Метрология и ее разделы

Пензенская Государственная Технологическая Академия

структурное подразделение среднего профессионального образования

Химико-Технологический Техникум

Чибирев С.В., Черкашина Т.П.

МЕТРОЛОГИЯ

учебное пособие для студентов средних специальных учебных заведений

Пенза, 2009.

Чибирев С.В., Черкашина Т.П.

Метрология: учебное пособие для студентов средних специальных учебных заведений, - Пенза, 2010 — 90 страниц, иллюстрир.

Пособие предназначено для студентов 2(3) курса специальностей:

200502.51 Метрология;

200504.51 Стандартизация и сертификация продукции (по отраслям).

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ. ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности 3404 Стандартизация и сертификация (по отраслям) (базовый уровень среднего специального образования)утверждают следующие дидактические единицы по дисциплине «Метрология»:

цели, задачи, принципы, объекты и технические средства метрологии; основные термины и определения; законодательные акты в области метрологии и метрологического обеспечения; Закон Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений»; Государственная система обеспечения единства измерений; Государственная метрологическая служба, метрологические службы органов управления Российской Федерации и юридических лиц; структура, цели и задачи метрологической службы; метрологическая экспертиза нормативной и технической документации; Государственный метрологический контроль и надзор; Российская система калибровки; системы единиц физических величин; основные единицы измерений и измеряемых величин по областям измерений; погрешности измерений; средства измерений; рабочие средства измерений; рабочие эталоны; государственные эталоны единиц величин; нормируемые метрологические характеристики средств измерений; поверочные схемы; поверка и калибровка средств измерений; поверочное и калибровочное оборудование. По данному стандарту дисциплина «Метрология» относится к блоку общепрофессиональных дисциплин (ее код ОПД.06). На ее изучение выделено 90 часов, из них 30 часов — на лабораторные и практические занятия. Рекомендовано изучение дисциплины на 2 или 3 курсе.

Дополнительно: На специальности 200502 «Метрология» по дисциплине Метрология (код СД.01) стандартом предусмотрены те же требования, что и к специальности 200504 «Стандартизация и сертификация продукции (по отраслям)».

Оглавление

§1. Цели и задачи метрологии. История развития метрологии. Основные определения в области метрологии

§2. Основные правовые акты в области метрологии

§3. Основы метрологического обеспечения

§4. Федеральный Закон «Об обеспечении единства измерений»

§5. Государственная система обеспечения единства измерений.

§6. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии

§7. Государственная метрологическая служба

§8. Международные метрологические организации

§9. Государственный метрологический контроль и надзор за средствами измерений

§10. Поверка средств измерений

§11. Калибровка средств измерений. Российская система калибровки

§12. Метрологическая аттестация средств измерений

§13. Система сертификации средств измерений

§14. Методики выполнения измерений.

§15. Метрологическая экспертиза

§16. Анализ состояния измерений

§17. Физические величины

§18. Международная система единиц физических величин

§19. Воспроизведение единиц физических величин и передача их размера. Эталоны единиц физических величин

§20. Виды измерений

§21. Методы измерений

§22. Виды средств измерений

§23. Метрологические характеристики средств измерений

§24. Погрешность измерения

§25. Основные принципы выбора средств измерений

Тестовое задание для проведения пробной промежуточной аттестации по метрологии за III семестр. (§1-16)

Варианты вопросов для проведения аттестации в III семестре. (§1-16)

Варианты вопросов для проведения аттестации в IV семестре. (§17-25)

Список дополнительной литературы

§1. Цели и задачи метрологии. История развития метрологии. Основные определения в области метрологии

1. Метрология (от греч. μέτρον — мера, измерительный инструмент и от др.-греч. λόγος — мысль, причина, наука) — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности (РМГ 29-99). Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью. Средством метрологии является совокупность измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих требуемую точность.

Метрология состоит из 3 разделов:

· Теоретическая

Рассматривает общие теоретические проблемы (разработка теории и проблем измерений, физических величин, их единиц, методов измерений).

· Прикладная

Изучает вопросы практического применения разработок теоретической метрологии. В её ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения.

· Законодательная

Устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины, методов и средств измерений.

