Метрология понятия и теоретические основы

Метрология

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Данное определеление дают все российские нормативно-правовые акты начиная от ГОСТ 16263-70 и до, принятых недавно, рекомендаций РМГ 29-2013.

В международном словаре по метрологии (VIM3) дается более широкое определение термину «метрология», как науке об измерениях и их применении, которая включает все теоретические и практические аспекты измерений, независимо от их неопределенности и области использования.

Справка. ГОСТ 16263-70 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения» действовал с 01.01.1971 года, заменен с 01.01.2001 на РМГ 29-99 с аналогичным названием.
РМГ 29-2013 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения» – Рекомендации по межгосударственной стандартизации (введены с 01.01.2015 вместо РМГ 29-99). Они актуализированы и гармонизированы со словарем VIM3-2008 (3 редакция). Полное его название – Международный словарь по метрологии: Основные и общие понятия и соответствующие термины.

Если говорить простым языком, метрология занимается вопросами измерения физических величин, характеризующих всевозможные материальные объекты, процессы или явления. В сферу ее интересов входит разработка и практическое применение измерительных технологий, инструмента и оборудования, а также средств и методов обработки полученной информации. Помимо этого, метрология обеспечивает нормативно-правовое регулирование действий официальных структур и отдельных лиц, так или иначе связанных с выполнением измерений в своей деятельности, изучает и систематизирует исторический опыт.

Само слово «метрология» происходит от греческих слов «метрон» – мера и «логос» – учение. Первое время учение так и развивалось, как наука о мерах и соотношениях между различными величинами мер (применяемых в разных странах), и являлась описательной (эмпирической).

Измерения новых современных величин, расширение диапазонов измерений, повышение их точности, все это способствует созданию новейших технологий, эталонов и средств измерений (СИ), совершенствованию путей постижения природы человеком, познание количественных характеристик окружающего мира.

Установлено, что в настоящее время имеется потребность в измерении более двух тысяч параметров и физических величин, но пока, на основе имеющихся средств и методов производятся измерения около 800 величин. Освоение новых видов измерений остается актуальной проблемой и в наши дни. Метрология впитывает в себя самые последние научные достижения и занимает особое место среди технических наук, ведь для научно-технического прогресса и их совершенствования метрология должна опережать другие области науки и техники.

Без знания метрологии не обходится ни один технический специалист (около 15% затрат общественного труда приходится на проведение измерений). Ни одна отрасль не может функционировать без применения своей системы измерений. Именно на базе измерений происходит управление технологическими процессами, контроль качества производимой продукции. По оценкам экспертов в передовых индустриальных странах измерения и связанные с ними операции оцениваются в рамках 3 — 9 % валового национального продукта.

Цели и задачи метрологии

Цели метрологии, как науки – обеспечение единства измерений (ОЕИ); извлечение количественной информации о свойствах объекта, окружающем мире, о процессах с заданной точностью и достоверностью.

Цели практической метрологии – метрологическое обеспечение производства, т.е. установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для ОЕИ и требуемой точности проводимых измерений.

• реализация государственной политики в ОЕИ;
• разработка новой и совершенствование действующей нормативно-правовой базы ОЕИ и метрологической деятельности;
• образование единиц величин (ЕВ), систем единиц, их унификация и признание законности;
• разработка, совершенствование, содержание, сличение и применение государственных первичных эталонов единиц величин;
• усовершенствование способов (принципов измерений) передачи единиц измерения от эталона к измеряемому объекту;
• разработка методов передачи размеров единиц величин от первичных и рабочих эталонов измерений рабочим СИ;
• ведение Федерального информационного фонда по ОЕИ и предоставление содержащихся в нем документов и сведений;
• оказание государственных услуг по ОЕИ в соответствии с областью аккредитации;
• установление правил, регламентов для проведения поверок СИ;
• разработка, совершенствование, стандартизация методов и СИ, методов определения и повышения их точности;
• разработка методов оценки погрешностей, состояния СИ и контроля;
• совершенствование общей теории измерений.

Справка. Ранее задачи метрологии были сформулированы в ГОСТ 16263-70.

В соответствии с поставленными задачами, метрология подразделяется на теоретическую, прикладную, законодательную и историческую метрологию.

