Введение. Метрология и электрические измерения

Кельвин

По дисциплине

Лекции

Метрология и электрические измерения

В.П. Кузнецов

Теоретические основы электротехники

«Метрология, стандартизация и сертификация»

Иркутск 2007

Каждая вещь известна лишь в той степени,

в которой ее можно измерить

Вся практическая и научная деятельность человека связана с процессом измерения. Всё сделанное без предварительных измерений - пустая работа, зачастую вредная и опасная, граничащая с преступлением в рамках любого сообщества.

Измерения дают количественную характеристику окружающего нас мира. Они позволяют раскрывать действующие в природе закономерности.

«Измеряй всё доступное измерению и делай доступным всё недоступное ему» - говорил о важности измерений Галилей.

Как никогда актуально высказывание академика А.Н. Крылова: «Мера и число должны лежать в основе всякого дела».

Остановимся на понятиях слов, входящих в название дисциплины – «Метрология, стандартизация и сертификация».

Метрология, стандартизация, сертификация как направления практической и научной деятельности человека неразрывно связанны между собой и их исторической основой являются измерения.

Можно без преувеличения сказать, что все физические законы, известные в науке, были сформулированы благодаря измерениям. Каждое новое открытие в науке, каждая новая закономерность приводят к разработке новых методов и средств измерений, что в свою очередь ведёт к новым открытиям, новым научным и техническим достижениям.

Велико значение измерений в современном обществе. Измерения служат не только основой научных и технических знаний, но и имеют важное значение для учёта материальных ресурсов, для планирования и прогнозирования производственной деятельности, для обеспечения качества производимой продукции, для обеспечения безопасных условий труда и других видов человеческой деятельности.

Современное электротехническое оборудование, используемое на железнодорожном транспорте, представляет сложный комплекс линий электропередачи, контактной сети, устройств электросилового и электротягового оборудования, линий связи и сигнализации, средств автоматики, обеспечивающих безопасность движения поездов. Оценка работоспособности всех этих устройств может быть проведена только по результатам измерений их параметров. Правильное применение измерительной техники, методов измерений позволяет обеспечить безаварийную работу и повысить безопасность движения поездов.

Поэтому умение организовать процесс измерения – это элемент технической грамотности современного инженера, научного работника и организатора производства.

Итак, первое понятие – «измерение». Измерения, вообще, имеют весьма давнее происхождение, уходящее к истокам материальной культуры человечества. Вплоть до конца средних веков производились лишь измерения массы, геометрических размеров, времени. С развитием техники стали, например, измерять такие свойства объектов, как температура, давление, влажность и т.д. В результате измерений человек опытным путём с помощью специальных технических средств получал знания об объектах в виде значений физических величин. В настоящее время, установлено следующее определение понятия «измерение»: измерение – нахождение значения физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств.

С развитием электротехники, в связи с расширением производства, передачи и использования электрической энергии стали развиваться электрические измерения электрических величин. В настоящее время электрические измерения применяются и в целях получения измерительной информации о протекании различных процессов в неэлектрических объектах.

Причём, из всех видов измерений электрические измерения имеют особое значение в силу ряда достоинств:

· универсальность, заключающаяся в возможности измерения не только электрических, но и неэлектрических величин после их преобразования в электрические величины;

· дистанционность, определяющаяся возможностью передачи электрических сигналов, практически на любые расстояния;

· автоматизация измерительных процессов, обусловленная электрическим принципом действия вычислительных и управляющих устройств;

· пригодность к измерению быстроизменяющихся величин, благодаря наличию малоинерционных электроизмерительных средств;

· возможность обеспечения высокой чувствительности и точности средств измерений, обусловленная использованием усиления электрических сигналов и гибкостью структур средств измерения.

Потребность в измерениях возникла в незапамятные времена, и в первую очередь для измерений использовались подручные средства измерений. Так, например, до нас дошла единица измерения веса драгоценных камней – карат, что в переводе означает «горошина», единица аптекарского веса – гран, что в переводе означает «зерно» и т.д.

