Лекцiя № 1
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
з курсу
Метрологія і стандартизація
Змiст
Стор.
| Лекцiя № 1 | |
| 1.1 Загальнi вiдомостi про метрологiю | |
| 1.2 Основи метрологiчного забезпечення | |
| 1.3 Закон України “Про метрологiю та метрологiчну дiяльнiсть” – основа подальшого розвитку нацiональної метрологiчної системи | |
| Лекцiя № 2 | |
| 2.1 Фiзичнi величини та їх одиницi | |
| 2.2 Системи одиниць фiзичних величин | |
| 2.3 Мiжнародна система одиниць СІ | |
| 2.4 Основнi i похiднi одиницi СІ | |
| 2.5 Класифiкацiя вимiрювань | |
| Лекцiя № 3 | |
| 3.1 Еталони одиниць фiзичних величин | |
| 3.2 Засоби вимiрювальної технiки, їх класифiкацiя та характеристики | |
| Лекцiя №4 | |
| 4.1 Похибки вимiрювань | |
| 4.2 Класифiкацiя похибок вимiрювань | |
| 4.3 Закони розподiлу випадкових похибок | |
| Лекцiя №5 | |
| 5.1 Методи обробки результатiв вимiрювань | |
| 5.1.1 Виключення iз результатiв систематичних похибок | |
| 5.1.2 Обчислення середнього арифметичного виправлених результатiв вимiрювань | |
| 5.1.3 Обчислення середньоквадратичного вiдхилення результатiв вимiрювань | |
| 5.1.4 Обчислення довiрчих границь випадкової похибки | |
| 5.1.5 Визначення довiрчих границь невиключеної систематичної похибки | |
| 5.1.6 Визначення границi похибки результату вимiрювання | |
| 5.1.7 Форма запису результатiв вимiрювання | |
| Лекцiя №6 | |
| 6.1 Похибки засобів вимірювальної техніки | |
| 6.2 Класи точності засобів вимірювальної техніки | |
| 6.3 Повірка засобів вимірювальної техніки | |
| Лекцiя №7 | |
| 7.1 Вибір еталонів по точності при повірці засобів вимірювальної техніки | |
| 7.2 Повірочні схеми | |
| 7.3 Загальні методичні питання повірки | |
| 7.4 Метрологічна атестація та калібрування засобів вимірювальної техніки | |
| 7.5 Державні випробування засобів вимірювальної техніки | |
| 7.6 Державний метрологічний нагляд за забезпеченням єдності вимірювань | |
| Лекцiя №8 | |
| 8.1 Державна система стандартизації | |
| 8.2 Основні поняття та терміни стандартизації | |
| 8.3 Категорії нормативних документів з стандартизації | |
| Лекцiя №9 | |
| 9.1 Органи з стандартизації в Україні | |
| 9.2 Стандартизація в безпеці праці та промисловій екології | |
| Перелiк рекомендованої лiтератури |
Лекцiя № 1
1.1 Загальнi вiдомостi про метрологiю
Немає нi однiєї областi практичної дiяльностi людини, де б можна обiйтись без кiлькiсних оцiнок, що отриманi в результатi вимiрювань. Як тiльки людина появляється на свiт, вона ще немає iменi, але нам стає вiдомо про її рiст, вагу, температуру. З’явилась людина на вулицi – їй потрiбно знати температуру повiтря, в магазинi – вагу товару, в дорозi – швидкiсть руху i т.д.
Вся дiяльнiсть людини складається з проблем необхiдностi вимiрювань.
Вимiрювання – це знаходження фiзичної величини дослiдним шляхом за допомогою спецiальних технiчних пристроїв. З допомогою вимiрювань людина знайшла один iз шляхiв пiзнання оточуючого матерiального свiту.
Практика вимiрювань походить з давнiх-давен, коли виникла необхiднiсть вимiрювання довжини, площi, об’єму, ваги, часу i т.д.
На початку сама людина була прототипом багатьох мiр (крок, лiкоть, п’ядь, сажень – всi цi мiри еквiвалентнi розмiрам людського тiла).
Змiна дня i ночi – причина появи одиницi часу – доби, мiрою об’єму було вiдро, кварта, мiрою ваги – пуд. Так появились першi одиницi вимiрювань.
