Физические величины, их единицы и эталоны

Обеспечение единства измерений в Российской Федерации

Классификация измерений

Как уже отмечалось, предметом метрологии является измерение, а именно, нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств, называемых измерительными средствами. Разнообразие измерительных задач, измерительных средств и методов приводит к значительному разнообразию видов измерений. Приведем классификацию видов измерений, позволяющую представить это разнообразие в определенной системе.

Произведем классификацию измерений по следующим признакам:

§ по способу получения числового значения измеряемой величины;

§ по методу сравнения измеряемой физической величины с единицей этой величины;

§ по отношению к изменению во времени измеряемой величины;

§ по отношению к числу наблюдений физической величины в процессе измерения;

§ по метрологическому назначению.

По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения делятся на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые измерения – измерения, при которых значения величины находят непосредственно по показаниям средств измерения. Прямые измерения заключаются в экспериментальном сравнении измеряемой величины с мерой этой величины или в отсчете показаний средства измерения, непосредственно дающего значение измеряемой величины. Простейшими примерами прямых измерений являются измерения длины линейкой, температуры – термометром, объема жидкости – мерником и т.д.

Прямые измерения – основа более сложных видов измерений.

Косвенные измерения – измерения, при которых значение величины находят по известным физическим зависимостям на основании прямых измерений других величин (измерение расхода среды, плотности теплового потока и т.д.).

Находить значения некоторых величин легче и проще путем косвенных измерений, чем путем прямых. А для некоторых величин существует только путь косвенных измерений. Например, плотность твердого тела можно только расчитать по результатам измерений объема и массы.

Совместными измерениями называют производимые одновременно (прямые или косвенные) измерения двух или нескольких неодноименных величин. Целью совместных измерений является установление функциональной зависимости между величинами (например, зависимость сопротивления проводника от температуры; зависимость линейных размеров тела от температуры и т.п.).

Совокупные называются измерения, в которых значения измеряемых величин находят по данным повторных измерений одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях значений этих величин. Результаты совокупных измерений находят путем решения системы уравнений, составляемой по результатам нескольких прямых измерений.

По методу сравнения измеряемой физической величины с единицей величины (эта классификация касается только прямых измерений) измерения можно разделить примерно на шесть групп.

Измерения, производимые методом непосредственной оценки – значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора (измерение температуры ртутным термометром, измерение давления пружинным манометром, взвешивание грузов на циферблатных весах и т.п.).

Измерения, производимые методом сравнения с мерой – измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (измерение объема жидкости мерным сосудом, измерение массы рычажными весами и т.п.).

Измерения, производимые дифференциальным методом – сравнение с мерой, при котором на измерительный прибор действует разность измеряемой величины, и известной величины, вопроизводимой мерой (измерения с помощью компараторов).

Измерения, производимые нулевым методом - сравнение с мерой, когда результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля (измерение сопротивления мостом или измерение э.д.с. потенциометром). При сравнении нулевого и разностного методов, можно отметить их значительное сходство. Так если в разностном методе измеряется разность между двумя величинами, то в нулевом эта разность приводится к нулю.

Измерения, производимые методом совпадений – сравнение с мерой, при котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Принцип совпадения сигналов лежит также в основе методов измерений, в которых используются эффекты биений и интерференции, а также стробоскопический эффект.

Измерения, производимые методом замещения – сравнение с мерой, когда измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой (взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов).

По отношению к изменению во времени измеряемой величины все измерения подразделяются на статические и динамические.

Статические измерения характеризуются постоянством измеряемой величины в процессе измерений.

Динамические измерения характеризуются изменением измеряемой величины в процессе измерений.

По отношению к числу наблюдений физической величины в процессе измерения все измерения подразделяются на однократные и многократные.

Однократным называется измерение, результат которого выводится на основании одного наблюдаемого значения измеряемой величины.

Многократным называется измерение, результат которого выводится на основании многократных независимых наблюдений значений измеряемой величины.

Наблюдаемым значением (observed value) [12] называется значение измеряемой физической величины, полученное в результате единичного наблюдения.

Результатом измерения (test result) [12] называется значение измеряемой величины, полученное выполнением регламентированного метода измерений.

В зависимости от метрологического назначения все измерения делятся на технические и метрологические.

Технические измерения проводятся с помощью рабочих средств измерений.

Метрологические измерения выполняются при помощи эталонов с целью воспроизведения единиц физических величин.

Регулирование отношений, связанных с обеспечением единства измеренийв развитых странах является государственной задачей, решаемой с помощью государственных органов в соответствии с государственными законами.

Регулирование отношений, связанных с обеспечением единства измерений в Российской Федерации, в соответствии с Конституцией Российской Федерации осуществляется Законом «Об обеспечении единства измерений» [19] и принимаемыми в соответствии с ним актами законодательства Российской Федерации.

Настоящий Закон устанавливает правовые основы обеспечения единства измерений в Российской Федерации, 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.

