Направления метрологии

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.

Читайте также: Метрология презентация

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.

21233

Источник

Направления метрологии

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

Метрология имеет большое значение для прогресса естественных и технических наук, так как повышение точности измерений — одно из средств совершенствования путей познания природы человеком, открытий и практического применения точных знаний.

Для обеспечения научно-технического прогресса метрология должна опережать в своем развитии другие области науки и техники, ибо для каждой из них точные измерения являются одним из основных путей их совершенствования.

Основными задачами метрологии являются:

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

o разработка теории, методов и средств измерений и контроля;

o обеспечение единства измерений и единообразных средств измерений;

o разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля;

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

Классификация средств измерений.

По назначению измерительные приборы разделяют на:

По конструктивному устройству измерительные приборы делят на:

По степени автоматизации различают измерительные приборы:

o ручного действия;

По техническому назначению:

o мера физической величины;

o измерительный прибор;

o измерительный преобразователь;

o измерительная система;

o измерительная установка.

По стандартизации средств измерений:

Штангенциркуль. Строение и способы измерений.

Штангенциркуль: Штангенинструмент представляет собой две измерительные поверхности, между которыми устанавливается размер, одна из которых составляет единое целое с линейкой (штангой), а другая соединена с двигающейся по линейке рамкой. На линейке находится через 1 мм деления, на рамке устанавливается или гравируется нониус.

1 — губки для внутренних измерений,

5 — линейка глубиномера,

6 — шкала штанги,

8 — губки для наружных измерений.

Качество, ценность и стоимость.

Современные стандарты определяют качество,как способность товара или услуги удовлетворять установленым и предполагаемым потребностям.

Основные функции измерений. Виды измерений.

Средство измерения — это техническое устройство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства.

По метрологическому назначению средства измерений делятся на образцовые и рабочие.

Образцовые предназначены для поверки по ним других средств измерений, как рабочих, так и образцовых менее высокой точности.

Рабочиесредства измерений предназначены для измерения размеров величин, необходимых в разнообразной деятельности человека.

Сущность разделения средств измерений на образцовые и рабочие состоит не в конструкции и не в точности, а в их назначении.

Основные функции измерений:

1) Повышение точности измерений позволяет определить недостатки тех или иных технологических процессов и устранить эти недостатки. Все это в конечном счете приводит к повышению качества продукции, экономии энергетических и тепловых ресурсов, а также сырья и материалов.

2) учет продукции народного хозяйства, исчисляющейся по массе, длине, объему, расходу, мощности, энергии;

3) измерения, проводимые для контроля и регулирования технологических процессов (особенно в автоматизированных производствах) и для обеспечения нормального функционирования транспорта и связи;

4) измерения физических величин, технических параметров, состава и свойств веществ, проводимые при научных исследованиях, испытаниях и контроле продукции в различных отраслях народного хозяйства.

Межотраслевые комплексы стандартов.

Все межотраслевые стандарты условно делятся на три направления:

— стандарты, обеспечивающие качество продукции (работ, услуг);

— стандарты по управлению и информации;

— стандарты социальной сферы.

Сертификация. Объекты сертификации.

Сертификация – форма осуществляемого органом по сертификации подтверждения соответствия объектов требованиям технических регламентов, положениям стандартов или условиям договоров.

Источник

Метрология

Метроло́гия (от греч. μέτρον — мера, измерительный инструмент) — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности (РМГ 29-99).

Предметом метрологии является получение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью. Средством метрологии является совокупность измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих требуемую точность.

Метрология состоит из 3 разделов:

Рассматривает общие теоретические проблемы (разработка теории и проблем измерений, физических величин, их единиц, методов измерений).

Изучает вопросы практического применения разработок теоретической метрологии. В её ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения.

Устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины, методов и средств измерений.

Содержание

Цели метрологии [ править | править код ]

Создание общей теории измерений;
образование единиц физических величин и систем единиц;
разработка и стандартизация методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений (так называемая «законодательная метрология»);
создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений. Приоритетной подзадачей данного направления является выработка системы эталонов на основе физических констант.

Также метрология изучает развитие системы мер, денежных единиц и счёта в исторической перспективе.

Аксиомы метрологии [ править | править код ]

Любое измерение есть сравнение.
Любое измерение без априорной информации невозможно.
Результат любого измерения без округления значения является случайной величиной.