К целям и задачам метрологии относятся:

· создание общей теории измерений;

· образование единиц физических величин и систем единиц;

· разработка и стандартизация методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений;

· создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений, методики выполнения измерений. Приоритетной подзадачей данного направления является выработка системы эталонов на основе физических констант;

· установление единиц физических величин (ФВ).

2.Метрология как область практической деятельности зародилась в древности. Наименования единиц измерения и их размеры появлялись в давние времена чаще всего в соответствии с возможностью применения единиц и их размеров без специальных устройств, т.е. создавались с ориентацией на те единицы, что были «под руками и ногами». В России в качестве единиц длины были «пядь», «локоть». В начале 1840 г., во Франции была введена метрическая система мер. Значимость метрической системы глубоко оценил Д.И. Менделеев. В 1867 г. с трибуны съезда русских естествоиспытателей он выступил с призывом содействовать подготовке метрической реформы в России. По его инициативе Петербургская академия наук предложила учредить международную организацию, которая обеспечивала бы единообразие средств измерений в международном масштабе. Это предложение получило одобрение, и в 1875 году на Дипломатической метрологической конференции, проведенной в Париже, в которой участвовали 17 государств (в том числе Россия), была принята Метрическая конвенция. Большую роль в становлении метрологии в России сыграл Д.И. Менделеев, руководивший отечественной метрологией в период с 1892 по 1907 г. «Наука начинается... с тех пор, как начинают измерять», — в этом научном кредо великого ученого выражен, по существу, важнейший принцип развития науки, который не утратил актуальности и в современных условиях. В 1893 году в России под руководством Менделеева была создана Главная палата мер и весов. В 1931, в Ленинграде на базе этой палаты был создан Всесоюзный НИИ метрологии им. Д.И.Менделеева. В 1960 была принята международная система единиц СИ.

3.Терминология, используемая в метрологии, приведена в Законе "Об обеспечении единства измерений":

û средство измерений - техническое устройство, предназначенное для измерений;

û единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью;

û поверка средства измерений - совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами, организациями) с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим требованиям;

û калибровка средства измерений - совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору;

û сертификат об утверждении типа средств измерений - документ, выдаваемый уполномоченным на то государственным органом, удостоверяющий, что данный тип средств измерений утвержден в порядке, предусмотренном действующим законодательством, и соответствует установленным требованиям;

û аккредитация на право поверки средств измерений - официальное признание уполномоченным на то государственным органом полномочий на выполнение поверочных работ;

û эталон единицы величины - средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины (или кратных либо дольных значений единицы величины) с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины;

û государственный эталон единицы величины - эталон единицы величины, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории Российской Федерации;

û нормативные документы по обеспечению единства измерений - государственные стандарты, применяемые в установленном порядке международные (региональные) стандарты, правила, положения, инструкции и рекомендации;

û метрологический контроль и надзор - деятельность, осуществляемая органом государственной метрологической службы (государственный метрологический контроль и надзор) или метрологической службой юридического лица в целях проверки соблюдения установленных метрологических правил и норм;

û метрологическая служба - совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.

Вопросы и задания.

1. Что такое метрология?

2. Из каких разделов состоит метрология?

3. Назовите основные цели и задачи метрологии.

4. Под руководством какого русского ученого была создана Главная палата мер и весов в России?

5. Что такое средство измерения?

6. Что такое эталон единицы величины?

7. Что такое метрологическая служба?

§2. Основные правовые акты в области метрологии.

План.

1. Основные виды документации

2. Основные документы области метрологии

1.Виды нормативных документов:

Правила (ПР) по стандартизации, метрологии, сертификации, аккредитации представляют собой нормативный документ, устанавливающий обязательные для применения организационно-технические и (или) общетехнические положения, порядки, методы выполнения работ в перечисленных выше областях.

Рекомендации (Р) (в том числе и межгосударственные РМГ) по стандартизации, метрологии, сертификации, аккредитации являются нормативными документами, содержащими добровольные для применения организационно-технические и (или) общетехнические положения, порядки, методы выполнения работ, а также рекомендуемые правила выполнения этих работ.

Методические инструкции (МИ) и руководящие документы (РД) являются нормативными документами методического содержания, разрабатываются организациями, подведомственными Госстандарту России.