Теоретическая или фундаментальная метрология занимается разработкой теории, проблем измерений величин, их единиц, методов измерений. Теоретическая метрология работает над общими проблемами, возникающими при выполнении измерений в той или иной области техники, гуманитарных наук, а то и на стыке многих, иногда самых разноплановых областей знаний. Метрологи- теоретики могут заниматься, к примеру, вопросами измерения линейных размеров, объема и гравитации в n- мерном пространстве, разрабатывать методики инструментальной оценки интенсивности излучения космических тел применительно к условиям межпланетных полетов, либо создавать совершенно новые технологи, позволяющие повысить интенсивность процесса, уровень точности и другие его параметры, усовершенствовать технические средства, задействованные в нем и т.д. Так или иначе, практически любое начинание в какой- либо деятельности начинается с теории и лишь после такой проработки переходит в сферу конкретного применения.

Прикладная или практическая метрология занимается вопросами метрологического обеспечения, использования на практике разработок теоретической метрологии, внедрения положений законодательной метрологии. Её задача состоит в адаптации общих положений и теоретических выкладок предыдущего раздела к четко обозначенной, узкоспециальной производственной или научной проблеме. Так, если требуется провести оценку прочности вала двигателя, калибровку большого количества подшипниковых роликов, либо обеспечить, к примеру, комплексный метрологический контроль в процессе лабораторных исследований, специалисты- практики выберут соответствующую технологию из большого количества уже известных, переработают, а возможно и дополнят её применительно к данным условиям, определят необходимое оборудование и инструментарий, количество и квалификацию персонала, а также разберут и многие другие технические аспекты конкретного процесса.

Законодательная метрология устанавливает обязательные юридические и технические требования по применению эталонов, единиц величин, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства измерений (ОЕИ) и их требуемой точности. Данная наука родилась на стыке технического и общественного знания и призвана обеспечить единый подход к измерениям, выполняемых во всех без исключения областях. Законодательная метрология непосредственно граничит также со стандартизацией, обеспечивающей совместимость технологий, средств измерения и прочих атрибутов метрологического обеспечения как на внутреннем, так и на международном уровне. Область интересов законодательной метрологии включает и работу с эталонами величин измерения, и вопросы поверки мерительного инструмента и оборудования, и подготовку специалистов, а также многие другие вопросы. Основным правовым документом, регулирующим деятельность в этой сфере, является Закон Российской Федерации N 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» от 26 июня 2008 года. Нормативно-правовая база также включает в себя ряд подзаконных актов, положений и технических регламентов, конкретизирующих законодательные требования по отдельным направлениям и видам деятельности юристов-метрологов.

Историческая метрология призвана изучать и систематизировать единицы и системы измерения, употреблявшиеся в прошлом, технологическое и инструментальное обеспечение контроля параметров физических объектов и процессов, исторические организационно- правовые аспекты, статистику и многое другое. В этом разделе исследуется также история и эволюция денежных единиц, отслеживается взаимосвязь между их системами, сформировавшимися в условиях различных обществ и культур. Историческая метрология параллельно с нумизматикой изучает денежные единицы уже потому, что в период зарождения измерений как таковых элементарные основы методов оценки стоимости и других, совершенно не относящихся к денежным расчетам параметров во многом повторяли друг друга.

С другой стороны, историческая метрология не является чисто общественным разделом науки, ибо зачастую с ее помощью восстанавливаются утраченные, но, тем не менее, актуальные на сегодняшний день измерительные технологии, отслеживаются на прошлом опыте пути развития и прогнозируются перспективные изменения в данной области, вырабатываются новые инженерные решения. Нередко прогрессивные методы оценки каких- либо параметров представляют собой развитие уже известных, переработанных с учетом новых возможностей современной науки и техники. Изучение истории необходимо для работы с измерительными стандартами в отношении их развития и совершенствования, обеспечения совместимости традиционных и перспективных методов, а также систематизации практических наработок с целью их использования в дальнейшем.

Выдержки из истории развития метрологии

Для преведения всевозможных измерений, отсчета времени и т.п. человечеству потребовалось создать систему различных измерений, позволяющих определить объем, вес, длину, время и т.п. Поэтому метрология, как область практической деятельности зародилась еще в древности.

История метрологии – это часть истории развития разума, производительных сил, государственности и торговли, она созревала и совершенствовалась вместе с ними. Так уже при великом князе Святославе Ярославовиче на Руси стала применяться «образцовая мера» – «золотой пояс» князя. Образцы хранились в церквях и монастырях. При новгородском князе Всеволоде предписывалось ежегодно сверять меры, за неисполнение применялось наказание – вплоть до смертной казни.