Але при цьому небуло єдностi мiр. “Всяк меряет на свой аршин” – вiдомий вислiв. Виникла потреба в єдностi, тобто стандартизацiї мiр, що спричинило появу науки – метрологiя.
Метрологiя – грецьке слово, що означає: “метрон” – мiра, “лотос” – наука (вчення), тобто дослiвно – наука про мiри.
Вiдомий вислiв росiйського вченого Д.І. Менделеєва: “Наука починається тодi, коли починають мiряти. Точна наука немислима без мiри”.
Історiя забезпечення єдностi вимiрювань на Прикарпаттi сягає в глибоку давнину. У Галицькому князiвствi вiддавна застосовувались загальнослов’янськi мiри ваги, об’єму, довжини.
Конституцiєю Польщі в 1565 р., а пiзнiше в 1764 р., в Галичинi вони були закрiпленi в ряд загальнодержавних мiр.
У 1788 р. австрiйським спецiальним декретом для нагляду за мiрами була створена спецiальна служба – iнспекторат мiр i ваг при Галицькому намiсництвi (в Львовi), що складався з 6 чоловiк.
У 1871 р. в Галичинi, як i у всiй Європi, були впровадженi метричнi мiри, а в 1875 р. прийнято закон про створення органiв державного метрологiчного нагляду на мiсцях. У цьому ж роцi в Парижi було пiдписано мiжнародну конвенцiю про мiри i створено Мiжнародну Комiсiю мiр i ваг та Генеральну конференцiю по мiрах i вагах, що збиралась 1 раз в 6 рокiв. У 1904 р. була створена Мiжнародна Електротехнiчна Комiсiя, основною дiяльнiстю якої було забезпечення єдностi електротехнiчних вимiрювань. Так як тодiшня Австро-Угорщина була активним членом цих мiжнародних органiзацiй, можна сказати, що на початку ХХ ст. в Галичинi була розвинута метрологiчна служба i вiдповiдна технiчна база. За часiв колишнього СРСР в лютому мiсяцi 1940 р. при тодiшньому Станiславському облвиконкомi був сворений пiдроздiл – 6 чоловiк, працiвникiв державної метрологiчної служби Комiтету у справах мiр i вимiрювальних приладiв.
Для мiжнародної координацiї з питань стандартизацiї та метрологiї в 1946 р. були утворенi Мiжнародна органiзацiя по стандартизацiї (ISO), а в 1956 р. Мiжнародна Органiзацiя законодавчої Метрологiї (МОЗМ), активним членом якої на сьогоднiшнiй день є Україна.
Зi здобуттям незалежностi в Українi питаннями стандартизацiї та метрологiї займається державний Комiтет по стандартизацiї, метрологiї та сертифiкацiї (Держстандарт України).
До системи Держстандарту України належать органiзацiї та пiдприємства, сред яких:
– державне науково-виробниче об’єднання “Метрологiя” м. Харкiв;
– два державнi науково-дослiднi iнститути (УкрНДІССІ, м. Київ: ДНДІ “Система”, м. Львiв);
– 35 державних центрiв стандартизацiї, метрологiї та сертифiкацiї;
– один навчальний заклад (Український учбово-науковий центр стандартизацiї, метрологiї та якостi);
– три державнi експерементальнi заводи “Еталон” (м. Харкiв, Донецьк, Вiнниця).
В Івано-Франкiвську створений державний центр стандартизацiї, метрологiї та сертифiкацiї (ДЦСМС), в якому на даний час працює близько 100 квалiфiкованих спеціалiстiв. В ДЦСМС експлуатується бiльш як 2 тисячi високоточного вимiрювального обладнання, що дозволяє забезпечити єднiсть вимiрювань у регiонi.
1.2 Основи метрологiчного забезпечення
Метрологiчне забезпечення (МЗ) – це встановлення та застосування метрологiчних норм i правил, а також розроблення, виготовлення та застосування технiчних засобiв, необхiдних для досягнення єдностi та потрiбної точностi вимiрювань.
Метрологiчне забезпечення складається iз наукової, законодавчої, нормативної, технiчної та органiзацiйної основ.
