства
измерений» и «О техническом регулировании», детализирующие основы метрологической
деятельности.
Основные положения
Закона РФ
«Об обеспечении единства измерений»
Федеральный закон Российской
Федерации
от 26 июня 2008 года
№ 102-ФЗ
Принят Государственной
Думой 11 июня 2008 года
Одобрен Советом
Федерации 18 июня 2008 года
Целями настоящего Федерального закона являются:
3) обеспечение потребности
граждан, общества и государства
в получении объективных, достоверных
и сопоставимых результатов измерений, используемых в целях защиты
жизни и здоровья граждан, охраны окружающей
среды, животного и растительного мира,
обеспечения обороны и безопасности государства,
в том числе экономической безопасности;
4) содействие развитию
экономики Российской Федерации и научно-техническому прогрессу.
Закон закрепляет основы метрологии.
Одним из главных является
единство измерений состояние измерений,
при котором их результаты выражены
в узаконенных единицах величин
и погрешности измерений не выходят
за установленные границы с заданной вероятностью.
Кроме этого, в Законе даны определения
таких понятий, как средство измерений,
эталон единицы величины, метрологическая
служба, метрологический контроль и надзор,
поверка и калибровка средства измерений,
сертификат об утверждении типа средств
измерений, аккредитация на право поверки
средств измерений, лицензия на изготовление
(ремонт, продажу, прокат) средств измерений,
сертификат о калибровке. Приведенные
определения соответствуют официальной
терминологии Международной организации
законодательной метрологии (МОЗМ).
Закон устанавливает,
что государственное управление
деятельностью по обеспечению
единства измерений в России
осуществляет Комитет Российской
Федерации по стандартизации
и метрологии (Госстандарт России), и определяет его цели, задачи, компетенцию,
ответственность и полномочия.
Закон определяет,
что в Российской Федерации
допускаются к применению единицы
физических величин Международной
системы единиц, принятой Генеральной
конференцией по мерам и весам, рекомендованные МОЗМ. Государственные
эталоны единиц величин используются
в качестве исходных для передачи их размеров
всем средствам измерений данных величин
на территории России.
Закон требует,
чтобы средства измерений соответствовали условиям эксплуатации и установленным
требованиям, разрабатываемым на основе
рекомендаций Госстандарта. Решения об
отнесении технического устройства к
средствам измерений и установлении интервалов
между поверками принимает Госстандарт
России. Измерения должны осуществляться
в соответствии с аттестованными в установленном
порядке методиками. Порядок разработки
и аттестации методик выполнения измерений
устанавливает также Госстандарт.
Закон определяет
Государственную метрологическую
службу и иные государственные службы обеспечения единства
измерений, метрологические службы государственных
органов управления Российской Федерации
и юридических лиц, их задачи и полномочия.
Кроме того, он задает виды, полномочия,
зоны ответственности и порядок осуществления
государственного метрологического контроля
и надзора, осуществляемого Государственной
метрологической службой Госстандарта
России. В областях, где надзор и контроль
не применяются, используются правила
и положения, введенные положением Российской
системы калибровки.
Закон «Об обеспечении единства
измерений» укрепляет правовую основу для международного
сотрудничества в области метрологии.
Положения настоящего Закона были расширены
Государственной системой обеспечения
единства измерений (ГСИ), представляющей
собой комплекс нормативных документов
межрегионального и межотраслевого уровней,
устанавливающих правила, нормы, требования,
направленные на достижение и поддержание
единства измерений в стране (при требуемой
точности), утверждаемых Госстандартом
страны.
В ст. 1 приведены основные понятия, которые
законодательно закреплены и принимаются
для целей Закона. К ним относятся понятия
единства и средства измерений, эталон,
метрологическая служба, поверка и калибровка
средств измерений, аккредитация на право
поверки и др. Необходимо отметить, что
эти определения соответствуют официальной
терминологии Международной организации
законодательной метрологии (МОЗМ).
Государственное управление ОЕИ
Статья 4 Закона определяет орган, который
осуществляет государственное управление
деятельностью по ОЕИ – ранее это был
Комитет РФ по стандартизации, метрологии
и сертификации (Госстандарт России), который
после выхода Закона РФ «О техническом
регулировании» и реорганизации Правительства
РФ с 2004 г называется Федеральное агентство
по техническому регулированию и метрологии
(Ростехрегулирование). В этой же статье
определена компетенция данного органа.
Единицы величин, средства измерений и
выполнение измерений
Статьи 6-8 Закона посвящены единицам величин
и средствам и методикам выполнения измерений.
В них указывается, что в РФ допускаются
к применению единицы величин СИ. Но указано,
что правительством РФ могут быть допущены
к применению также и внесистемные единицы
величин.
В статье 9 указано, что измерения должны
осуществляться в соответствии с аттестованными
в установленном порядке методиками выполнения
измерений (МВИ)
Закон определяет состав и компетенцию
Государственной метрологической службы
и иные государственные службы ОЕИ (ст.10).