«Двинская грамота» 1560 г. Ивана Грозного регламентировала правила хранения и передачи размера сыпучих веществ – осьмины. Первые копии находились в приказах Московского государства, храмах и церквях. Работы по надзору за мерами и их поверку выполняли в то время под надзором Померной избы и Большой таможни.

Петр I допустил к обращению в России английские меры (футы и дюймы). Были разработаны таблицы мер и соотношений между русскими и иностранными мерами. Контролировалось употребление мер в торговле, на горных рудниках и заводах, на монетных дворах. Адмиралтейств-коллегия заботилась о правильном использовании мер угломерных приборов, компасов.

В 1736 году была образована Комиссия весов и мер. Исходной мерой длины являлись медный аршин и деревянная сажень. Фунтовая бронзовая золоченая гиря – первый узаконенный государственный эталон. Аршины железные были изготовлены по указу царицы Елизаветы Петровны в 1858 г.

8 мая 1790 года во Франции принят в качестве единицы длины метр – одна сорокамилионная часть земного меридиана. (Он официально введен во Франции декретом от 10 декабря 1799 г.)

В России в 1835 г. утверждены эталоны массы и длины – платиновый фунт и платиновая сажень (7 английских футов). 1841 г. – год открытия в России Депо образцовых мер и весов.

20 мая 1875 г. подписана Метрическая конвенция 17 государствами, включая Россию. Созданы международные и национальные прототипы килограмма и метра. (Именно 20 мая отмечается День метролога).

С 1892 Депо образцовых мер и весов возглавлял знаменитый русский ученый Д.И. Менделеев. Эпохой Менделеева в метрологии принято называть отрезок с 1892 по 1918 годы.

В 1893 на базе Депо была учреждена Главная палата мер и весов – метрологический институт, где проводились испытания и поверка различных измерительных приборов. (Менделеев возглавлял Палату до 1907 г.). В настоящее время это – Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии имени Д.И.Менделеева.

На базе Положения о мерах и весах от 1899 года в разных городах России были открыты еще 10 поверочных палаток.

XX век с его открытиями в математике и физике превратил М в науку об измерениях. В наши дни состояние и формирование метрологического обеспечения в значительной степени определяет уровень промышленности, торговли, науки, медицины, обороны и развития государства в целом.

Метрическая система мер и весов введена декретом Совнаркома РСФСР от 14.09.1918 года (с него начался «нормативный этап» в российской метрологии). Присоединение к Международной метрической конвенции произошло в 1924 году, также как и создание в России комитета по стандартизации.

1960 г. – создана «Международной системы единиц». В СССР она начала применяться с 1981 г. (ГОСТ 8.417-81). 1973 г. – утверждена в СССР Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ).

1993 г. приняты: первый закон РФ «Об обеспечении единства измерений», законы РФ «О стандартизации» и «О сертификации продукции и услуг». Установлена ответственность за нарушение правовых норм и обязательных требований стандартов в области единства измерений и метрологического обеспечения.

19168

Источник

Метрология понятия и теоретические основы

Метрология— наука об измерениях, методах и средствах обес­печения их единства и способов достижения требуемой точности. Название «Метрология» происходит от греческого «метро» — мера, «логос» — учение.

Современная метрология включает три составляющие: законодательную мет­рологию, фундаментальную (научную) и практическую (прикладную) метрологию.

Законодательная метрология — это раздел метрологии, включающий комплек­сы взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил, а также другие во­просы, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства, направ­ленные на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений. Законодательная метрология служит средством государственного регулиро­вания метрологической деятельности посредством законов и законодательных по­ложений, которые вводятся в практику через Государственную метрологическую службу и метрологические службы государственных органов управления и юри­дических лиц. К области законодательной метрологии относятся испытания и ут­верждение типа средств измерений, их поверка и калибровка, сертификация средств измерений, государственный метрологический контроль и надзор за сред­ствами измерений.

Метрологические правила и нормы законодательной метрологии гармонизо­ваны с рекомендациями и документами соответствующих международных орга­низаций. Тем самым законодательная метрология способствует развитию между­народных экономических и торговых связей и содействует взаимопониманию в международном метрологическом сотрудничестве.

