Краткая история метрологии

     Поскольку истинное значение есть идеальное значение, то в качестве наиболее близкого к  нему используют действительное значение. Действительное значение физической величины - это значение физической величины, найденное экспериментальным путем  и настолько приближающееся к  истинному значению, что может  быть использовано вместо него. На практике в качестве действительного значения принимается среднее арифметическое значение измеряемой величины.

     Рассмотрев  понятие об измерениях, следует различать  и родственные термины: контроль, испытание и диагностирование.

     Контроль - частный случай измерения, проводимый с целью установления соответствия измеряемой величины заданным пределам.

     Испытание - воспроизведение в заданной последовательности определенных воздействий, измерение  параметров испытуемого объекта  и их регистрация.

     Диагностирование - процесс распознавания состояния  элементов объекта в данный момент времени. По результатам измерений, выполняемых для параметров, изменяющихся в процессе эксплуатации, можно прогнозировать состояние объекта для дальнейшей эксплуатации.

     Метод измерений - прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерения. 

     Классификация измерений

     По  способу получения измерения:

• Прямые – когда физическая величина непосредственно связывается с ее мерой;
• Косвенные – когда искомое значение измеряемой величины установлено по результатам прямых измерений величин, которые связаны с искомой величиной известной зависимостью;
• Совокупные – когда используются системы уравнений, составляемых по результатам измерения нескольких однородных величин.
• Совместные – производятся с целью установления зависимости между величинами. При этих измерениях определяется сразу несколько показателей.

     По  характеру изменения измеряемой величины:

• Статические – связаны с определением характеристик случайных процессов => необходимое количество измерений определяется статическими способами.
• Динамические – связаны с такими величинами, которые в процессе измерений меняются (t окружающей среды).

     Измерения могут меняться по количеству информации:

• Однократные;
• Многократные (> 3);

     По  отношению к основным единицам измерения:

• Абсолютные - (используют прямое измерение одной основной величины и физической константы).
• Относительные – базируются на установлении отношения измеряемой величины, применяемой в качестве единицы. Такая измеряемая величина зависит от используемой единицы измерения

     По  условиям, определяющим точность результата, измерения делят на три класса:

• измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники;
• контрольно-поверочные измерения, выполняемые с заданной точностью;
• технические измерения, погрешность которых определяется метрологическими характеристиками средств измерений.

 
 

     Метрологическое обеспечение

     Достижение  высокого качества продукции и обеспечение  точности и взаимозаменяемости деталей  или сборочных единиц невозможно без метрологического обеспечения  производства. Метрологическое обеспечение (МО) - установление и применение научных  и организационных основ, технических  средств, правил и норм, необходимых  для достижения единства и требуемой  точности измерения.

     Юридическую основу МО составляет закон Российской Федерации "Об обеспечении единства измерений", а также нормативные  документы Федерального агентства  по техническому регулированию и  метрологии (Федерального агентства), как организации, на которые правительством возложено проведение единой государственной  технической политики в области  метрологии.

     Научно-технической  основой МО являются системы государственных  эталонов единых физических величин; передачи размеров единиц физических величин  от эталонов к рабочим средствам  измерений; государственных испытаний  средств измерений, их поверки и  калибровки; обязательной государственной  поверки или метрологической  аттестации средств измерений, эксплуатации и ремонта; стандартных образцов состава и свойств веществ  и материалов, обеспечивающих воспроизведение  единиц величин, характеризующих состав и свойства веществ и др.

     Организационные основы МО составляют государственные  и ведомственные метрологические  службы (в том числе на фирмах и предприятиях различных форм собственности).

     В состав государственной метрологической  службы, осуществляющей свою деятельность под руководством Федерального агентства, входят:

• государственные научные метрологические институты, осуществляющие создание, совершенствование и хранение государственных эталонов, а также проводящие исследовательские работы по научным основам метрологии;
• Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССА), отвечающая за создание и внедрение стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов с целью обеспечения единства измерений;
• Государственная служба стандартных справочных данных о специфических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД), осуществляющая информационное обеспечение организаций;
• Государственная служба времени и частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ), сеть организаций, несущих ответственность за воспроизведение и хранение единиц времени и частоты и передачу их размеров, а также за обеспечение потребности народного хозяйства соответствующей информацией.

     Государственной или ведомственной поверке подлежат все средства измерений.

     Средства  измерений, не прошедшие поверки, неисправные, и в том числе имеющие внешние  повреждения или своевременно не поверенные, к эксплуатации не допускаются.

     С целью МО производства на предприятиях различных форм собственности создаются  метрологические службы или службы главного метролога, которые должны быть аккредитованы органами Федерального агентства.