Государственные стандарты (ГОСТ, ГОСТ Р).

Отраслевые стандарты (ОСТ).

Стандарты предприятия (СТП).

2.К основным документам в области метрологии относятся:

Общие требования по законодательной метрологии

Измерения массы и силы

Измерения длины и скорости

Измерения расхода газа

Измерения давления

Измерения температуры

Измерения электрических величин

Измерения акустических величин и параметров вибрации

Физико-химические измерения

Измерения объема, уровня и расхода жидкости

Вопросы и задания.

8. Что представляют собой правила по метрологии?

9. Какие данные содержат рекомендации по метрологии?

§3. Основы метрологического обеспечения

Под метрологическим обеспечением (МО) понимается установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.

Основы метрологического обеспечения:

-научной основой метрологического обеспечения является метрология - наука об измерениях;

-организационной основой является метрологическая служба России;

-техническими средствами являются: система средств измерений, эталонов, система передачи размеров единиц от эталона рабочим средствам измерений, система стандартных образцов, система стандартных справочных данных;

-правила и нормы по обеспечению единства измерений установлены в Законе РФ "Об обеспечении единства измерений" и в нормативных документах Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ).

Основной тенденцией в развитии метрологического обеспечения является переход от существовавшей ранее сравнительно узкой задачи обеспечения единства и требуемой точности измерений к принципиально новой задаче обеспечения качества измерений.

Качество измерений понятие более широкое, чем точность измерений. Оно характеризует совокупность свойств СИ, обеспечивающих получение в установленный срок результатов измерений с требуемыми точностью (размером допускаемых погрешностей), достоверностью, правильностью, сходимостью и воспроизводимостью.

Понятие "метрологическое обеспечение" применяется, как правило, по отношению к измерениям (испытанию, контролю) в целом. В то же время допускают использование термина "метрологическое обеспечение технологического процесса (производства, организации)", подразумевая при этом МО измерений (испытаний или контроля) в данном процессе, производстве, организации.

Объектом метрологического обеспечения являются все стадии жизненного цикла (ЖЦ) изделия (продукции) или услуги. Под ЖЦ понимается совокупность последовательных взаимосвязанных процессов создания и изменения состояния продукции от формулирования исходных требований к ней до окончания эксплуатации или потребления.

Так, на стадии разработки продукции для достижения высокого качества изделия производится выбор контролируемых параметров, норм точности, допусков, средств измерения, контроля и испытания. Так же осуществляется метрологическая экспертиза конструкторской и технологической документации.

Отдельные аспекты МО рассмотрены в рекомендации МИ 2500-98 по метрологическому обеспечению малых предприятий. Разработка и проведение мероприятий МО возложено на метрологические службы (МС). Метрологическая служба - служба, создаваемая в соответствии с законодательством для выполнения работ по обеспечению единства измерений и осуществления метрологического контроля и надзора.

Вопросы и задания.

10. Назовите основы метрологического обеспечения.

11. Что является объектом метрологического обеспечения?

12. Что является техническими средствами метрологического обеспечения?

§4. Федеральный Закон «Об обеспечении единства измерений»

1.В 1993 г. принят Закон РФ «Об обеспечении единства измерений». До того по существу не было законодательных норм в области метрологии. Правовые нормы устанавливались постановлениями Правительства. По сравнению с положениями этих постановлений Закон установил немало нововведений — от терминологии до лицензирования метрологической деятельности в стране. Установлено четкое разделение функций государственного метрологического контроля и государственного метрологического надзора; пересмотрены правила калибровки, введена добровольная сертификация средств измерений и др.

Метрология относится к такой сфере деятельности, в которой основные положения обязательно должны быть закреплены именно законом, принимаемым высшим законодательным органом страны.

Цели Закона состоят в следующем:

· защита прав и законных интересов граждан, установленного правопорядка и экономики Российской Федерации от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений;

· содействие научно-техническому и экономическому прогрессу на основе применения государственных эталонов единиц величин и использования результатов измерений гарантированной точности, выраженных в допускаемых к применению в стране единицах;

· создание благоприятных условий для развития международных и межфирменных связей;

· регулирование отношений государственных органов управления Российской Федерации с юридическими и физическими лицами по вопросам изготовления, выпуска, эксплуатации, ремонта, продажи и импорта средств измерений;

· адаптация российской системы измерений к мировой практике.

