Основная задача метрологии как деятельности заключается в обеспечении единства измерений. Метрология, как научное направление, охватывает широкий диапазон вопросов начиная от теоретических проблем и заканчивая конкретными практическими задачами. На базе теоретических предпосылок метрологии математически строго обоснованы и юридически закреплены практические рекомендации, касающиеся всех аспектов измерения.
Однако в современном, динамично развивающемся обществе, стандартизация, метрология и сертификация в том виде, как это присутствовало в плановой экономике, не только не подходили для новых условий работы, но и фактически делали невозможным интеграцию России в цивилизованное мировое сообщество. Если за рубежом еще в 80-ых годах ведущие компании поняли, что успех бизнеса прежде всего определяется качеством продукции и услуг, то в нашей стране экономическая и политическая ситуация заставила прийти к такому выводу совсем недавно. Сегодня и производитель товара или поставщик услуги, и их торговый представитель, желающие победить в конкурентной борьбе и поднять репутацию торговой марки, заинтересованы в выполнении не только обязательных, но и рекомендательных требований стандартов, преднамеренно повышая для себя планку качества. Таким образом стандарт становится дополнительным стимулом повышения конкурентноспособности товара или услуги, что в конечном итоге положительно отразится на их потребительских свойствах.
Итак, переход страны к рыночной экономике с присущей ей конкуренцией и борьбой за доверие потребителя заставляет специалистов шире использовать методы и правила стандартизации, метрологии и сертификации. В данном курсе лекций объединение базовых понятий из теоретической метрологии, основ радиоизмерений и законодательной метрологии преследует цель сформировать у студентов знания, умения и навыки в перечисленных областях деятельности для обеспечения эффективности профессиональной подготовки.
1. Термины и определения, Метрология, Измерение, Результат измерения, Физическая величина, Единица физической величины, Основная физическая величина, Производная физическая величина, Размерность, Размерная физическая величина, Безразмерная
Эталон — средство измерений (комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины с целью передачи размера единицы образцовым, а от них рабочим средствам измерений.
Метрология, физические величины и шкалы измерений
... данной ФВ с физическими величинами, принятыми за основные в данной системе величин с коэффициентом пропорциональности, равным единице) размерные - это ФВ, в размерностях которых хотя бы одна из основных величин возведена в степень с ...
Первичный (государственный) эталон, Вторичный (рабочий) эталон, Принцип измерения, Метод измерения, Средство измерений, Погрешность измерения, Предел измерения
Поправка — абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком.
Точность измерений, Класс точности, Единство измерений, Единообразие средств измерений, Система единиц, Наблюдение, Закон распределения, Информация, Измерительная информация, Информационно-измерительная техника
2. Основные единицы измерения
Международная система СИ имеет семь основных единиц и две дополнительные. Основные:
Единица длины — метр — длина пути, которую проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды; (м ).
Единица массы — килограмм — представлен массой международного прототипа килограмма (цилиндр из платино-иридия размерами 39 на 39 мм); (кг ).
В 1899 году было изготовлено 43 образца, Россия получила 2 из них N12 и N26. Первый — Государственный эталон. Второй — эталон копия.
Напоминаем, что килограмм силы — это сила, сообщающая массе, равной массе международного прототипа килограмма, ускорение, равное 9,80665 м/с 2 ; (Н ).
Единица времени — секунда — продолжительность, равная 9 192 631 770 периодам излучения, которая соответствует переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей; (с ).
Единица силы электрического тока — ампер — сила не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения, расположенным на расстоянии 1м руг от друга в вакууме, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1м силу взаимодействия, равную 2·10-7 Н; (А ).
Единица термодинамической температуры — кельвин — 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды; допускается также применение шкалы Цельсия; (К) .
Единица количества вещества — моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов (атомов, молекул, электронов и др.), сколько атомов содержится в углероде-12 массой 0,012 кг; (моль ).