Государственное управление деятельностью по обеспечению единства измерений в Российской Федерации до реформы исполнительной власти, начавшейся после переизбрания Президента Российской Федерации в 2004г, осуществлял Комитет Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарт России). Постановлением Правительства Российской Федерации №294 от 17.06.2004г. до внесения изменений в законодательные акты РФ, управление деятельностью по обеспечению единства измерений осуществляет Федеральное агенство по техническому регулированию и метрологии.

Единство измерений на территории Российской Федерации обеспечивается следующей системой принципов и мер:

§ установленным порядком применения единицвеличин;

§ установленным порядком применения эталоновединиц величин;

§ установленным порядком применения средств измерения и методик выполнения измерений;

§ метрологическим контролем и надзором, осуществляемым Федеральным агенством по техническому регулированию и метрологии через территориальные органы и подведомственные организации.

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.

Согласно Закону «Об обеспечении единства измерений», в Российской Федерации в установленном порядке допускаются к применению единицы величин Международной системы единиц, принятой Генеральной конференцией по мерам и весам, рекомендованные Международной организацией законодательной метрологии.

Наименования, обозначения и правила написания единиц величин, а также правила их применения на территории Российской Федерации устанавливает Правительство Российской Федерации, за исключением случаев, предусмотренных актами законодательства Российской Федерации.

Правительством Российской Федерации могут быть допущены к применению наравне с единицами величин Международной системы единиц внесистемные единицы величин.

В качестве исходных для воспроизведения и хранения единиц величин используются Государственные эталоны единиц. С их помощью осуществляется передача размеров единиц величин всем средствам измерений данных величин на территории Российской Федерации.

Измерения осуществляются с помощью средств измерений - технических устройств, предназначенных для измерений. Средства измерений используются для определения величин, единицы которых допущены в установленном порядке к применению в Российской Федерации и должны соответствовать условиям эксплуатации и установленным требованиям.

Решения об отнесении технического устройства к средствам измерений и об установлении интервалов между поверками принимает Федеральное агенство по техническому регулированию и метрологии.

Измерения должны осуществляться в соответствии с аттестованными в установленном порядке методиками выполнения измерений. Порядок разработки и аттестации методик выполнения измерений определяется также Федеральным агенством по техническому регулированию и метрологии.

Федеральное агенство по техническому регулированию и метрологии определяет общие метрологические требования к средствам, методам и результатам измерений и излагает эти требования в нормативных документах по обеспечению единства измерений - технических регламентах, государственных стандартах, международных стандартах, правилах, положениях, инструкциях и рекомендациях. Все эти документы имеют гриф Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) [10]. Ежегодно нормативная база ГСИ увеличивается примерно на 100 новых документов. К началу 2003 года нормативная база ГСИ включала более 2700 наименований.

Государственные стандарты ГСИ (ГОСТ, ГОСТ Р) регламентируют общие правила и требования в области метрологии:

§ организацию и порядок проведения государственных испытаний и поверки;

§ классификацию и процедуру создания эталонови поверочных схем;

§ требования к разработке методик поверки, измерений, метрологической аттестации;

§ способы нормирования метрологических характеристик средств измерений и методик выполнения измерений;

Свыше 150 государственных стандартов устанавливают требования к метрологическим характеристикам и составу государственных эталонов и структуре основанных на их использовании поверочных схем. Наибольшую долю в массиве метрологических документов составляют нормативные документы на методики поверки. В них регламентированы средства и методы поверки, алгоритмы ее проведения, обработки результатов измерений, оформления заключительных документов. Таких нормативных документов порядка 900. Более 100 документов касается вопросов методик выполнения измерений или методик измерений, методик метрологической аттестации и других вопросов метрологической деятельности.

В 1999 году осуществлена разработка основополагающего государственного стандарта в области метрологии – ГОСТ Р 8.000 «Государственная система обеспечения единства измерений. Основные положения» [10].

К 1 июля 2007 года, в соответствии с Федеральным Законом «О техническом регулировании в Российской Федерации», должна закончиться работа по переводу обязательных метрологических требований в ранг технических регламентов, имющих статус Федерального Закона. При этом требования, имеющие общетехнический или методический характер должны будут переведены в стандарты, имеющие статус рекомендаций.

В целях проверки соблюдения установленных метрологических правил и норм в соответствии с Законом «Об обеспечении единства измерений» осуществляется метрологический контроль и надзор. Очевидно, что с введением в действие технических регламентов контроль и надзор будет осуществляться только в части требований, изложенных в регламентах.

Государственный метрологический контроль и надзор в настоящее время передан Федеральныму агенству по техническому регулированию и метрологии, его территориальным органам и подведомственным организациям. Согласно Закону «Об обеспечении единства измерений» государственный метрологический надзор осуществляется:

§ за выпуском, состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами единиц величин, соблюдением метрологических правил и норм;

§ за количеством товаров, отчуждаемых при совершении торговых операций;

§ за количеством фасованных товаров в упаковках любого вида при их расфасовке и продаже.

Выполнение требований стандартов и других документов ГСИ способствует повышению качества продукции, эффективности управления, обеспечению безопасности жизнедеятельности людей, охране их здоровья и сохранению окружающей среды.

Дата добавления: 2015-04-30