История развития метрологии.
Цель и задачи курса.
С течением мировой истории человеку приходилось измерять различные вещи, взвешивать продукты, отсчитывать время. Для этой цели понадобилось создать целую систему различных измерений, необходимую для вычисления объема, веса, длины, времени и т. п. Сегодня никакая отрасль народного хозяйства не могла бы правильно и продуктивно функционировать без применения своей системы измерений. Ведь именно с помощью этих измерений происходит формирование и управление различными технологическими процессами, а также контролирование качества выпускаемой продукции. Подобные измерения нужны для самых различных потребностей в процессе развития научно—технического прогресса: и для учета материальных ресурсов и планирования, и для нужд внутренней и внешней торговли, и для проверки качества выпускаемой продукции, и для повышения уровня защиты труда любого работающего человека. Существует наука, систематизирующая и изучающая подобные единицы измерения, – метрология. Как правило, под метрологией подразумевается наука об измерениях, о существующих средствах и методах, помогающих соблюсти принцип их единства, а также о способах достижения требуемой точности. В связи с этим задачами метрологии становятся: усовершенствование эталонов, разработка новых методов точных измерений, обеспечение единства и необходимой точности измерений.
История развития метрологии.
Метрология –это наука об измерениях ,методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Метрология возникла в древ. времена. Осн системой мер послужили древнеегипетские единицы измер .На Руси основными единицами длины были пядь и локоть (пядь-расстоян между концами большого пальца и указательного пальца).потом-ед измер аршин.С 18 века в России стали применять дюйм заимствованный из Англии. Особой Русской мерой была Сажень(равная 3 локтям(152 см)). Большую роль в становлении метрологии сыграл Менделеев 1893 г им была создана главная палата мер и весов
Для чего нужна метрологическая деятельность ?
В связи с развитием науки , техники , эталонов и средств измерений, измерения охватывают более современные физические величины, расширяется диапазон измерений. Постоянно растут требования к точности измерений. Для этого нужен единый и научный законодательный фундамент, обеспечивающий высокое качество измерений, Таким фундаментом является метрология. С измерением связана деятельность человека. На любом предприятии инженеры должны иметь полные сведения о возможностях измерительной техники.
Физическая величина
Ф.в.-свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам , но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта . Принцип системы Гауса: А)система СГС- (сантиметр представленный в виде единицы длины, грамм в виде единицы массы, секунда в виде еден времени). Б)сис-ма МКГСС- метр, как еден длины. Килограмм –сила как един силы. И секунда как един времени. В)система МКСА-(итал ученый Джорджи предложил в качестве ед системы МКСА- метр, килограмм, секунда, ампер. Требовалось создать такую систему единиц физических измер, которая подходила бы для большинства различных отраслей в области измерений. Международная системе единиц измерения СИ-длина(м), вес(кг), время(с),сила элект тока (А), температура(кельвин),количество вещества(моль).
Понятие измерения
Измерение- это нахождение значения физ-ой величины опытным путем с помощью спец технических средств. Средство измерения- это техническое средство, кот имеет нормированные метрологические характеристики. К средствам измерения относятся- мера, измерительные приборы, измерительные преобразователи, измерительные системы, установки , комплексы.
Общая классификация измерений.
По физическому смыслу измерения можно поделить на прямые и косвенные. По числу измерений одной и той же величины делятся на однократные и многократные. По характеру изменения измеряемой величины в процессе измерений они делятся на статистические и динамические. По отношению к основной единице измерения делятся на относительные и абсолютные По измерения по точности делятся на равноточные и неравноточные.
Меры.
Мера физической величины – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью. Примеры мер: гири, измерительные резисторы. Меры, воспроизводящие физические величины лишь одного размера, называются однозначными (гиря), нескольких размеров – многозначные (миллиметровая линейка – позволяет выражать длину как в мм, так и в см). К мерам относятся стандартные образцы и образцовое вещество, которые представляют собой специально оформленные тела или пробы вещества определенного и строго регламентированного содержания, одно из свойств которых является величиной с известным значением. Например, образцы твердости, шероховатости
Измерительные приборы.
Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. В соответствии с методом определения значения измеряемой величины выделяют:1) измерительные приборы прямого действия; 2) измерительные приборы сравнения. Измерительные приборы могут осуществлять индикацию измеряемой величины по—разному. Выделяют:1) показывающие измерительные приборы;2) регистрирующие измерительные приборы.Разница между ними в том, что с помощью показывающего измерительного прибора можно только считывать значения измеряемой величины, а конструкция регистрирующего измерительного прибора позволяет еще и фиксировать результаты измерения, например посредством диаграммы или нанесения на какой—либо носитель информации.
Измерительная установка.
Измерительная установка – это средство измерения, представляющее собой комплекс мер, ИП, измерительных приборов и прочее, выполняющих схожие функции, используемые для измерения фиксированного количества физических величин и собранные в одном месте.
Измерительная система.