Структурна схема МЗ представлена на рис. 1.1.
МЗ
Наукова Законодавча Нормативна Технічна основа Організаційна
основа основа основа основа
Метрологія Закони України Державні стандарти Еталони одиниць Державна
України (ДСТУ) фізичних величин метрологічна
служба України
Декрети Нормативні Вихідні державні Метрологічні
Кабінету документи еталони служби органів
Міністрів Держстандарту влади,
підприємств
та організацій
Постанови Методичні Робочі ЗВТ
Кабінету вказівки
Міністрів
Стандартні зразки
Рекомендації матеріалів
та речовин
Рисунок 1.1 – Структурна схема МЗ.
Основною метою МЗ є полiпшення якостi продукцiї, пiдвищення ефективностi виробництва, використання матерiальних цiнностей та енергетичних ресурсiв, а також наукових досягнень.
Основними завданнями МЗ є:
– встановлення одиниць фiзичних величин;
– створення еталонiв одиниць фiзичних величин;
– розроблення повiрочних схем;
– розроблення норм i правил законодавчої метрологiї;
– державний метрологiчний нагляд, повірка, випробування, калiбрування, метрологiчна атестацiя засобiв вимiрювальної технiки (ЗВТ);
– акредитацiя метрологiчних служб на право виконання метрологiчних робiт.
1.3 Закон України “Про метрологiю та метрологiчну дiяльнiсть” – основа подальшого розвитку нацiональної метрологiчної системи.
11 лютого 1998р. Верховною Радою України був прийнятий Закон України “Про метрологiю та метрологiчну дiяльнiсть”, який набув чинностi 13 березня 1998р. i замiнив Декрет Кабiнету Мiнiстрiв України “Про забезпечення єдностi вимiрювань”. Практична реалiзацiя Декрету в 1993-1997рр. дозволила майже повнiстю забезпечити автономнiсть України в такому важливому напрямку життєдiяльностi суспiльства, як метрологiчна дiяльнiсть. Зростаючi проблеми сучасного промислового виробництва, науки i технiки, вивчення досвiду метрологiчної дiяльностi в передових iноземних державах з розвинутою ринковою метрологiчною iнфраструктурою виявили кончу необхiднiсть прийняття замiсть Декрету нового Закону, положення якого були б гармонiзованi iз загальноприйнятими в свiтовiй практицi нормами та правилами з метрологiї, з документами Мiжнародної органiзацiї законодавчої метрологiї (МОЗМ).
Закон визначає правовi основи забезпечення єдностi вимiрювань в Українi, регулює вiдносини у сферi метрологiчної дiяльностi та спрямований на захист громадян i нацiональної економiки вiд наслiдкiв недостовiрних результатiв вимiрювань.
Вiн має ряд суттєвих вiдмiнностей вiд Декрету i сприятиме економiчнiй незалежностi нашої держави, науково-технiчному прогресу в економiцi країни, пiдвищення рiвня метрологiчного забезпечення промисловостi, науки, оборони, охорони здоров’я, безпеки працi та iнших сфер життєдiяльностi суспiльства.
Закон розроблений Держстандартом за участю 29 спецiалiстiв iз 19 зацiкавлених мiнiстерств та вiдомств України. Англомовний варiант проекту Закону пройшов експертизу у МОЗМ та у нацiональному iнститутi еталонiв i технологiй Мiнiстерства торгівлi США.
Законом значно розширена номенклатура застосування термiнiв, уточнена та розширена сфера його дiй, введенi новi статтi щодо законодавства України про метрологiю та метрологiчну дiяльнiсть, державної метрологiчної системи i нормативних документiв з метрологiї.
Дiя Закону поширюється на центральнi та мiсцевi органи виконавчої влади, органи мiсцевого самоврядування, пiдприємства (їх об’єднання), заклади i органiзацiї незалежно вiд форм власностi та виду дiяльностi, що дiють на територiї України.
Закон регламетує питання розроблення i затвердження нормативних документiв (НД) з метрологiї, якi здiйснюються вiдповiдно до чинного законодавства. Вимоги НД з метрологiї, якi затвердженi Держстандартом, обов’язковi для виконання всiх суб’єктiв, а вимоги НД з метрологiї, якi затвердженi центральними органами виконавчої влади, обов’язковi для виконання пiдприємствами i органiзацiями, що належать до сфери управлiння цих органiв.