Фундаментальная метрология занимается наукой и техникой измерений, обеспечивает повышение их качества и точности. Возможность разработки принципиально новых приборов, измерительных устройств для любой сферы техники определяется именно достижениями фундаментальной метрологии.

Основным объектом метрологии являются измерения. Они связаны как с физическими величи­нами, так и с величинами, относящимися к другим наукам (математике, психологии, медицине, общественным наукам и др.). В основном рассматриваются понятия, относящиеся к физическим величинам.

Физической величиной называют одно из свойств физического объекта (явле­ния, процесса), которое является общим в качественном отношении для многих физических объектов, отличаясь при этом количественным значением. Так, свойство «прочность» в качественном отношении характеризует такие материалы, как сталь, дерево, ткань, стекло и многие другие, в то время как степень (количест­венное значение) прочности — величина для каждого из них совершенно разная.

Измерением называют совокупность операций, выполняемых с помощью технического средства, хранящего единицу величины и позволяющего сопоста­вить с нею измеряемую величину. Полученное значение величины и есть резуль­тат измерений.

Одна из главных задач метрологии — обеспечение единства измерений — может быть решена при соблюдении двух условий, которые можно назвать осно­вополагающими:

• выражение результатов измерений в единых узаконенных единицах;

• установление допустимых ошибок (погрешностей) результатов измерений и пределов, за которые они не должны выходить при заданной вероятности.

Погрешностью называют отклонение результата измерений от действитель­ного (истинного) значения измеряемой величины. При этом следует иметь в виду, что истинное значение физической величины считается неизвестным и применяется в теоретических исследованиях; действительное значение физической величины ус­танавливается экспериментальным путем в предположении, что результат экспе­римента (измерения) в максимальной степени приближается к истинному значению.

Единство измерений, однако, не может быть обеспечено лишь совпадением погрешностей. Требуется еще и достоверность измерений, которая говорит о том, что погрешность не выходит за пределы отклонений, заданных в соответст­вии с поставленной целью измерений.

Есть еще и понятие точности измерений, которое характеризует степень приближения погрешности измерений к нулю, т.е. к истинному значению измеряемой величины.

Все эти положения обобщены в современном определении понятия «единство измерений» — состояние измерений, при котором их результаты выражены в уза­коненных единицах, а погрешности известны с заданной вероятностью и не вы­ходят за установленные пределы.

Как выше отмечалось, мероприятия по реальному обеспечению единства из­мерений в большинстве стран мира установлены законами и входят в функции законодательной метрологии.

Источник

Теоретические основы метрологии

В процессе познавательной деятельности человека возникает множест­во задач, для решения которых необходимо располагать количественной информацией о том или ином свойстве объектов материального мира (явления, процесса, вещества, изделия). Основным способом получения такой информации являются измерения, при правильной организации и выполнении которых получают результат измерения с большей или мень­шей точностью отражающий интересующие свойства объекта познания. Информация о свойствах и качествах объектов, полученная посредством измерений, называется измерительной информацией.

Се­годня измерения пронизывают все сферы инженерного труда, которые в свою очередь обязаны иметь ясное представление о возможностях измерительной техники, чтобы обеспечить взаимозаме­няемость деталей и узлов, контролепригодность разрабатываемого из­делия на всех стадиях его жизненного цикла. Измерительная информа­ция является основой для принятия технических и управленческих реше­ний при испытаниях продукции, оценивании ее технического уровня, аттестации и сертификации качества..

Результат любого измерения заслуживает внимания лишь при усло­вии, что он сопровождается оценкой погрешности измерения, либо до­полняется сведениями, позволяющими потребителю измерительной ин­формации оценить точность измерения самостоятельно. С другой сто роны, важно не только уметь выполнить измерение и оценить погреш­ность результата, но и так спланировать и осуществить процедуру изме­рения, чтобы обеспечить требуемую точность или свести погрешности к минимуму.

Говоря о точности измерений, следует заметить, что уровень точности к которому надо стремиться, должен определяться критериями технической и экономической целесообразности. Известно, что увеличение точности измерения вдвое удорожает само измерение в несколько раз. В то же время снижение точности измерения в производстве ниже опреде­ленной нормы приводит к браку продукции.