Измерительная система – это средство измерения, представляющее собой объединение мер, ИП, измерительных приборов и прочее, выполняющих схожие функции, находящихся в разных частях определенного пространства и предназначенных для измерения определенного числа физических величин в данном пространстве. По метрологическому предназначению средства измерения делятся на:1) рабочие средства измерения;2) эталоны. Эталоны – это средства измерения с высокой степенью точности, применяющиеся в метрологических исследованиях для передачи сведений о размере единицы. Рабочие средства измерения (РСИ) – это средства измерения, используемые для осуществления технических измерений. Рабочие средства измерения могут использоваться в разных условиях.
Систематическая погрешность
Систематическая погрешность измерения — составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или же закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины. Систематические погрешности подлежат исключению насколько возможно, тем или иным способом. Наиболее известный из них — введение поправок на известные систематически погрешности. Однако полностью исключить систематическую погрешность практически невозможно, и какая-то ее небольшая часть остается и в исправленном (введением поправок) результате измерений. Эти остатки называются неисключенной систематической погрешностью (НСП). НСП — погрешность измерений, обусловленная погрешностями вычисления и введения поправок или же систематической погрешностью, на действие которой по правка не введена. Например, с целью исключения систематической погрешности, измерения, обусловленной нестабильностью функции npeoбpaзования аналитического прибора, периодически проводят его калибровку по эталонным мерам (поверочным газовым смесям или стандартным образцам). Однако, несмотря на это, в момент измерения все равно будет некоторое отклонение действительной функции преобразования прибора от калибровочной зависимости, обусловленное погрешностью калибровки и дрейфом функции преобразования прибора за время, прошедшее после калибровки. Погрешность измерения, обусловленная этим отклонением, является НСП.
Субъективная погрешность
Субъективная (личная) погрешность измерения — составляющим погрешности измерения, обусловленная индивидуальными особенностями оператора, т. е. погрешность отсчета оператором показаний по шкалам СИ. Они вызываются состоянием оператора, несовершенством органов чувств, эргономическими свойствами СИ. Характеристики субъективной погрешности измерений определяют с учетом способности «среднего оператора» к интерполяции в пределах цены деления шкалы измерительного прибора. Наиболее известная и простая оценка этой погрешности — ее максимальное возможное значение в виде половины цены деления шкалы.
Случайная погрешность.
Случайная погрешность измерения– составляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины. Случайные погрешности обязаны своим происхождением ряду причин, действие которых неодинаково в каждом опыте и не может быть учтено. Они имеют различные значения даже для измерений, выполненных одинаковым образом, то есть носят случайный характер. Допустим, что сделано n повторных измерений одной и той же величины. Если они выполнены одним и тем же методом, в одинаковых условиях и с одинаковой степенью тщательности, то такие измерения называются равноточными
Грубая погрешность .
Грубая погрешность измерения - зто явно ошибочные результаты измерений, сильно отличающиеся от ожидаемых, и целиком вытекающие из неправильного отсчета, производимого человеком при измерении. Г.п. измерения ( аномальные, или сильно выделяющиеся, значения) очень плохо поддаются определению, хотя интуитивно каждому экспериментатору ясно, что это такое. Г.п. измерения называется погрешность, существенно превышающая ожидаемую при данных условиях. Г.п. измерения называется погрешность измерения, существенно превышающая ожидаемую при данных условиях измерения .Г.п. измерения ( промахом), приводящим к явным искажениям результатов измерения, называется погрешность измерения, существенно превышающая ожидаемую при данных условиях. Промахи из результатов измерения исключаются и не принимаются во внимание. Отдельно рассмотрим грубую погрешность измерения - погрешность измерения, существенно превышающая ожидаемую при данных условиях погрешность. Результаты измерений, содержащие грубые погрешности, в расчет не берутся - Основные причины этих погрешностей - ошибки экспериментатора, резкое и неожиданное изменение условий измерения, неисправность прибора и др. Г.п. не всегда легко обнаружить, для их выявления используют математические методы.
Если известны причины появления грубых погрешностей измерения, то данные наблюдений исключают. Как систематические, так и грубые погрешности измерений выявляются и устраняются еще до начала математической обработки результатов измерений.
Поверка средств измерений.
Поверкой средств измерения называют совокупность действий, выполняемых для определения их погрешности. Цель поверки — выяснить, соответствуют ли характеристики средства измерения регламентированным значениям и пригодно ли оно к применению по прямому назначению. Под поверкой средств измерения (verification) понимается установление органом метрологической службы (или другим официально уполномоченным органом, организацией) пригодности средств измерения к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия обязательным требованиям. Поверку проводят обученные специалисты, аттестованные в качестве поверителей органами Государственной метрологической службы. Результаты поверки средств измерения, признанных годными к применению, оформляют выдачей свидетельства о поверке, нанесением поверительного клейма или иными способами, установленными нормативными документами по поверке. Основная цель поверки средств измерений это - в строгом соответствии с разработанным и утвержденным порядком осуществить передачу рабочим средствам измерений (РСИ) размер единиц величин от исходных эталонных средств . При реализации этого установленного порядка поверки в наличии должны быть необходимые государственные первичные эталоны единиц величин, поверочные схемы, соответствующее техническое оснащение, разработанные методики поверки, необходимое нормативное обеспечение, обученные специалисты - поверители, а также - необходимые измерительные системы.