З метою захисту економiки та гроадян України вiд наслiдкiв недостовiрних результатiв вимiрювань Законом передбачається, що ЗВТ, на якi поширюється державний метрологiчний нагляд, дозволяється застосовувати, випускати з виробництва, ремонту та у продаж i видавати на прокат лише за умови, що вони пройшли повiрку, державну метрологічну атестацiю.
Ввезення на територiю України ЗВТ партiями може здiйснюватись, якщо типи цих ЗВТ занесенi до Державного реєстру ЗВТ, допущених до застосування в Українi, а порядок ввезення встановлюється Кабiнетом Мiнiстрiв України.
Законом передбачається, що вимiрювання у сферах поширення державного метрологiчного нагляду можуть здiйснюватися вимiрювальними лабораторiями лише за умови їх акредитацiї вiдповiдними органами на право виконання вимiрювань.
Вперше Законом регламентовано, що Держстандарт здiйснює державне управлiння забезпеченням єдностi вимiрювань в Українi, до компетенцiї якого належить проведення єдиної в країнi технічної полiтики щодо забезпечення єдностi вимiрювань.
Рiшення Держстандарту з питань метрологiї, прийнятi в межах його компетенцiї, обов’язковi для виконання центральними та мiсцевими органами виконавчої влади, органами мiсцевого самоврядування, пiдприємствами, органiзацiями, громадянями-суб’єктами пiдприємницької дiяльностi та iноземними виробниками.
Законом регламентовано, що державна метрологiчна служба може надавати право проведення державної повiрки засобiв вимiрювальної технiки пiдприємствам i органiзацiям всiх форм власностi, а не тiльки державної, як це передбачалось Декретом, що бiльш вiдповiдає сучасним умовам розвитку України.
Метрологiчний контроль та нагляд, що здiйснюють метрологiчнi служби центральних органів виконавчої влади, пiдприємств i органiзацiй – це окремий роздiл (на вiдмiну вiд Декрету), яким регламентована дiяльнiсть метрологiчних служб, мiнiстерств, вiдомств, пiдприємств та органiзацiй, їх функцiй i права iз здiйснення метрологiчного контолю i нагляду.
У Законi на вiдмiну Декрету вiдсутні поняття “вiдомчої метрологiчної служби”, яке замiнено поняттям “метрологiчна служба центральних органiв виконавчої влади, пiдриємств i органiзацiй”, а також поняття “вiдомчої повiрки” ЗВТ як таке, що замiнено поняттям “калiбрування засобiв вимiрювальної технiки”.
Необхiднiсть проведення калiбрування в експлуатацiї ЗВТ, на якi не поширюється державний метрологiчний нагляд, визначається їх користувачем. Калiбрувальнi лабораторiї, якi проводять калiбрування ЗВТ для iнших пiдприємств, органiзацiй i для громадян-суб’єктiв пiдприємництва, повиннi бути акредитованi згiдно з встановленими вимогами.
З прийняттям Закону потребує ряд органiзацiйно-методичних документiв, в тому числi типового положення про метрологiчнi служби центральних органiв виконавчої влади, пiдприємств, органiзацiй, типового положення про державнi науковi метрологiчнi центри Держстандарту тощо. Необхiдно також розробити та переглянути бiльше 20-ти основоположних нормативних документiв з метрологiї, в тому числi щодо термiнiв та визначень з метрологiї, застосування одиниць фiзичних величин, проведення держвипробувань, повiрки, метрологiчної атестацiї та калiбрування ЗВТ, проведення державного метрологiчного нагляду, акредитацiї на право виконання метрологiчних робiт тощо.
Прийняття нового Занону України “Про метрологiю та метрологiчну дiяльнiсть” та реалiзацiя його положень буде сприяти розвитку Державної метрологiчної системи України, пiдвищення ефективностi функцiонування Державної метрологiчної служби для забезпечення захисту громадям i нацiональної економiки вiд наслiдкiв недостовiрних результатiв вимiрювань, пiдвищення конкурентоспроможностi вiтчизняної продукцiї.