     В понятие МО производства входят научные  и организационные основы, технические  средства, правила и нормы, обеспечивающие полноту, точность и достоверность  контроля качества продукции на всех этапах ее производства, необходимых  для управления современным производством  и обеспечения стабильного уровня, качества продукции.

     Метрологическое обеспечение охватывает все стадии жизненного цикла изделия, начиная  с этапа научно-исследовательских  и опытно-конструкционных работ. На этом этапе устанавливаются, а  затем закладываются в конструкторской  и технологической документации параметры точности, обеспечивающие высокие эксплуатационные характеристики изделия и их допуски; производится выбор и обоснование необходимых средств измерения и контроля.

     Значение  метрологического обеспечения производства для достижения высокого качества продукции  определено рядом между народных документов, в том числе стандартом ИСО 10002-1.

     Соблюдение  этого стандарта является одним  из условий аккредитации системы  качества на предприятии. 

Калибровка средств измерений

      В настоящее время в Российской Федерации с переходом к рынку возникла необходимость поиска новых форм организации метрологической деятельности, которые соответствовали бы рыночным отношениям в экономике. Одной из таких форм является организация Российской системы калибровки (РСК).

      Контроль  средств измерений на предмет  их пригодности к применению в  мировой практике осуществляется двумя  основными видами: поверкой и калибровкой.

      Калибровка  средства измерений - это совокупность операций, выполняемых калибровочной  лабораторией с целью определения  и подтверждения действительных значений метрологических характеристик  и (или) пригодности средства измерений  к применению в сферах, не подлежащих государственному метрологическому контролю и надзору в соответствии с  установленными требованиями.

      Результаты  калибровки средств измерений удостоверяются калибровочным знаком, наносимым  на средства измерений, или сертификатом о калибровке, а также записью  в эксплуатационных документах.

     Поверку (обязательная госповерка) может выполнять, как правило, орган государственной  метрологической службы, а калибровку - любая аккредитованная и неаккредитованная  организация.

     Поверка обязательна для средств измерений, применяемых в сферах, подлежащих Государственному метрологическому контролю (ГМК), калибровка же - процедура добровольная, поскольку относится к средствам  измерений, не подлежащим ГМК. Предприятие  вправе самостоятельно решать вопрос о выборе форм и режимов контроля состояния средств измерений, за исключением тех областей применения средств измерений, за которыми государства  всего мира устанавливают свой контроль - это здравоохранение, безопасность труда, экология и др.

     Построение  Российской системы калибровки (РСК) основывается на следующих принципах: добровольность вступления; обязательность получения размеров единиц от государственных  эталонов; профессионализм и компетентность персонала; самоокупаемость и самофинансирование.  

Основы  квалиметрии

     Квалиметрия — раздел метрологии, изучающий вопросы измерения качества. Здесь используются те же законы и правила, что и в области измерения физических величин, но есть и некоторые особенности, которые наглядно проявляются в сравнении.

      Если мерами физических свойств являются физические величины (масса, время, давление, скорость и др.), то мерами свойств, определяющих качество, служат показатели качества.

      Установлено 12 областей измерений физических величин: измерения геометрических величин; измерения механических величин; измерения давления и вакуума; теплофизические и температурные измерения; измерения времени и частоты; измерения электрических и магнитных величин; измерения акустических величин и др.

      Показатели качества в квалиметрии группируются в областях, установленных РД 50-64-84. К ним относятся такие показатели, как назначения; надежности (безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости); экономного использования сырья, материалов, топлива, энергии и трудовых ресурсов; эргономические; эстетические; технологичности; стандартизации и унификации и др.

      Физические величины используются для описания свойств, в совокупности определяющих качество, но понятия "физическая величина" и "показатель качества" не тождественны. Физические величины отражают объективные свойства природы, а показатели качества — общественную потребность в конкретных условиях.

      Показатели качества делятся на единичные и комплексные. Единичные относятся к одному из свойств, определяющих качество, комплексные - сразу к нескольким свойствам. Комплексные показатели качества могут быть связаны с единичными через функциональные зависимости, отражающие объективные законы природы, а могут быть некоторой комбинацией их, соответствующей определению комплексного показателя.

     В комплексных показателях качества низкие значения одних единичных  показателей могут компенсироваться высокими значениями других. Иногда это  соответствует реальным жизненным  ситуациям. 

     Эталон

     Эталон (стандарт измерения) может быть физической мерой, измерительным инструментом, стандартным образцом или измерительной  системой, предназначенной для того, чтобы определять, реализовывать, сохранять  или воспроизводить единицу или  одно или более значений величины, чтобы служить в качестве эталона.