Чтобы успешно справиться с многочисленными и разнообразными проблемами измерений, необходимо освоить некоторые общие принципы их решения, нужен единый научный и законода­тельный фундамент, обеспечивающий на практике высокое качество измерений, независимо от того, где и с какой целью они производятся. Таким фундаментом является метрология — наука об измерениях, методах средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Происхождение самого термина «метрология» возводят к двум греческим словам: metron, что переводится как «мера», и logos — «учение». Бурное развитие метрологии пришлось на конец XX в. Оно неразрывно связано с развитием новых технологий. До этого метрология была лишь описательным научным предметом. Следует отметить и особое участие в соз­дании этой дисциплины Д. И. Менделеева, который вплотную занимался метрологией с 1892 по 1907 гг., когда он руководил этой отраслью российской науки. Таким образом, можно сказать, что метрология изучает:

методы и средства для учета продукции по следующим показателям: длине, массе, объему, расходу и мощности;

измерения физических величин и технических параметров, а также свойств и состава веществ;

измерения для контроля и регулирования технологиче­ских процессов.

Метрология подразделяется на:

-Теоретическую метрологию, которая занимается вопросами фундаментальных исследований, созданием системы единиц измерений, физических постоянных, разработкой новых методов измерения;

-Прикладную, которая занимается вопросами практического применения в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований в рамках метрологии;

-Законодательную, включающую совокупность взаимообусловленных правил и норм, направленных на обеспечение единства измерений, которые возводятся в ранг правовых положений (уполномоченных на то органов государственной власти), имеющих обязательную силу и находящих под контролем государства.

Источник



Теоретические основы метрологии

В современном мире огромную роль играют измерения, которые являются важнейшим инструментом познания объектов и явлений окружающего мира, т.е. служат основой научно-технических знаний. Результаты измерений используются во всех сферах человеческой деятельности, а информация, полученная на их основе, используется для формирования научных открытий, производственных и управленческих решений и т.д. Таким образом, от точности и достоверности результатов измерений зависит правильность принимаемых решений на всех уровнях управления, кроме того повышение точности измерений является одним из главных условий дальнейшего познания мира человеком. В связи с этим большое значение для научно-технического прогресса имеет такая наука как метрология.

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Предметом метрологии как науки являются измерения, их единство и точность.

Объектами метрологии выступают единицы величин, средства измерений, эталоны и методики выполнения измерений.

Основной целью метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью.

Основными задачами метрологии являются 1 :

обеспечение единства измерений;

установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых средств измерений;

разработка теории, методов и средств измерений и контроля;

разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерений и контроля;

разработка методов передачи размеров от эталонов или образцовых средств измерений к рабочим средствам измерений.

Метрология как наука подразделяется на три самостоятельные и взаимодополняющие части: теоретическую метрологию; законодательную метрологию и прикладную (практическую) метрологию.

Теоретическая метрология занимается вопросами фундаментальных исследований, созданием системы единиц измерений величин, физических постоянных, разработкой новых методов измерения.

Законодательная метрология включает совокупность взаимосвязанных правил и норм, направленных на обеспечение единства измерений, соблюдение которых является обязательным и находится под контролем государства.

Прикладная метрология занимается вопросами практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии по подготовке, проведению и обработке результатов измерений.

1.2 Основные понятия метрологии

В метрологии используются следующие основные понятия и их определения.

Величина – свойство объекта (процесса, явления и т.д.), которое может быть выделено и оценено (количественно или качественно) среди других его свойств.

Все величины можно разделить на физические и идеальные. Идеальные величины главным образом относятся к математике и являются обобщением (моделью) реальных объектов.

Физическая величина является характеристикой любого физического объекта (системы, явления или процесса).

Любая физическая величина имеет качественную и количественную характеристику

Формализованным отражением качественного различия измеряемых величин является их размерность. В соответствии с международным стандартом ИСО 31/0 размерность физической величины обозначают символом .

Количественной характеристикой физической величины служит её размер.

Размер физической величины следует отличать от её значения

Значение физической величины – это выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для неё единиц. Например, 0,001 км; 1 м; 100 см и 1000 мм – четыре значения представления одного и того же размера, выраженные в четырех разных единицах измерения.

Единица измерения – физическая величина фиксированного значения, которой присвоено числовое значение единицы, и применяемое для количественного выражения однородных с ней физических величин. Например, 1 м – единица измерения длинны; 1 кг – единица измерения массы и т.д.

Числовое значение физической величины – отвлеченное число, выражающее отношения значения физической величины к соответствующей единице измерения. Числовое значение показывает, во сколько единиц размер физической величины больше размера, принятого за единицу.

