Основы метрологии, стандартизации, сертификации и контроля качества

МЕТРОЛОГИЯ
наука об измерениях, методах и средствах обеспечения единства и требуемой точности измерений.

занимается вопросами фундаментальных исследований, созданием системы единиц измерений, физических постоянных, разработкой новых методов измерения
занимается вопросами практического применения в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований в рамках метрологии
включает совокупность взаимообусловленных правил и норм, направленных на обеспечение единства измерений, которые возводятся в ранг правовых положений и имеют обязательную силу и находятся под контролем государства

Важнейшая задача метрологии
Обеспечение единства измерений, которая решается при соблюдении двух условий:
1. Выражение результатов измерений в узаконенных единицах.
2. Установление допускаемых погрешностей результатов измерений и границ, за которые они не должны выходить при заданной вероятности.

Предмет метрологии
извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов, т.е. измерение свойств объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью.

Метрологическое обеспечение
установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.

Основы метрологического обеспечения единства измерений
Организационная - метрологические службы.
Техническая:
- стандартные справочные данные о физических константах и свойствах материалов и веществ;
- стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов;
- эталоны единиц физических величин.

Основные цели и конечные результаты метрологического обеспечения:
Повышение качества продукции, эффективности управления производством и уровнем автоматизации производственных процессов;
Обеспечение взаимозаменяемости деталей, узлов, агрегатов;
Повышение эффективности НИР, испытаний;
Обеспечение достоверного учёта материальных и энергетических ресурсов и их экономическое использование;
Повышение эффективности мероприятий по профилактике, диагностике и лечению болезней, нормированию и контролю условий труда и быта людей, охране окружающей среды;
Повышение уровня автоматизации управления транспортом и безопасность его движения;
Обеспечение высокого качества и надёжности связи.

Федеральный закон от 26.06.2008 N 102-ФЗ "Об обеспечении единства измерений"

Закон РФ
«Об обеспечении единства измерений»
основные метрологические понятия (термины и определения);
компетенцию Госстандарта России в обеспечении единства измерений;
единицы величин, государственные эталоны, средства и методики измерений;
компетенцию и структуру Государственной метрологической службы и других государственных служб обеспечения единства измерений;
метрологические службы государственных органов управления, предприятий и организаций;
сферы распространения и виды государственного метрологического надзора;
права, обязанности и ответственность государственных инспекторов по обеспечению единства измерений;
условия использования средств измерений в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора;
требования к выполнению измерений по аттестованным методикам;
основные положения калибровки и сертификации средств измерений;
ответственность за нарушение положений Закона.

Сферы государственного регулирования обеспечения единства измерений к которым установлены обязательные метрологические требования:
здравоохранение, ветеринария, охрана окружающей среды, обеспечение безопасности условий и охраны труда;
обеспечение гражданской обороны, защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, обеспечения пожарной безопасности, безопасности людей на водных объектах;
осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством РФ требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта;
осуществление торговли, выполнение работ по расфасовке товаров;
выполнение государственных учетных операций и учета количества энергетических ресурсов;
оказание услуг почтовой связи, учет объема оказанных услуг электросвязи операторами связи и обеспечение целостности и устойчивости функционирования сети связи общего пользования;
осуществление деятельности в области обороны и безопасности государства;
осуществление геодезической и картографической деятельности;
осуществление деятельности в области гидрометеорологии, мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды;

Сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений к которым установлены обязательные метрологические требования:
проведение банковских, налоговых, таможенных операций и таможенного контроля;
выполнение работ по оценке соответствия продукции и иных объектов обязательным требованиям в соответствии с законодательством РФ о техническом регулировании;
проведении официальных спортивных соревнований, обеспечении подготовки спортсменов высокого класса;
выполнении поручений суда, органов прокуратуры, государственных органов исполнительной власти;
осуществлении мероприятий государственного контроля (надзора);
осуществлении деятельности в области использования атомной энергии;
обеспечении безопасности дорожного движения.

Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ)
включает в себя нормативные документы, устанавливающие правила, нормы, требования, направленные на достижение и поддержание единства измерений в РФ при требуемой точности.

В единую государственную систему метрологии входят:
Система государственных эталонов единиц физических величин, обеспечивающая воспроизведение единиц с наивысочайшей точностью;
Система передачи размеров единиц физических величин от эталонов ко всем средствам измерения с помощью образцовых средств измерений;
Системы разработки, постановки на производство и выпуска в обращение рабочих средств измерений;
Система обязательных государственных испытаний средств измерений, предназначенных для серийного или массового производства и ввоза их из-за границы;

В единую государственную систему метрологии входят:
Система государственной ведомственной поверки или метрологической аттестации средств измерений, обеспечивающая единообразие средств измерений при их изготовлении, эксплуатации, ремонте;
Система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов, обеспечивающая воспроизведение единиц величин;
Система стандартных справочных данных о физических константах свойствах веществ и материалов.

Теоретические основы метрологии
Физическая величина – свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.
Измеряемые величины могут быть выражены количественно в установленных единицах измерения (масса, длина, плотность).
Оцениваемые величины, для которых не может быть введена единица измерения, величины производятся при помощи установленной шкалы (твердость).

Теоретические основы метрологии
Единица физической величины – размер физической величины, которому по определению придано значение, равное единице.

Единицы физической величины
Основные единицы - единицы физических величин, которые объединяют в системы единиц по определенным принципам, т.е. произвольно устанавливают.
Производные единицы - выражают по формулам через основные единицы для данной области измерений.

