Лекция 1. 1. Общие понятия о метрологии, стандартизации, сертификации

План

1. Общие понятия о метрологии, стандартизации, сертификации.

2. История развития метрологии

3. Задачи метрологии.

Предмет метрология, стандартизация, сертификация относится к обязательным дисциплинам для специалистов по сервису и туризму.

С лово МЕТРОЛОГИЯ состоит из двух латинских слов «metron» – мера и «logos» – учение. Метрология это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способов достижения требуемой точности.

В основе слова СТАНДАРТИЗАЦИЯ лежит английское слово «standart», которое переводится как – норма, образец, основа. Стандартизация – это наука о деятельности, направленной на достижение упорядочения в какой-то конкретной области посредством разработки положений для всеобщего и многократного применения. Создание стандартов способствует унификации информационных потоков и упрощает пользование информационными ресурсами, независимо от вида деятельности. Современное общество не может существовать без стандартизации. Стандарты постоянно совершенствуются и идут в ногу с техническим прогрессом и развитием общества.

СЕРТИФИКАЦИЯ – это методическая и практическая деятельность специально уполномоченного органа власти, направленная на определение, проверку и документальное подтверждение действующих квалификационных требований к персоналу, процессам, процедурам и изделиям.

Сегодня мы с вами будем говорить о метрологии, её возникновении, становлении и роли в нашей жизни.

Практическая жизнь человека неразрывно связана с измерениями величин разного рода – длины, объёма, времени. Измерения дают количественную оценку окружающего мира и являются основой научно-технических знаний. Они необходимы для учета материальных ресурсов и планирования, для внутренней и внешней торговли, для обеспечения качества выпускаемой продукции, взаимозаменяемости узлов и деталей и совершенствования технологии, для обеспечения безопасности труда и других видов человеческой деятельности.

По мере развития цивилизации потребность человека в счете, а значит и в измерении, постоянно растет. Первоначально натуральные числа изображались с помощью черточек или палочек. Затем для их изображения стали использовать буквы. Примером такой системы исчисления пришедшей из древнего Рима так называемая римская система, в которой числа изображались буквами латинского алфавита. Характерной чертой римской системы исчисления является то, что в ней определенные буквы всегда означают одни и те же числа. Буква «І» «ай» означает единицу, буква «V» «вай» – пять, буква «Х» «экс» – десять, «L» – пятьдесят, «С» – сто, «М» – тысячу. Было принято правило, в соответствии с которым помещение меньшего числа слева от большего означает вычитание, справа – прибавление. Существовали и другие системы исчисления с другими основаниями. Например, в Древнем Вавилоне применялась шестидесятиричная система исчисления, остатками которой мы пользуемся до сих пор – деление часа или градуса на 60 минут, минуты – на 60 секунд.

В настоящее время, в эпоху высоких технологий, электроники и автоматизации, роль измерений особенно возросла. Высокая точность в этих отраслях достигается благодаря современным средствам измерений. Во всех случаях проведения измерений независимо от величины, метода и средства измерений общим является сравнение опытным путем данной величины с другой физической величиной, принятой за единицу.

Роль метрологии в нашей жизни очень наглядно отражает такое международное понятие как время, которое мы контролируем с помощью такого прибора как часы, и благодаря которому существует расписание движения транспорта, расписание работы и учебы, контроль за технологическими процессами.

Потребность в измерении возникла в глубокой древности. Для этой цели использовали различные подручные средства. Например «пядь» – расстояние между вытянутых большим и указательным пальцами; «локоть» – расстояние от локтя до конца среднего пальца; «сажень» – расстояние от подошвы левой ноги до конца среднего пальца вытянутой вверх правой руки; «карат» – горошина. В настоящее время драгоценные камни оцениваются также в каратах, вес 1 карата 0,2 г.

В древности, основными местами, где сосредотачивались все достижения человечества, были монастыри. Например, золотой пояс князя Святослава служил образцовой мерой длины и хранился в монастыре.

Развитие торговли требовало не только уточнения мер, но и установления их соответствия с «заморскими» мерами, а также в четкой организации контро-

льно-поверочной службы.

Весь путь формирования и развития отечественной метрологии можно разделить на 3 этапа:

1 этап – стихийный. На этом этапе наши ученые начали принимать активное участи в международных метрологических организациях.