Государственная метрологическая служба
выполняет работы по ОЕИ в масштабах страны
и включает:
К иным государственным
службам ОЕИ относятся:
РЕФЕРАТ
«Обследование, испытания
и реконструкция зданий, сооружений
и застройки»
СЛУШАТЕЛЬ
ТЕМА: Основные
метрологические характеристики средств
измерений
Хабаровск, 2013 г.
3.1. Классификация и метрологические
характеристики средств измерений
Диапазон и предел измерений
В практической жизни человек всюду имеет
дело с измерениями. На каждом шагу встречаются
измерения таких величин, как длина, объем,
вес, время и другие.
Измерения
являются одним из важнейших путей познания
природы человеком. Они дают количественную
характеристику окружающего мира, раскрывая
человеку действующие в природе закономерности.
Все отрасли
техники не могли бы существовать без
развернутой системы измерений, определяющих
как все технологические процессы, контроль
и управление ими, так и свойства и качество
выпускаемой продукций.
Отраслью науки,
изучающей измерения, является метрология.
Слово
«метрология» образовано из двух
греческих слов: метрон — мера и логос —
учение. Дословный перевод слова «метрология»
— учение о мерах. Долгое время метрология
оставалась в основном описательной наукой
о различных мерах и соотношениях между
ними. С конца 19-го века благодаря прогрессу
физических наук метрология получила
существенное развитие. Большую роль в
становлении современной метрологии как
одной из наук физического цикла сыграл
Д. И. Менделеев, руководивший отечественной
метрологией в период 1892 — 1907 гг.
1 . Общие понятия
в метрологии
Метрология — наука об измерениях,
методах и средствах обеспечения их единства
и способах достижения требуемой точности.
Под
измерением понимают познавательный
процесс, заключающийся в сравнении
путем физического эксперимента
данной физической величины с
известной физической величиной,
принятой за единицу измерения.
Технические измерения определяют
класс измерений, выполняемых
в производственных и эксплуатационных
условиях, когда точность измерения
определяется непосредственно средствами
измерения.
Единство
измерений — состояние измерений,
при котором их результаты
выражены в узаконенных единицах
и погрешности известны с заданной
вероятностью. Единство измерений
необходимо для того, чтобы можно
было сопоставить результаты
измерений, выполненных в разное
время, с использованием различны
методов и средств измерении,
а также в различных по территориальному
расположению местах.
Единство
измерений обеспечивается их
свойствами: сходимостью результатов
измерений; воспроизводимостью результатов
измерений; правильностью результатов
измерений.
Средство измерения — техническое
устройство, используемое при измерениях
и имеющее нормированные метрологические
характеристики.
Результат измерения — значение
физической величины, найденное путем
ее измерения.
В процессе
измерения на средство измерения, оператора
и объект измерения воздействуют различные
внешние факторы, именуемые влияющими
физическими величинами. Эти физические
величины не измеряются средствами измерения,
но оказывают влияние на результаты измерения.
Несовершенство изготовления средств
измерений, неточность их градуировки,
внешние факторы (температура окружающей
среды, влажность воздуха, вибрации и др.),
субъективные ошибки оператора и многие
другие факторы, относящиеся к влияющим
физическим величинам, являются неизбежными
причинами появления погрешности измерения.
2. Виды средств измерений
Для измерения физической
величины применяют технические
средства, которые называются средствами
измерений.
Средство измерения —
это техническое средство, предназначенное
для измерения, имеющее нормированные
метрологические характеристики, воспроизводящее
и (или) хранящее единицу физической величины,
размер которой принимается неизменным
(в пределах установленной погрешности)
в течение известного интервала времени.
Средства измерения — это основа метрологического
обеспечения, они имеют нормированные
погрешности.
Средства измерения основаны
на использовании различных физических
эффектов, например, пьез и термоэлектрические,
эффекты Холла и Фарадея, фотоэлектрические
и др.
К средствам измерений
относятся: меры, измерительные преобразователи,
приборы, системы и установки, принадлежности.
Мера — это средство
измерения, предназначенное для
воспроизведения или хранения физической
величины заданного размера, например,
гири, концевые меры длин и др.
На практике используют однозначные
меры, которые воспроизводят величину
только одного размера (например гиря);
многозначные меры, когда воспроизводят
несколько размеров физической величины
(например, длину объекта в миллиметрах
или сантиметрах); набор мер (например,
набор гирь) и магазин мер, где меры объединены
в одно целое с возможностью путем переключения
устройств, связанных с возможностью отсчета,
соединять меры в нужном сочетании (например,
магазин электрических сопротивлений).
Стандартный образец —
это образец вещества (материала), который
аттестуется с количественными значениями
величин, характеризующими свойства или
состав этого вещества (материала).
При пользовании мерами учитывают
их номинальное и действительное
значение, ее погрешность и разряд.
Номинальное значение указывается
на мере, действительное — в специальном
свидетельстве. Действительное значение
меры определяется на основании высокоточного
измерения с помощью официального
эталона. Разность между действительным
и номинальным значениями меры называется
погрешностью меры. При аттестации (поверке)
тоже могут быть погрешности, поэтому
меры подразделяют на разряды (первый,
второй и т. д.), а сами меры называются
разрядными эталонами (образцовыми измерительными
средствами), которые используют для поверки
измерительных средств.