Единицы физической величины
3. Внесистемные единицы - единицы физических величин, которые вводятся независимо от системы единиц (миллиметр ртутного столба, рентген, а также кратные и дольные единицы).
4. Относительные единицы - безразмерное отношение физической величины к одноименной физической величине, принимаемой за исходную.
5. Логарифмические величины - логарифм (десятичный, натуральный) безразмерного отношения двух одноименных физических величин.

Виды и методы измерений
По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на:
статические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени;
динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени.

Виды и методы измерений
Измерение - совокупность операций, выполняемых с помощью специального технического средства, хранящего единицу величины, позволяющего сопоставить измеряемую величину с ее единицей и получить значение этой величины.

равноточные
(ряд измерений какой-либо
величины, выполненных
одинаковыми по точности
средствами измерений и в
одних и тех же условиях c
одинаковой тщательностью)
неравноточные
(ряд измерений какой-либо
величины, выполненных
различающимися по точности
средствами измерений и (или)
в разных условиях)
однократные
(измерение, выполненное один раз)
многократные
(измерение физической величины
одного и того же размера, результат
которого получен из нескольких
следующих друг за другом
измерений)
статические
(измерение физической
величины, принимаемой в
соответствии с конкретной
измерительной задачей за
неизменную на протяжении
времени измерения)
динамические
(измерение изменяющейся по
размеру физической величины,
для получения результата
измерения которой необходимо
учитывать это изменение)
прямые
(измерение, при котором
искомое значение физической
величины получают
непосредственно)
косвенные
(определение искомого значения
физической величины на
основании результатов прямых
измерений других физических
величин, функционально
связанных с искомой величиной)
совокупные
(производимые одновременно
измерения нескольких
одноименных
(однородных) величин,
при которых искомые значения
величин определяют путём
решения системы уравнений,
получаемых при измерении
этих величин в различных
сочетаниях)
совместные
(производимые одновременно
измерения двух или
нескольких неодноименных
величин для определения
зависимости между ними.
Результат измерений
получают путем решения
системы уравнений)

- средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем
Измерительный прибор
- измерительный прибор, показания которого или выходной сигнал являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины, например, стрелочный вольтметр, стеклянный ртутный термометр
- измерительный прибор, показания которого представлены в цифровой форме
- измерительный прибор, допускающий только отсчитывание показаний значений измеряемой величины (микрометр, аналоговый или цифровой вольтметр)
- измерительный прибор, в котором предусмотрена регистрация показаний. Регистрация значений измеряемой величины может осуществляться в аналоговой или цифровой форме, в виде диаграммы, путем печатания на бумажной или магнитной ленте (термограф или, например, измерительный прибор, сопряженный с ЭВМ, дисплеем и устройством для печатания показаний)

Погрешности измерений
Погрешность результата измерений – отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины.
Абсолютная погрешность измерения –разность между полученным при измерении (х) и истинным (Q) значением измеряемой величины:
∆=х-Q
Относительная погрешность – выраженная в процентах или долях значения измеряемой величины:
∆= (х-Q)/Q

Погрешности измерений
1. Инструментальная погрешность - это погрешность применяемого средства измерения.
2. Методическая погрешность - обусловлена несовершенством применяемого метода измерения (способ применения измерительного средства, алгоритмы, по которым вычисляют результат измерения).
3. Субъективная погрешность - обусловлена недостаточной квалификацией или индивидуальными особенностями оператора, выполняющего измерения.

Погрешности измерений
Случайная погрешность — составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) в серии повторных измерений одного и того же размера физической величины, проведенных с одинаковой тщательностью в одних и тех же условиях.
Систематическая погрешность — составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно меняющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины.

Эталоны единиц физических величин
Эталон – особый класс средств измерений высшей точности, при помощи которого хранится и воспроизводится единица физической величины.
1. Первичный эталон - обеспечивает воспроизведение и хранение единицы физической величины с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же величины) точностью.
2. Специальный эталон - обеспечивает воспроизведение единицы физической величины в особых условиях, в которых прямая передача размера единицы от первичного эталона с требуемой точностью не осуществима.
3. Вторичный эталон - хранит размер единицы физической величины, полученной путем сличения с первичным эталоном соответствующей физической величины.

Эталоны единиц физических величин
Вторичный эталон:
Эталон-копия (первичного) — предназначен для передачи размера единицы физической величины рабочим эталонам при большом объеме поверочных работ.
Эталон сравнения — применяется для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут непосредственно сличаться друг с другом.
Эталон-свидетель — предназначен для проверки сохранности и неизменности государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты.
Рабочий эталон — применяется для передачи размера единицы физической величины рабочим средствам измерений. Рабочие эталоны подразделяются на разряды, определяющие порядок их соподчинения в соответствии с поверочной схемой.

Эталоны массы

Манометр грузопоршневой

Передача размеров единиц физических величин
Поверка - совокупность операций, выполняемых органами Государственной метрологической службы или другими уполномоченными на то органами и организациями с целью определения и подтверждения соответствия средств измерений установленным техническим требованиям.

Виды поверок:
1. Первичная – подвергаются средства измерений при выпуске из производства или ремонта, а также средства измерения, поступающие по импорту.

Виды поверок:
2. Периодическая – подлежат средства измерения, находящиеся в эксплуатации или на хранении через определенные межповерочные интервалы, установленные с расчетом обеспечения пригодности к применению средств измерений на период между поверками.

Виды поверок:
3. Инспекционная – производят для выявления пригодности к применению средств измерений при осуществлении госнадзора и ведомственного метрологического контроля за состоянием и применением средств измерений.

Передача размеров единиц физических величин
Калибровка – совокупность операций по подтверждению значений метрологических характеристик, средств измерений не подлежащих государственному метрологическому контролю и надзору (не является обязательной и осуществляется на добровольной основе). Выполняют калибровку любые метрологические службы, в том числе государственные.