2 этап – Менделеевский с 1892 по 1907 год, связан с научным становлением метрологии и переводом её в число точных наук. В 1893 году Менделеев в Петербурге преобразовал организацию Депо образцовых мер и весов в Главную палату мер и весов и организовал работу по созданию русской системы эталонов и их соответствию с английскими метрическими мерами. Для поверки мер и весов он организовал метрические палатки. Этими палатками забраковывались, утверждались и внедрялись на предприятиях новые приборы и средства измерений. В Одессе такая палатка была организована 1902 году.

3 – этап – нормативный. Этап развития отечественной метрологии, который продолжается до настоящего времени.

Метрология изучает: методы и средства для учета продукции по массе, длине, объёму, расходу, мощности; измерения физических величин, технических параметров, состава и свойств веществ; измерения для контроля и регулирования технологических процессов.

Главные направления метрологии: общая теория измерений; единицы физических величин и их системы; методы и средства измерений; методы определения точности измерений; основы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений; эталоны и образцовые средства измерений; методы передачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.

Единство измерений выражается в том, что результаты измерений представлены в узаконенных единицах, а погрешности измеряемой величины с заданной вероятностью. Это позволяет сопоставить результаты измерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием различных методов и средств измерений.

Объектами метрологии являются: единицы величин; средства измерений; методики, используемые для выполнения измерений.

Метрология занимается комплексом взаимосвязанных общих правил, норм и требований, которые контролируют государственные органы. К ним относятся: принципы и методы измерений, средства измерительной техники; погрешности средств измерений, методы и средства обработки результатов измерений с целью исключения погрешностей; обеспечение единства измерений, эталоны, образцы; государственная метрологическая служба; методики поверочных схем; рабочие средства измерений.

Важнейшими задачами метрологии являются: совершенствование эталонов, разработка новых методов точных измерений, обеспечение единства и необходимой точности измерений.

С целью международного сотрудничества в специальных комитетах и комиссиях на международном уровне систематически проводится унификация терминов и понятий, т.е. разрабатывается международный стандарт.

Физические величины и системы физических единиц

Понятие физическая величина – является общим как в физике, так и в метрологии и применяется для описания материальных объектов. Физическая величина – это числовая оценка размеров. Все тела обладают собственной массой и температурой, но числовые значения этих параметров для разных тел различны. Например, вес 1 кг металла будет один, а вес 1 кг зерна – другой, нормальная температура тела человека 36,6 ^оС, а животных – около 39 ^оС.

Основная задача измерений – получение информации о значениях физической величины в виде принятых единиц измерения. Значения физической величины подразделяются на истинные и действительные.

Измерение подразумевает нахождение значения физической величины опытным путём с помощью специальной физической величины с одноименной физической величиной, значение которой принято за единицу.

Истинное значение – это значение, отражающее качественно и количественно соответствующие свойства объекта (эталоны).

Действительное значение – это значение, найденное экспериментально и максимально приближенное к истинному значению. С помощью статистической обработки данных серии экспериментов находят среднее значение, которое в пищевой промышленности и сфере услуг на 95 % соответствует истинному значению, при производстве высокоточных электронных станков и приборов точность должна быль не менее 99 %. Для оценки объективности полученных результатов используют критерий Стьюдента.

Первая система единиц физических величин (метрическая система мер) была принята 1791 г. Национальным собрание Франции. Идея построения системы измерений на десятичной основе принадлежит французскому астроному Мутону, жившему в 17 веке. В качестве единицы длины им была предложена одна сорокамиллионная часть земного меридиана и названа «метром», а вся система мер – «метрической». За единицу площади принимался «квадратный метр», за единицу объёма – «кубический метр», за единицу массы – «килограмм»», т.е масса 1 дм³ воды при 4 ^оС.

В 1832 году немецкий математик Гаусс разработал методику построения системы единиц, которая состояла из основных и производных единиц, и назвал её абсолютной системой. За основу он взял 3 независимые друг от друга величины – массу, длину и время, за основные единицы измерения этих величин – миллиграмм, миллиметр, секунду, предполагая, что остальные единицы можно определить с их помощью.

