Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства

Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.

В этом определении указывается «узаконенные единицы», а погрешности выражаются определенным образом. Встаёт вопрос: кто же разрабатывает «узаконенные» единицы, кто разрабатывает методику вычисления вероятностей и т.п. – то есть всё то, что позволяет обеспечить «единство измерений»? Именно за это отвечает метрология.

Как и любая наука, метрология не может дать однозначного ответа на все вопросы, связанные с обеспечением единства измерений. Основываясь на результатах метрологии как науки, необходимо сформировать некие однозначные рекомендации. Вот здесь и наступает очередь стандартизации.

Стандартизация – установление единых требований, предъявляемых к готовым изделиям, приборам, методикам измерения, услугам и т. п. Принципы стандартизации основаны на взаимном стремлении всех заинтересованных сторон к достижению согласия с учетом мнения каждой из сторон по всем вопросам, представляющим взаимный интерес. В результате работ по стандартизации разрабатывается стандарт – нормативный документ, соответствующим образом утвержденный.

Дальше возникает вопрос – а как на практике выполняются установленные требования. Здесь возникает понятие «сертификация», которая в общепринятой международной терминологии определяется как установление соответствия.

Сертификация – действие, удостоверяющее посредством сертификата соответствие или знака соответствия, что изделие или услуга соответствует определенным стандартам, техническим условиям или другим нормативным документам. При этом под сертификатом соответствия (сертификатом) понимается выдаваемый в соответствии с правилами системы сертификации документ, указывающий, что обеспечивается необходимая уверенность в том, что должным образом идентифицируемая продукция, услуга или процесс соответствует конкретному стандарту или другому нормативному документу.

Применяемая в настоящее время нормативная база включает несколько вариантов систем сертификации, отличающихся объёмом и содержанием сертификационных работ. Во всех вариантах предусмотрено выполнение определенных аттестационных и контрольных проверок, при положительных результатах которых сертифицируемой продукции может быть выдан сертификат. Методологической основой построения основных систем сертификации являются Федеральный закон РФ «О техническом регулировании», принятый 1 июля 2003 года, нормативные документы ISO (Международная организация стандартизации), IEC (Международная электротехническая комиссия), ITU (Международный союз по телекоммуникации) и др.

В соответствии с Федеральным законом «О техническом регулировании» существуют обязательные технические регламенты (ТР) и необязательные стандарты. Государство разрабатывает ТР, в которых регулируется только одна составляющая – безопасность (для жизни, здоровья, окружающей среды). После вступления в силу ТР требования стандартов перестают быть обязательными и государственный контроль (надзор) начинает осуществляться за соблюдением требований технических регламентов.

Разработка большей части стандартов останется за самими производителями – отдельными компаниями или межотраслевыми союзами, которые должны получить государственную аккредитацию. Иными словами, гарантию безопасности изделий и услуг государство оставляет за собой, а вопросы их качества на усмотрение бизнеса и гражданского общества.

В Федеральном законе «О техническом регулировании» содержится специальный пункт, посвященный техническому регулированию в области связи. «Все средства связи, используемые во взаимоувязанной сети связи РФ, подлежат обязательной сертификации (проверке) на соответствие установленным стандартам, иным нормам и техническим требованиям. Сертификации также могут подлежать услуги связи, представляемые на сети связи общего пользования.

Сертификация средств связи в РФ осуществляется федеральным органом исполнительной власти в области связи при помощи уполномоченных испытательных центров (лабораторий), аккредитованных в установленном порядке в федеральных органах исполнительной власти в области стандартизации, метрологии и сертификации. По завершении процедуры сертификации на каждый образец средств связи выдаётся сертификат установленного образца. Порядок проведения сертификации определяется соответствующим законом РФ. Виновные в нарушении правил сертификации средств связи несут ответственность, установленную законодательством РФ».

После краткого рассмотрения «на пальцах» основных понятий, с которыми мы встретимся в курсе, рассмотрим некоторые из них более подробно.

1.2. Основные понятия

Прежде всего, определим, что же такое «специальные технические средства», о которых говорилось в определении понятия «измерение». Под специальными техническими средствами подразумеваются средства измерения (СИ).

Средство измерения (СИ) – это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и/или хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. Под метрологическими характеристиками (МХ) понимают такие характеристики СИ, которые позволяют судить об их пригодности для измерений в известном диапазоне с заданной точностью. МХ вводят с целью:

- обеспечения возможности установления точности измерений;

- достижения взаимозаменяемости СИ, сравнения СИ между собой и выбора требуемых СИ по точности и другим показателям;

- определения погрешности измерительных систем, состоящих из нескольких СИ, на основе МХ входящих в них СИ;

- оценки технического состояния СИ при поверке.

Соответствующие нормативные документы устанавливают перечень МХ, способы их нормирования и представления. На практике наиболее распространены следующие МХ СИ.

Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешностей СИ.

Предел измерения – наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения.

Чувствительность – отношение изменения сигнала ∆у на выходе СИ к вызвавшему это изменение приращению сигнала на входе ∆х

Иногда вводят понятие относительной чувствительности S=(∆y/y₀)/(∆x/x₀), где х₀, у₀ –номинальные или средне величины. Чувствительность нельзя путать с порогом чувствительности – наименьшим значением измеряемой величины, вызывающим различимое изменение показание СИ. Порог чувствительности цифровых приборов совпадает с единицей младшего разряда. К порогу чувствительности по смыслу близко понятие разрешающей способности, определяемой как минимальная разность двух значений параметров измеряемых однородных величин, которая может быть различима с помощью СИ (т.е. не «сольются» в одну).