Многообразие средств измерений, видов и методов их реализации постоянно возрастало и вело к нарушению единства измерений, под которым понимаетсявыражение результата измерения в узаконенных единицах с указанием значений характеристик погрешностей. И исторически возникло новое понятие – метрологическое обеспечение,под которым понимают установление и применениеорганизационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.

Греческое слово «метрология» образовано от слов «метрон» - мера и «логос» - учение.

Научной основой метрологического обеспечения является метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности измерений.

Метрология как наука имеет три основных раздела:

· теоретическая метрология;

· прикладная метрология;

· законодательная метрология.

Первый раздел посвящен вопросам теории измерений, второй – практическому применению в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований. Заключительный раздел посвящён вопросам, нуждающимся в регламентации и контроле со стороны государства, сообщества государств, направленным на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений.

В развитии отечественной метрологии можно выделить три этапа. Первый этап – этап стихийной метрологической деятельности – продолжался от её зарождения до 1892 года. Достижения метрологии на этом этапе не были результатом продуманной научно-технической политики, но необходимость обеспечения единства измерений всегда была в поле практической деятельности человека. «Неодинаковые весы, неодинаковая мера, то и другое – мерзость перед Господом» - тысячелетия назад было записано в Библии в книге притчей Соломоновых. Имеются сведения о применении на Руси образцовых мер и их хранений. Так, «золотой пояс» великого князя Святослава Ярославича (1070 – е года) служил образцовой мерой длины. Это устав новгородского князя Всеволода (1136г.) «О церковных судах и о людях и о мерилах торговли» и Двинская грамота Ивана Грозного (1550г.), в которой описаны правила хранения и передачи размера новой меры сыпучих веществ – «осьмины».

Московские указы, касавшиеся введения единых мер в стране, отсылались на места вместе с образцами казенных мер. Работы по надзору над мерами и их проверку проводили два столичных учреждения: Померная изба и Большая таможня.

В 1736 году по решению Сената Российской империи была организованна Комиссия весов и мер. Комиссия изготовила и ввела в качестве исходных, ряд мер для измерения длины, объёма, веса. Комиссия рассматривала, но не смогла осуществить прогрессивный для того времени проект создания системы мер, основанных на физических постоянных.

В 1842 году на территории Петропавловской крепости в Петербурге открывается первое централизованное метрологическое и поверочное учреждение России – Депо образцовых мер и весов. В Депо хранились эталоны и их копии, изготавливались образцовые меры для местных органов, проводилась поверка и сличение образцовых мер с иностранными.

В 1892 году управляющим Депо образцовых мер и весов был назначен Д.И. Менделеев. Период с 1892 года по 1918 год называют менделеевским этапом развития метрологии. Этот этап научного становления метрологии, этап осознания народнохозяйственной значимости метрологии. В 1893 году Д.И. Менделеев преобразует Депо образцовых мер и весов в Главную палату мер и весов – одно из первых в мире научно – исследовательских учреждений метрологического профиля. Подобные учреждения в Англии и США возникли лишь в 1900 – 1901 годах. В это время в России была создана русская система эталонов. Начала формироваться государственная метрологическая служба, реализовываться программа научных и исследований в области метрологии.

Собственные научные труды Д.И. Менделеева по метрологии не утратили своей значимости по сей день. Его научное кредо –«Наука начинается с тех пор, как начинают измерять, точная наука не мыслимабез меры»- и сейчас определяет роль и место метрологии в системе естественных наук, а его научно – практические работы определили путь развития отечественной метрологии.

В 1918 году Советом Народных Комиссаров РСФСР был принят декрет «О введении Международной метрической системы мер и весов». Это было начало третьего – нормативного этапа в развитии отечественной метрологии. С этого времени установления в области метрологии вводятся нормативными актами. Декретом узаконивалась государственная значимость метрологических проблем, а метрологическое обеспечение приобретало государственный характер.

Недостатки в метрологическом обеспечении хозяйства страны вызывают нарушение требуемой точности, единства измерений, учёта и контроля качества продукции. Это приводит к ошибочным решениям и отрицательным результатам при проведении научных работ, к возникновению брака в производстве, авариям, отказам аппаратуры и систем управления, крупным техническим и экономическим просчётам, возникновению огромных экономических потерь.