Требования к помещениям поверочных лабораторий
Поверочная лаборатория для выполнения определенных видов деятельности в области государственной поверки и метрологической аттестации средств измерений должна быть аккредитована, т.е. её техническая компетентность должна быть официально признана. Аккредитацию проводит Госстандарт РК или уполномоченные им органы в соответствии с утвержденным планом – графиком. При аккредитации указывается область деятельности поверочной лаборатории, которая определяется видом измерений, номенклатурой поверяемых средств измерений, диапазоном и погрешностью. При аккредитации к поверочной лаборатории предъявляются следующие требования: требования к организации и управлению; требования к системе обеспечения качества; требования к персоналу; требования к окружающей среде и помещениям; требования к измерительному оборудованию; требования к передаче размера единиц физических величин; требования к методике поверки; требования к обращению с объектами поверки; требования к оформлению и регистрации результатов поверки. лаборатория должна иметь: соответствующую организационную структуру, включающую систему обеспечения качества; постоянный штат сотрудников; специалистов с соответствующим образованием; условия, исключающие возможность оказания отрицательного влияния на результаты работ; документированную систему контроля за достоверностью и объективностью результатов поверки и метрологической аттестации.
Оформление результатов поверки средства измерения
Протоколы поверки оформляются не менее чем в двух экземплярах. Один находится на месте эксплуатации средства измерения, другой - в поверительной лаборатории в архиве или в памяти ЭВМ. Протоколы должны содержать сведения: 1. о пользователе СИ, местонахождении и окружающей среде. 2. об изготовителе СИ, модели с серийным номером. 3. об области эксплуатации СИ, ее интенсивности и продолжительности. 4. о последней калибровке на стройке или ремонте, их дате и организации, которая проводила, о дате последней поверки. 5. о метрологических, технических и административных данных о СИ. 6. о методике поверки, наименовании и типе эталона. 7. о пригодности к применению СИ до и после поверки. 8. о поверителе и персонале, принимаемых участие в поверке.
Оформление результатов калибровки средств измерений.
Метрологическая служба для организации и проведения калибровочных работ должна располагать: средствами калибровки; документацией на калибровку; персоналом; помещениями. К помещениям калибровочных лабораторий предъявляются следующие требования. Помещения должны соответствовать по производственной площади, состоянию и обеспечиваемые их условиям требованиям применяемых нормативно-технических документов по калибровке, санитарным нормам и правилам, требованиям безопасности труда и охраны окружающей среды. К документации на калибровку предъявляются следующие требования. Метрологическая служба должна иметь актуализированную документацию, включающую: Положение о метрологической службе (калибровочной лаборатории);Аттестата к окредитации на право проведения калибровочных работ; Должностные инструкции; Графики поверки средств калибровки; Графики калибровки средств измерений; нормативно-технические документы на калибровку (поверку, методики, инструкции, методические указания ит.д.); техническое описание и инструкции по эксплуатации на средства калибровки и средства измерений; паспортная средства измерений и средства калибровки;
Цель и задачи курса.
С течением мировой истории человеку приходилось измерять различные вещи, взвешивать продукты, отсчитывать время. Для этой цели понадобилось создать целую систему различных измерений, необходимую для вычисления объема, веса, длины, времени и т. п. Сегодня никакая отрасль народного хозяйства не могла бы правильно и продуктивно функционировать без применения своей системы измерений. Ведь именно с помощью этих измерений происходит формирование и управление различными технологическими процессами, а также контролирование качества выпускаемой продукции. Подобные измерения нужны для самых различных потребностей в процессе развития научно—технического прогресса: и для учета материальных ресурсов и планирования, и для нужд внутренней и внешней торговли, и для проверки качества выпускаемой продукции, и для повышения уровня защиты труда любого работающего человека. Существует наука, систематизирующая и изучающая подобные единицы измерения, – метрология. Как правило, под метрологией подразумевается наука об измерениях, о существующих средствах и методах, помогающих соблюсти принцип их единства, а также о способах достижения требуемой точности. В связи с этим задачами метрологии становятся: усовершенствование эталонов, разработка новых методов точных измерений, обеспечение единства и необходимой точности измерений.
История развития метрологии.
Метрология –это наука об измерениях ,методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Метрология возникла в древ. времена. Осн системой мер послужили древнеегипетские единицы измер .На Руси основными единицами длины были пядь и локоть (пядь-расстоян между концами большого пальца и указательного пальца).потом-ед измер аршин.С 18 века в России стали применять дюйм заимствованный из Англии. Особой Русской мерой была Сажень(равная 3 локтям(152 см)). Большую роль в становлении метрологии сыграл Менделеев 1893 г им была создана главная палата мер и весов