Особенность Закона в отличие от зарубежных законодательных положений по метрологии заключается в том, что, несмотря на основные сферы его приложения — торговля, здравоохранение, защита окружающей среды, внешнеэкономическая деятельность — он распространяется на некоторые области производства в части калибровки средств измерений метрологическими службами юридических лиц с использованием эталонов, соподчиненных государственным эталонам единиц величин. Закон предоставляет право аккредитованным метрологическим службам юридических лиц выдавать сертификаты о калибровке от имени органов и организаций, которые их аккредитовали.

2.Основные статьи Закона устанавливают:

· организационную структуру государственного управления обеспечением единства измерений;

· нормативные документы по обеспечению единства измерений;

· единицы величин и государственные эталоны единиц величин;

· средства и методики измерений.

Закон определяет Государственную метрологическую службу и другие службы обеспечения единства измерений, метрологические службы государственных органов управления и юридических лиц, а также виды и сферы распределения государственного метрологического контроля и надзора. Отдельные статьи Закона содержат положения по калибровке и сертификации средств измерений и устанавливают виды ответственности за нарушение Закона.

Современный этап развития экономики в России вызывает трудности в реализации некоторых положений Закона (например, касающихся поверки и аккредитации соответствующих служб на право поверки, а также утверждения типа средств измерений), в связи с чем требуются дальнейшее совершенствование, актуализация, конкретизация законодательных положений.

Закон «Об обеспечении единства измерений» укрепляет правовую базу для международного сотрудничества в области метрологии, принципами которого являются:

· поддержка приоритетов международных договорных обязательств;

· содействие процессам присоединения России к ГАТТ/ВТО;

· сохранение авторитета российской метрологической школы в международных организациях;

· создание условий для взаимного признания результатов испытаний, поверок и калибровок в целях устранения технических барьеров в двусторонних и многосторонних внешнеэкономических отношениях.

3.Государственный метрологический контроль и надзор осуществляют должностные лица Госстандарта России - главные государственные инспекторы и государственные инспекторы по обеспечению единства измерений Российской Федерации, республик в составе Российской Федерации, автономных областей, автономных округов, краев, областей, городов Москвы и Санкт-Петербурга (далее государственные инспекторы).

Осуществление государственного метрологического контроля и надзора может быть возложено на государственных инспекторов по надзору за государственными стандартами, действующих в соответствии с законодательством Российской Федерации и прошедших аттестацию в качестве государственных инспекторов по обеспечению единства измерений.

Государственные инспекторы, осуществляющие поверку средств измерений, подлежат аттестации в качестве поверителей.

Государственные инспекторы, осуществляющие на соответствующей территории государственный метрологический контроль и надзор, вправе беспрепятственно, при предъявлении служебного удостоверения:

"посещать объекты, где эксплуатируются, производятся, ремонтируются, продаются, содержатся или хранятся средства измерений независимо от подчиненности и форм собственности этих объектов;

"проверять соответствие используемых единиц величин допущенным к применению;

"поверять средства измерений, проверять их состояние и условия применения, а также соответствие утвержденному типу средств измерений;

"проверять применение аттестованных методик выполнения измерений, состояние эталонов, применяемых для поверки средств измерений;

"проверять количество товаров, отчуждаемых при совершении торговых операций;

"отбирать образцы продукции и товаров, а также фасованные товары в упаковках любого вида для осуществления надзора;

"использовать технические средства и привлекать персонал объекта, подвергаемого государственному метрологическому контролю и надзору.

При выявлении нарушений метрологических правил и норм государственный инспектор имеет право:

"запрещать применение и выпуск средств измерений неутвержденных типов или не соответствующих утвержденному типу, а также неповеренных;

"гасить поверительные клейма или аннулировать свидетельство о поверке в случаях, когда средство измерений дает неправильные показания или просрочен межповерочный интервал;

"при необходимости изымать средство измерений из эксплуатации;

"представлять предложения по аннулированию лицензии на изготовление, ремонт, продажу и прокат средств измерений в случаях нарушения требований к этим видам деятельности;

"давать обязательные предписания и устанавливать сроки устранения нарушений метрологических правил и норм;

"составлять протоколы о нарушении метрологических правил и норм.