Быстродействие (скорость измерения) – максимальное число измерений в единицу времени, выполняемых с нормированной погрешностью.

Этим перечнем, естественно, не исчерпываются метрологические характеристики.

Нормируемой характеристикой СИ является класс точности.

Класс точности – это обобщенная МХ, определяющая различные свойства СИ. Класс точности даёт возможность судить о том, в каких пределах находится погрешность СИ одного типа, но не характеризует точности измерений, выполняемых этими средствами, так как погрешность зависит и от метода измерений, от условий измерений и т.п.

К эксплуатации допускаются приборы, метрологические характеристики которых соответствуют установленным нормам.

Измерения весьма многообразны, что объясняется разнообразием измеряемых величин, большим динамическим и частотным диапазоном, отличием их физической природы, разным характером их изменения во времени и т.п. Поэтому существует множество методов измерения, а это приводит к многообразию СИ.

Метод измерения – приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Разнообразие методов измерения приводит к разнообразию СИ. СИ классифицируются по различным критериям. Так, например, по форме преобразования используемых измерительных сигналов СИ относятся к аналоговым или цифровым.

Аналоговым СИ считается такое, показания которого являются непрерывной функцией изменения измеряемой величины.

Цифровое СИ автоматически вырабатывает дискретные сигналы измерительной информации и показания представлены в цифровой форме. Для реализации этого цифровое СИ должно выполнять функции дискретизации, квантования и преобразования измерительного сигнала.

К применению допускаются средства измерений с гарантированными метрологическими характеристиками. Для определения возможности применения конкретного прибора необходимо прибор поверить.

Поверка средств измерения – это совокупность операций, выполняемых с целью подтверждения соответствия действительных значений метрологических характеристик СИ установленным обязательным требованиям по обеспечению единства измерений. Порядок поверки утверждается Федеральным органом исполнительной власти, осуществляющий функции по нормативно-правовому регулированию в области обеспечения единства измерений (ФОИВ). Результаты поверки удостоверяются знаком поверки и/или свидетельством о поверке. Поверку разделяют на первичную (при выпуске СИ из производства и ремронта), периодическую, инспекционную, экспертную.

Лица, осуществляющие поверку СИ, подлежат аттестации в соответствии с порядком, утвержденным ФОИВ в области обеспечения единства измерений.

Теперь немного подробнее о метрологии и понятиями, связанными с ней.

Основной целью метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью. Орудия метрологии – совокупность средств измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное использование. Современная метрология включает методы выполнения измерений в научно-исследовательской деятельности и на производстве, а также их правовые и теоретические основы. Метрология делится на три раздела: теоретическую (научную), законодательную (правовую) и прикладную (практическую).

Теоретическая метрология является базой измерительной техники и занимается изучением проблем измерений в целом, а также образующих измерения элементов – средств и приборов измерений, физических величин и их единиц, методов и методик измерений, результатов и погрешностей измерений.

Законодательная метрология устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений в интересах всего мирового сообщества. Правовые основы метрологии обеспечивают единообразие средств и единство измерений посредством установленных государством правил. Государственное регулирование осуществляется путём применения правовых актов через федеральные органы исполнительной власти (министерства и ведомства), Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, Государственную метрологическую службу и метрологические службы государственных органов управления и юридических лиц.

Прикладная метрология связана с изучением вопросов практического применения

разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии. В её ведении находятся вопросы 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. МО применяется, как правило, к измерениям и оно необходимо при выборе средств измерения, экспертизе технической документации, разработке систем обслуживания и т.п. МО измерений всегда включает в себя ряд регламентирующих операций: задание требований к показателям достоверности результатов измерений; планирование измерений при разработке методик выполнения измерений; выбор средств измерений и измерительного оборудования с учетом заданных показателей достоверности результатов измерений; статистическая обработка результатов измерений и оценка достоверности их результатов; организация и проведение контроля показателей достоверности результатов измерений, в частности организация и проведение измерений в других местах (межлабораторное сличение).

Не останавливаясь подробно на вопросах МО, отметим, что важной частью МО является поверка.

Вступивший 1 июля 2003 г. в силу Федеральный закон РФ «О техническом регулировании» определил новую систему установления и применения требований к продукции, процессам производства, работам и услугам. Закон направлен на создание основ единой политики в области технического регулирования, стандартизации и сертификации, отвечающей современным международным требованиям. Повторим, что в результате принятия закона появились новые правовые акты, прежде всего технические регламенты, которые представляют собой обязательные правила, вводимые Федеральными законами; национальные стандарты – правила для добровольного использования; процедуры подтверждения соответствия, аккредитация, государственный контроль и надзор.

Действовавшая в Российской Федерации до 01.07.2003 г. Государственная система стандартизации опиралась на большое количество норм, содержащихся в законах, стандартах и ведомственных актах, общее число которых превышало 100 тысяч, при этом большая часть из них не включала требования стандартов международных организации а многие из них не публиковались или были с грифом ограниченного пользования. Как показывает статистика, 80% стандартов не выполнялось. Главная цель Федерального закона РФ «О техническом регулировании» - создание основы единой эффективной политики в области стандартизации и сертификации, гармонизация национальной системы стандартизации и международной. Последнее облегчает выход российской высокотехнологической продукции на мировые рынки, позволяет организовать кооперацию в её производстве с субподрядчиками из развитых стран.

Лекции 2,3

Дата добавления: 2014-01-04