Термины и определения метрологии [ править | править код ]

Единство измерений – состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимым первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы.
Физическая величина – одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.
Измерение – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей и получения значения этой величины.
Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики.
Погрешность измерения — отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.
Погрешность средства измерения — разность между показанием средства измерений и истинным значением измеряемой физической величины.
Точность средства измерений — характеристика качества средства измерений, отражающая близость его погрешности к нулю.
Лицензия — это разрешение, выдаваемое органам государственной метрологической службы на закрепленной за ним территории физическому или юридическому лицу на осуществление ему деятельности по производству и ремонту средств измерения.

Классификация измерений [ править | править код ]

По способу получения измерения:

Прямые – когда физическая величина непосредственно связывается с ее мерой;
Косвенные – когда искомое значение измеряемой величины установлено по результатам прямых измерений величин, которые связаны с искомой величиной известной зависимостью;
Совокупные – когда используются системы уравнений, составляемых по результатам измерения нескольких однородных величин.
Совместные – производятся с целью установления зависимости между величинами. При этих измерениях определяется сразу несколько показателей.

По характеру изменения измеряемой величины:

Статические – связаны с такими величинами, которые не изменяются на протяжении времени измерения.
Динамические – связаны с такими величинами, которые в процессе измерений меняются (температура окружающей среды).

По количеству информации:

Однократные;
Многократные (> 3);

По отношению к основным единицам измерения:

Абсолютные (используют прямое измерение одной основной величины и физической константы).
Относительные – базируются на установлении отношения измеряемой величины, применяемой в качестве единицы. Такая измеряемая величина зависит от используемой единицы измерения

История метрологии [ править | править код ]

Исторически важные этапы в развитии метрологии:

— установление эталонаметра (эталон хранится во Франции, в Музее мер и весов; в настоящее время является в большей степени историческим экспонатом, нежели научным инструментом); год — создание Карлом Гауссом абсолютных систем единиц; год — подписание международной Метрической конвенции; год — разработка и установление Международной системы единиц (СИ); — метрологические исследования отдельных стран координируются Международными метрологическими организациями.

Вехи отечественной истории метрологии:

присоединение к Метрической конвенции; год — создание Д. И. МенделеевымГлавной палаты мер и весов (современное название: «Научно-исследовательский институт метрологии им. Менделеева»);

Всемирный День метрологии отмечается ежегодно 20 мая. Праздник учрежден Международным Комитетом мер и весов (МКМВ) в октябре 1999 года, на 88 заседании МКМВ.

Становление и различия метрологии в СССР и капиталистических странах [ править | править код ]

Бурное развитие науки, техники и технологии в ХХ веке потребовало развития метрологии как науки. В СССР метрология развивалась в качестве государственной дисциплины, т.к. нужда в повышении точности и воспроизводимости измерений росла по мере индустриализации и роста оборонно-промышленного комплекса. Зарубежная метрология также отталкивалась от требований практики, но эти требования исходили в основном от частных фирм. Косвенным следствием такого подхода оказалось государственное регулирование различных понятий, относящихся к метрологии, то есть ГОСТирование всего, что необходимо стандартизовать. За рубежом эту задачу взяли на себя негосударственные организации, например ASTM. В силу этого различия в метрологии СССР и постсоветских республик государственные стандарты ( эталоны ) признаются главенствующими, в отличие от конкурентной западной среды, где частная фирма может не пользоваться плохо зарекомендовавшим себя стандартом или прибором и договориться со своими партнёрами о другом варианте удостоверения воспроизводимости измерений.

Источник

Метрология. Основные направления деятельности.

Основными задачами метрологии являются:

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

o разработка теории, методов и средств измерений и контроля;

o обеспечение единства измерений и единообразных средств измерений;

o разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля;

Классификация средств измерений.

По назначению измерительные приборы разделяют на:

По конструктивному устройству измерительные приборы делят на:

По степени автоматизации различают измерительные приборы:

o ручного действия;

По техническому назначению:

o мера физической величины;

o измерительный прибор;

o измерительный преобразователь;

o измерительная система;

o измерительная установка.

По стандартизации средств измерений:

Штангенциркуль. Строение и способы измерений.

1 — губки для внутренних измерений,

5 — линейка глубиномера,

6 — шкала штанги,

8 — губки для наружных измерений.

Качество, ценность и стоимость.

Основные функции измерений. Виды измерений.

По метрологическому назначению средства измерений делятся на образцовые и рабочие.

Основные функции измерений:

2) учет продукции народного хозяйства, исчисляющейся по массе, длине, объему, расходу, мощности, энергии;

Межотраслевые комплексы стандартов.

Все межотраслевые стандарты условно делятся на три направления:

— стандарты, обеспечивающие качество продукции (работ, услуг);

— стандарты по управлению и информации;

— стандарты социальной сферы.

Сертификация. Объекты сертификации.

Источник