Позднее появился ряд систем единиц физических величин, построенных по принципу, предложенному Гауссом базирующихся на метрической системе мер, но различающихся основными единицами. В системе СГС, принятой в 1881 году основными единицами являются сантиметр, грамм и секунда, в системе МКГСС – метр, килограмм, секунда, в системе МКСА – метр, килограмм, секунда и ампер.

Международные отношения в области науки и экономики требовали унификации единиц измерения, создания единой системы единиц физических величин, которая охватывала бы различные отрасли области измерений. В 1954 году комиссия по разработке единой Международной системы единиц предложила проект Международной системы единиц (СИ), который был утвержден в 1960 г. на Х1 Генеральной конференции по мерам и весам. Международная система единиц СИ включает в себя:

- семь основных единиц (имеющих официально утвержденный эталон): метр (длина), килограмм (масса), секунда (время), ампер (сила электрического тока, кельвин (температура), кандела (единица освещенности), моль (количество вещества;

- две дополнительные: радиан (плоский угол между двумя радиусами окружности, дуга между которыми равна радиусу 57^о17′48^′′), стерадиан (телесный угол, вершина которого расположена в центре сферы и который вырезает на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, по длине равной радиусу сферы);

- ряд внесистемных единиц измерения: децибел (логарифмическая единица – десятая доля бела), диоптрия (сила света для оптических приборов), вар (реактивная мощность, астрономическая единица – 149,6 млн. км), световой год (расстояние, которое проходит луч за 1 год), литр (вместимость), гектар (площадь).

К единицам, не входящим с СИ, относятся градус и минута. Остальные единицы являются производными.

Эталон – это средство измерения, обеспечивающее хранение и воспроизведение узаконенной единицы физической величины, а также передачу её размера другим средствам измерения.

По подчиненности эталоны подразделяются на первичные и вторичные.

Первичный эталон обеспечивает хранение, воспроизведение единицы и передачу размеров с наивысшей в стране точностью, достижимой в данной области измерений. Их утверждают в качестве государственных эталонов. Ввиду особой важности государственных эталонов и для придания им силы закона на каждый государственный эталон утверждается ГОСТ. Создаёт, утверждает, хранит и применяет государственные эталоны Государственный комитет по стандартам.

Вторичный эталон воспроизводит единицу в особых условиях и заменяет при этих условиях первичный эталон. Он создаётся и утверждается для обеспечения наименьшего износа государственного эталона.

Вторичные эталоны делятся по назначению:

- эталоны-копии – предназначены для передачи размеров единиц рабочим эталонам;

- эталоны сравнения – предназначены для проверки сохранности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты;

- эталоны-свидетели – предназначены для сличения эталонов;

- рабочие эталоны – воспроизводят единицу от вторичных эталонов и служат для передачи размера эталону более низкого разряда.

Вторичные эталоны создают, хранят и применяют министерства и ведомства.

Эталон единицы – средство измерений, обеспечивающих хранение и воспроизведение единицы с целью передачи её размера нижестоящим по поверочной системе средствам измерений, утвержденных в качестве эталона.

Воспроизведение единиц производится двумя способпми:

- централизованным – с помощью единого для всей страны или группы стран государственного эталона. Централизованно воспроизводятся все основные единицы и большая часть производных;

- децентрализованным – применим к производным единицам, размер которых не может передаваться прямым сравнением с эталоном и обеспечить необходимую точность.

Стандартом установлен многоступенчатый порядок передачи размеров единицы физической величины от государственного эталона всем рабочим средствам измерения данной физической величины с помощью вторичных эталонов и образцовых средств измерений от наивысшего первого к низшим, а также от образцовых средств – к рабочим.

Передача размера, осуществляемая ступенчатым способом, сопровождается потерей точности, но позволяет сохранить эталоны и передавать размер единицы всем рабочим средствам измерения

Контрольные вопросы.

1. Дайте понятие физической величины. Как она дифференцируется?

2. В чем состоят задачи измерений?

3. Когда была принята первая система единиц? Какие единицы в ней приняты за основные?

4. Что представляет собой абсолютная система единиц?

5. Какие единицы приняты в качестве основных, дополнительных и внесистемных в СИ?

6. Что такое эталон? На какие виды подразделяются эталоны?

Дата добавления: 2014-01-04