Например, если – значение некоторой физической величины, то оно может быть выражено через размер единиц измеренияи числовое значениеследующим образом

Данное равенство называют основным уравнением измерения

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств 2 .

Погрешность измерения – разность между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины.

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

Обеспечение единства измерений – одна из главных задач метрологии, которая может быть решена при соблюдении двух условий:

представление результата измерения в единых узаконенных единицах;

установление допускаемых погрешностей результатов измерений и пределов, за которые они не должны выходить при заданной вероятности.

Качество измерений – совокупность свойств измерений, обуславливающих соответствие средств, метода, методики, условий измерений и состояния единства измерений требованиям измерительной задачи.

Качество измерений характеризуется точностью, достоверностью, сходимостью и воспроизводимостью результатов, а также размером допускаемых погрешностей.

Точность измерений – характеристика, отражающая степень близости результатов измерений к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность соответствует малым погрешностям.

Достоверность измерений характеризует степень доверия к результатам измерений (Для того, чтобы результаты измерений были достоверными, их погрешности не должны выходить за установленные пределы).

Сходимость измерений – характеристика, отражающая близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью.

Наряду с термином сходимость в отечественных нормативных документах используют термин повторяемость.

Воспроизводимость измерений – характеристика, отражающая близость результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами, разными средствами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерений (температуре, давлению, влажности и др.).

На практике воспроизводимость и сходимость выступают как крайние случаи прецизионности.

Прецизионность – степень близости друг к другу независимых результатов измерений, полученных в конкретных регламентированных условиях.

Источник

Метрология: основные понятия и определения

Качество продукции всегда является основным критерием при выборе того или иного товара. Его обеспечивают три фундаментальных направления — метрология, стандартизация и сертификация.

Что такое метрология

Метрология присутствует во всех сферах жизни. Рождаясь, человек сразу сталкивается с измерениями — в роддоме отмечаются длина, масса и температура. В повседневной жизни от количественных оценок (температура воздуха, время суток) зависит деятельность, поведение человека. Метрология является базой для многих технических отраслей. Она вырабатывает показатели, на которые ориентируются при проведении технологических экспериментов, на производстве. Метрологическая отрасль выступает регулятором социально-экономических отношений в обществе.

Метрология (от греч. «метро» — мера и «логос» — учение) — наука, изучающая комплекс измерений, методику и способы обеспечения их точности.

Главным критерием результатов измерений является их единство. Под этим термином понимают установленные единицы величин измерений и заданные допустимые погрешности. Благодаря этому есть возможность сопоставлять результаты замеров, производимых в разных местах, в разное время и различными способами.

Предметом метрологии выступают:

• теоретические исследования;
• системы единиц физических величин;
• средства и методы измерений;
• способы установления точности замеров;
• единство измерений;
• образцовые показатели физических величин;
• способы передачи размеров единиц величин от стандартов к рабочим средствам замеров.

Единство измерений регулируется законом РФ «Об обеспечении единства измерений». Он определяет метрологические службы, разграничивает сферы государственного контроля, указывает меру ответственности за нарушение метрологических требований.

Терминология в метрологии устанавливается правовым актом РМГ 29-2013.

Одним из основных в метрологической науке является понятие физической величины. Это свойство, общее для многих объектов в качественном отношении, но индивидуальное для каждого объекта по количественным показателям.

Размер физической величины — количественный показатель свойства физической величины.

Средство измерений — техническое средство, которое имеет соответствующие нормам характеристики и применяется для снятия замеров.

Результат измерения — количественное значение физической величины, полученное в результате практических опытов.

Точность средства измерения — качественная характеристика, которая отражает близость погрешности измерения по отношению к нулю.

Разделы метрологии

Структура метрологии состоит из трех разделов:

1. Теоретическая (фундаментальная). Разрабатывает теоретические основы науки, изучает проблемы и методики замеров физических величин.
2. Прикладная (практическая). Занимается внедрением разработок теоретического раздела метрологии в использование на практике. Отвечает за метрологическое обеспечение производственных предприятий.
3. Законодательная. Определяет требования к техническим и юридическим нормам измерений.

Виды и методы измерений

Цель измерения состоит в извлечении значения в той форме, которая наиболее удобна для использования.