Стандартизация– вид деятельности, направленный на разработку и установление норм, правил, характеристик как обязательных для выполнения, так и рекомендуемых. Эта деятельность в итоге должна обеспечивать право потребителя на получение товаров и услуг надлежащего качества и за приемлемую цену, обеспечивать право на безопасность и комфортность труда и всей жизни.

Стандарт– это нормативный документ, разработанный на основе консенсуса, утверждённый признанным органом, направленный на достижение оптимальной степени упорядочения в определённой области.

В стандарте устанавливаются принципы, правила, характеристики, касающиеся различных видов деятельности или их результатов. Стандарты предназначены для всеобщего и многократного использования.

Стандарт должен быть основан на обобщенных результатах научных исследований, технических достижений и практического опыта. Только в этом случае его использование принесет оптимальную выгоду для общества.

Обеспечение единства измерений в нашей стране до перехода к рыночной экономике осуществлялось жестким централизованным управлением. Так, к концу 1987 года народнохозяйственная деятельность в стране регламентировалась 24 тысячами государственных, 54 тысячами отраслевых, 7 тысячами республиканских стандартов, 148 тысячами технических условий. В метрологической службе страны было занято 3,5 млн. человек. Все это, с одной стороны, позволяло поддерживать высокий уровень единства измерений, но с другой стороны, требовало значительных затрат, причём всепроникающая регламентация сковывала инициативу, сдерживала развитие производства, тормозила научно – технический прогресс.

В то же время обеспечение единства измерений всегда было и есть важнейшей государственной задачей, полный отказ от государственного регулирования в области стандартизации не возможен.

В 1993 году была принята новая редакция комплекса государственных основополагающих стандартов «Государственная система стандартизации Российской Федерации (ГСС)». Изменения и дополнения в ней в большей степени приближают организацию стандартизации в Российской Федерации к международным правилам и учитывают особенности рыночной экономики.

Новая система стандартизации представляет возможность для широкого участия в процессе создания стандарта всех заинтересованных сторон. Это законное право изготовителей продукции, потребителей, разработчиков проектов, представителей общественных организаций, отдельных специалистов.

В настоящее время деятельность по стандартизации более динамична, соответствует изменениям, происходящим в различных сферах жизни общества, прежде всего в экономической. Эта деятельность должна стремиться поспевать и даже предвосхищать эти изменения, чтобы стандарты способствовали развитию, а не отставанию отечественного производства.

И последнее понятие.

Сертификация. В переводе с латинского языка это слово означает «сделано верно».

Для того, чтобы убедиться в том, что продукт «сделан верно», надо знать каким требованиям он должен соответствовать и каким образом возможно получить достоверные доказательства этого соответствия.

Сертификация и является основным достоверным способом доказательства соответствия продукции (процесса, услуги и т.д.) заданным требованиям. Общепризнанным способом такого доказательства служит сертификация соответствия.

Установление соответствия сопряжено с испытанием.

Испытание– техническая операция, заключающаяся в определении одной или нескольких характеристик данной продукции в соответствии с установленной процедурой по принятым правилам. Испытания осуществляются в испытательных лабораториях. Причём, это название употребляют по отношению, как к юридическому, так и к техническому органу.

Несколько слов о литературе по данной дисциплине. Она обширна и разнообразна.

Это:

Петрушевский Ф.И. общая метрология, 1848.

Бесфамильная Л.В., Резчиков В.И., Соколова Л.Г., Швандар В.А., Экономика стандартизации, метрологии и качества продукции. – М.: Издательство стандартов, 1988. – 312с.

Бурдун Г.Д., Макаров Б.Н. Основы метрологии. Учебное пособие для вузов. Издание третье, переработанное – М.: Издательство стандартов, 1985. – 256с.: ил.

Ганевский Г.М.. Гольдин И.Н. Допуски, посадки и технические измерения в машиностроении: Учебник для профессионального образования. – 3 – е издание стереотип. – М.:Высшая школа.; Издательский центр «Академия», 1998. – 288.:ил.