Измерительный преобразователь
— это техническое средство, предназначенное
для выработки сигнала измерительной
информации в форме удобной для передачи,
дальнейшего преобразования, обработки
и хранения, но не доступной для непосредственного
восприятия наблюдателем. Основной метрологической
характеристикой измерительного преобразователя
считается соотношение между входной
и выходной величинами, которое называется
функцией преобразования. К измерительным
преобразователям относятся термопары,
измерительные трансформаторы и усилители,
преобразователи давления. Не следует
отождествлять измерительные преобразователи
с преобразовательными элементами, например,
трансформатор не имеет метрологических
характеристик.
Первичные преобразователи
непосредственно воспринимают информацию
об измеряемой величине; передающие —
преобразуют информацию в форму, удобную
для ее регистрации или передачи на расстояние;
промежуточные преобразователи работают
как первичные или передающие, так и в
их сочетании, не изменяя вид физической
величины.
Измерительные приборы —
средства измерений, предназначенные
для переработки сигнала измерительной
информации в другие формы, доступные
для непосредственного восприятия наблюдателем.
Различают приборы прямого действия и
приборы сравнения.
Приборы прямого действия
отображают измеряемую величину на показывающем
устройстве, имеющем градуировку в соответствующих
единицах физической величины, например,
амперметры, вольтметры и т. п.
Приборы сравнения (компараторы)
сравнивают измеряемые величины с величинами,
значения которых известны, например,
электроизмерительные потенциометры.
Измерительные системы и
установки — это совокупность функционально
объединенных автоматизированных или
автоматических средств измерения, предназначенных
для измерения одной или нескольких физических
величин объекта измерений.
Измерительные принадлежности
— вспомогательные средства, используемые
для обеспечения необходимых условий
чтобы выполнить измерения с требуемой
точностью. Например, психрометр используется
при измерении параметра объекта, если
оговаривается влажность окружающей среды.
По метрологическому назначению
средства измерений делятся на рабочие
средства измерения и эталоны.
По способу отсчета
измеряемой величины средства как правило,
делятся на показывающие (например, аналоговые
и цифровые) и регистрирующие (бумажная
или магнитная лента).
Метрологические характеристики
средств измерений
3.1. Классификация и
метрологические характеристики средств
измерений
Средства измерений, утвержденные
Госстандартом России, регистрируются
в государственном Реестре средств
измерений, удостоверяются сертификатами
соответствия и только после этого
допускаются для применения на территории
Российской Федерации.
Перечень средств
измерений разбит по видам измерений на
13 групп в соответствии с «Кодификатором
групп средств измерений МИ 2314-00»..
• измерения геометрических величин;
• измерения механических величин;
• измерения параметров потока,
расхода, уровня объема веществ;
• измерения давления, вакуумные
измерения;
• измерения физико-химического
состава и свойств веществ;
• измерения времени и частоты;
• измерения электротехнических
и магнитных величин;
• радиотехнические и радиоэлектронные
измерения;
• измерения характеристик ионизирующих
и ядерных констант;
• виброакустические измерения;
• оптические и оптико-физические
измерения;
• средства измерений медицинского
назначения;
• теплофизические и температурные
измерения.
В справочных изданиях принята
следующая структура описания средств
измерений: регистрационный номер,
наименование, номер и срок действия
сертификата об утверждении типа
средства измерения, местонахождение
изготовителя и основные метрологические
характеристики. Последние оценивают
пригодность средств измерений к измерениям
в известном диапазоне с известной точностью.
Метрологические характеристики
средств измерений обеспечивают:
• возможность установления точности
измерений;
• достижение взаимозаменяемости
и сравнение средств измерений между собой;
• выбор нужных средств измерений
по точности и другим характеристикам;
• определение погрешностей измерительных
систем и установок;
• оценку технического состояния
средств измерений при их поверке.
Все метрологические свойства
средств измерений можно разделить на
две группы:
К основным метрологическим характеристикам,
определяющим свойства первой группы,
относятся диапазон измерений и порог
чувствительности.
К метрологическим свойствам второй группы
относятся два главных свойства точности:
правильность и прецизионность результатов.
3.2. Диапазон и
предел измерений
Диапазон
измерений — область значений величины,
в пределах которых нормированы допускаемые
пределы погрешности. Значения величины,
ограничивающие диапазон измерений снизу
или сверху (слева и справа), называют соответственно
нижним или верхним пределом измерений.
Значения величины, ограничивающие диапазон
измерений снизу и сверху (слева и справа),
называют соответственно «нижним пределом
измерений» или «верхним пределом измерений»
.
Нижний предел измерения
реально не бывает равным нулю,
так как он ограничивается
обычно порогом чувствительности,
помехами или погрешностями измерений.
Поэтому для многих измерительных приборов,
на шкале которых имеется отметка « 0 »,
нижний предел измерения в действительности
не равен нулю.