Виды измерений классифицируют по различным признакам:

1. По показателю точности:

• равноточные — измерения выполнены в одинаковых условиях, равными по точности СИ;
• неравноточные;
• технические;
• метрологические.

2. По численности замеров:

• однократные;
• многократные.

3. В зависимости от изменений величины, которая измеряется:

• статические — физическая величина остается неизменной (размеры земельного участка);
• динамические — изменяется размер физической величины (замер расстояния от снижающегося самолета до полосы посадки).

4. В зависимости от выражения результата измерений:

• абсолютные — за основу берется значение измеряемой физической величины и неизменной константы;
• относительные — выражают отношение величины к такой же величине, которая принимается за единицу.

5. В зависимости от способов получения замеров:

• прямые — получаются непосредственно при помощи измерительного прибора. Описываются следующим образом: Q=X (Q — измеряемая величина);
• косвенные — значение базируется на известном соотношении величины и результатов прямых измерений. Выражается так: Q=F(X, Y, Z, . ). X, Y, Z в данном случае — результат прямых измерений.

Метод измерений — комплекс сравнительных приемов измеряемой величины с ее единицей соответственно с используемым принципом измерения.

Классификация методов зависит от признаков:

1. По приемам достижения результата замеров:

• прямой;
• косвенный.

• контактный;
• бесконтактный.

3. По способу сопоставления измеряемой величины с её единицей:

• метод непосредственной оценки — значение определяется по показаниям (шкале) прибора;
• метод сравнения с мерой — измеряемая величина сравнивается с величиной меры.

Метод сравнения с мерой, в свою очередь, делится на виды:

• при методе противопоставления выясняется соотношение измеряемой и воспроизводимой величин (замер массы на весах при помощи гирь);
• дифференциальный метод выражается в воздействии на прибор разности между измеряемой и известной величинами;
• при нулевом методе результат воздействия на прибор обеих величин сводят к нулю и фиксируют при помощи высокочувствительного прибора (ноль-индикатора);
• при методе замещения обе величины замеряются по отдельности, далее по результатам замеров определяют значение измеряемой величины и путем подбора известного показателя делают равными оба значения;
• при методе совпадения измеряется разность между двумя величинами с использованием совпадений отметок на шкале.

Классификация средств измерений

Средства измерения (СИ) классифицируются в зависимости от:

1. Способов конструктивной реализации.
2. Метрологического назначения.

По способам конструктивной реализации СИ разделяют на:

• меры величины;
• измерительные преобразователи;
• измерительные установки;
• измерительные приборы;
• измерительные системы.

Меры величины — это фиксированные СИ, которые неоднократно используются. Они делятся на:

1. Однозначные — стандартные образцы (СО).
2. Многозначные.

1. Стандартный образец состава обладает фиксированным значением величины, которое отражает количество содержащихся в нем частей.
2. Стандартный образец свойств вещества обладает фиксированным значением величины, которое выражает свойства материала.

До начала использования каждый стандартный образец проходит метрологическую аттестацию. В зависимости от уровня использования выделяют государственные, отраслевые, межгосударственные СО и СО предприятий.

Среди измерительных преобразователей выделяют:

• аналоговые;
• цифроаналоговые;
• аналого-цифровые.

Измерительные приборы являются СИ с фиксированным диапазоном. Различают:

• приборы прямого действия — результат получают непосредственно с прибора;
• приборы сравнения — результат получают путем сравнения с известной соответствующей величиной.

Классификация погрешностей

Погрешность измерения — несоответствие результата измерения Х истинному значению Хи:

Классификация погрешностей формируется на основе:

1. Способа выражения:

• абсолютные;
• относительные.

2. Источника выражения:

• инструментальные — зависят от точности СИ, последствия устраняются при помощи поправок;
• методические погрешности вызваны несовершенством методов измерения;
• причиной субъективных погрешностей становится оператор.

3. Закономерностей возникновения или проявления:

• систематические — появляются постоянно или зависят от изменений конкретной величины;
• случайные погрешности могут возникать из-за неточностей приборов, вибраций, шумов, нестабильной работы оборудования, колебаний магнитных полей;
• грубые — значительно превышают предполагаемую погрешность. Их могут вызывать метрологический сбой прибора, операторская ошибка, нарушение каких-либо внешних факторов.

Согласно соотношению положительных отзывов, специалисты сервиса Феникс.Хелп не допускают погрешностей в выполнении курсовых и контрольных работ для студентов.

Источник