Вопросы и задания.

13. В каком году был принят Закон «Об обеспечении единства измерений»?

14. Назовите основные цели Закона.

15. Что устанавливает Закон?

16. Назовите права и обязанности государственных инспекторов по обеспечению единства измерений.

§5. Государственная система обеспечения единства измерений

1. Единство измерений — состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в Российской Федерации единицах величин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы. Данное определение дано в ФЕДЕРАЛЬНОМ ЗАКОНЕ от 26.06.2008 N 102-ФЗ "ОБ ОБЕСПЕЧЕНИИ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ" (принят ГД ФС РФ 11.06.2008).

Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) — это система обеспечения единства измерений в стране, реализуемая, управляемая и контролируемая федеральным органом исполнительной власти по метрологии — Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулирование, бывший Госстандарт).

Деятельность по обеспечению единства измерения направлена на охрану прав и законных интересов граждан, установленного правопорядка и экономики путем защиты от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений во всех сферах жизни общества на основе конституционных норм, законов, постановлений Правительства РФ и нормативных документов (НД).

Обеспечение единства измерений в стране осуществляется:

· на государственном уровне;

· на уровне федеральных органов исполнительной власти;

· на уровне юридических лиц.

2. Цель государственной системы обеспечения единства измерений — создание общегосударственных правовых, нормативных, организационных, технических и экономических условий для решения задач по обеспечению единства измерений и предоставление всем субъектам деятельности возможности оценивать правильность выполняемых измерений.

Основные задачи ГСИ:

· разработка оптимальных принципов управления деятельностью по обеспечению единства измерений;

· организация и проведение фундаментальных научных исследований с целью создания более совершенных и точных методов и средств воспроизведения единиц и передачи их размеров;

· установление системы единиц величин и шкал измерений, допускаемых к применению;

· установление основных понятий метрологии, унификация их терминов и определений;

· установление экономически рациональной системы государственных эталонов;

· создание, утверждение, применение и совершенствование государственных эталонов;

· установление систем (по видам измерений) передачи размеров единиц величин от государственных эталонов средствам измерений, применяемым в стране;

· создание и совершенствование вторичных и рабочих эталонов, комплексных поверочных установок и лабораторий;

· установление общих метрологических требований к эталонам, средствам измерений, методикам выполнения измерений, методикам поверки (калибровки) средств измерений и других требований, соблюдение которых является необходимым условием обеспечения единства измерений;

· разработка и экспертиза разделов метрологического обеспечения федеральных и иных государственных программ, в том числе программ создания и развития производства оборонной техники;

· осуществление государственного метрологического контроля: поверка средств измерений; испытания с целью утверждения типа средств измерений; лицензирование деятельности юридических и физических лиц по изготовлению и ремонту средств измерений;

· осуществление государственного метрологического надзора: за выпуском, состоянием и применением средств измерений; эталонами единиц величин; аттестованными методиками выполнения измерений; соблюдением метрологических правил и норм; количеством товаров, отчуждаемых при совершении торговых операций; количеством фасованных товаров в упаковках любого вида при их расфасовке и продаже;

· разработка принципов оптимизации материально-технической и кадровой базы органов Государственной метрологической службы;

· аттестация методик выполнения измерений;

· калибровка и сертификация средств измерений, не входящих в сферы государственного метрологического контроля и надзора;

· аккредитация метрологических служб и иных юридических и физических лиц по различным видам метрологической деятельности;

· аккредитация поверочных, калибровочных, измерительных, испытательных и аналитических лабораторий, лабораторий неразрушаюoего и радиационного контроля в составе действующих в Российской федерации систем аккредитации;

· участие в работе международных организаций, деятельность ко торых связана с обеспечением единства измерений, и в подготовке к вступлению России в ВТО;

· разработка совместно с уполномоченными федеральными органами исполнительной власти порядка определения стоимости (цены) метрологических работ и регулирования тарифов на эти работы;

· организация подготовки и подготовка кадров метрологов;

· информационное обеспечение по вопросам обеспечения единства измерений;

· совершенствование и развитие ГСИ.

Решение важнейших научно-технических задач, в том числе проблемы обеспечения качества продукции, в значительно