ГОСТ 9.011 – 72. Показатели, точности измерений и формы представления результатов измерений.

ГОСТ 8.207 – 76. ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения.

ГОСТ 8.401 – 80. ГСИ. Классы точности средств измерений. Общие требования.

Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник для вузов. – М. Аудит, ЮНИТИ, 1998. – 479с.

Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник для вузов. – 2 – е издание., переработка и дополнение – М.: ЮНИТИ – ДАНА, 2001. - 711 с.

Кузнецов В.П. Терминология и основные понятия по обеспечению единства измерений: Учебное пособие – Иркутск, 1997. – 90с

Кузнецов В.П., Арляпова И.Р Обработка результатов измерений. Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Основы метрологии и электрические измерения». – Иркутск, ИрИИТ, 1987 – 28с.

Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах: Учебник для вузов / В.И.Нефёдов, В.И. Ханин, Е.В. Фёдорова и др.Под редакцией В.И. Нефёдова. – М.: Высшая школа, 2001. – 383с.: ил.

Некифоров А.Д. Метрология стандартизация и сертификация: Учебное пособие / А.Д. Некифоров, Т.А. Бакиев. – М.: Высшая школа. 2002. – 422с.: ил.

Обработка результатов наблюдений./ Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. – М.: Наука. Главная редакция физ. – мат. литературы, 1970. – 104с.:ил.

Окрепилов В.В. Всеобщее управление качеством. Учебник. – СПб.: Издательство СПб УЭФ, 1996. – 454с.

Окрепилов В.В. Всеобщее управление качеством. В 4 – х книгах. Кн ІІ. Учебник. – СП.б: Издательство СПбУЭФ, 1996. – 170с.

Основы метрологии и электрические измерения. Учебник для ВУЗов/ Б.Я.

Авдеев, Е.М. Антонюк, Е.М. Душин и др.: Под редакцией Е.М. Душина. – 6 – е издание., переработка и дополнение. – Л.: Энергоатомиздательство. Ленингр. Отд – ние, 1987. – 480с.: ил.

Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология: Учебное пособие для вузов. – М.: Логос, 2000. – 408.:ил.

Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология. Карманная энциклопедия студента: Учебное пособие для студентов высших и средних специальных учебных заведений. – М.: Логос, 2001. – 376с.: ил.

Сергеев А.Г., Латышев М.В., Терегеря В.В. Метрология, стандартизация, сертификация: Учебное пособие. – М.: Логос, 2001. – 536с.:ил.

Шартановский Д.Ф., Ястребов А.С. Метрология, стандартизация и технические средства измерений: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа., 2001. - 205с.: ил.

Тюрин Н.И. Введение в метрологию / Учебное пособие. – М.: Издательство стандартов, 1985. – 248с.: ил.

Цитович Б.В. Технические измерения. Принципы построения систем допусков и посадок. – Мн.: Дизайн ПРО, 1997. – 64с.: ил.

Шабалин С.А. Прикладная метрология в вопросах и ответах. – М.: Издательство стандартов, 1986. – 200с.: ил.

Шишкин И.Ф. Метрология, стандартизация и управление качеством: Учебник для вузов / Под редакцией академика Н.С. Соломенко. – М.: Издательство стандартов, 1990. – 342с.: ил.

Шишкин И.Ф., Яншин В.Н. Прикладная метрология: Учебник для вузов. 3 – е издание переработка и дополнение – М.: РИ «Татьянин день», 1993 – 150с.:ил.

Электрические измерения электрических и неэлектрических величин. Под редакцией Е.С. Полищука. – К.: Вища шк. Головное издательство, 1984. – 359с.:ил.

Димов Ю.В. Метрология стандартизация и сертификация: Учебник для технических специальностей вузов. – Иркутск: Издательство ИрГТУ, 2002.-448с.

Метрология и радиоизмерения: Учебник для вузов / В.И. Нефедов, В.И. Хахин, В.К. Битюков и др. / Под редакцией профессора В.И.Нефедьева. – М.: Высшая школа, 2003. – 526с.: ил.

И другие.

Дата добавления: 2014-01-05