Единица силы света — кандела — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·1012 Гц, энергетическая сила которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср; (К) .
Дополнительные:
Единица плоского угла — радиан — угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу; (рад) . В градусном исчислении радиан равен 57є 17‘ 48
Единица телесного угла — стерадиан — угол, вершина которого расположена в центре сферы и который вырезает на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы; (ср).
Радиан и стерадиан применяют в основном для теоретических построений и расчетов (например, в светотехнике — стерадиан), для практических прямых измерений их не используют, а плоские углы чаще всего измеряют в угловых градусах, минутах и секундах. Эти внесистемные единицы допущены к применению наравне с единицами Международной системы и в них градуировано большинство угломерных приборов.
Метрологические характеристики средств измерений
... измерений. Под классом точности понимается обобщенная характеристика данного типа средств измерений, определяемая пределами допускаемых значений основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, ... погрешности разделяются на абсолютные, относительные и приведенные. Погрешность измерений, как правило, представляют в виде абсолютной погрешности, выраженной в единицах ...
В практике измерений часто применяют разрешенные внесистемные единицы например, для массы — тонна; для времени — минута, час, сутки, неделя, месяц, год, и т.д.
3. Погрешности измерений
3.1 Классификация погрешностей, Погрешность измерений, Основная погрешность, Дополнительная погрешность
По способу выражения различают абсолютные и относительные погрешности.
Абсолютная погрешность измерения, Относительная погрешность измерения
= х / х д 100% (2.1)
приведенной погрешности измерительного прибора,
= (х изм — хд ) / хнор 100%. (2.2)
По характеру изменения при повторных измерениях погрешности измерений делятся на систематические и случайные.
Систематическая погрешность, Постоянными систематическими погрешностями, Переменные систематические погрешности, Случайная погрешность
Таким образом, погрешность результата измерения представляет собой сумму систематической и случайной составляющих.
грубая погрешность или промах
По зависимости от измеряемой величины погрешности средства измерений разделяют на аддитивные и мультипликативные.
Аддитивные
3.2 Систематические погрешности
Природа и происхождение систематических погрешностей обычно обусловлены спецификой конкретного эксперимента. Поэтому обнаружение и исключение систематических погрешностей во многом зависит от мастерства экспериментатора, от того, насколько глубоко он изучил конкретные условия проведения измерений и особенности применяемых им средств и методов. Вместе с тем существуют некоторые общие причины возникновения систематических погрешностей, в соответствии с которыми их подразделяют на методические, инструментальные и субъективные.
Методические погрешности, Инструментальные погрешности, Основная погрешность, Дополнительная погрешность
Все эти погрешности отличают от инструментальных (ГОСТ 8.009-84), поскольку они связаны не столько с самими средствами измерений, сколько с условиями, при которых они работают. Их устранение производится иными способами, нежели устранение инструментальных погрешностей.
Субъективные погрешности
Обнаружение причин и источников систематических погрешностей позволяет принять меры к их устранению или исключению посредством введения поправки.
Поправкой
поправочный множитель
Поправка или поправочный множитель определяется при помощи поверки технических средства, составления и использования соответствующих таблиц и графиков. Применяются также расчетные способы нахождения поправочных значений.
Метод замещения, Метод компенсации погрешности по знаку
При проведении автоматических измерений широко используются схемные методы коррекции систематических погрешностей. Компенсационное включение преобразователей, различные цепи температурной и частотной коррекции являются примерами их реализации.
Новые возможности появились в результате внедрения в измерительную технику средств, содержащих микропроцессорные системы. С помощью последних удается производить исключение или коррекцию многих видов систематических погрешностей. Особенно это относится к инструментальным погрешностям. Автоматическое введение поправок, связанных с неточностями градуировки, расчет и исключение дополнительных погрешностей, исключение погрешностей, обусловленных смещением нуля — это и другие корректировки позволяют существенно повысить точность измерений.
Погрешности измерений, их классификация. Системы и схемы сертификации
... условиями его поверки. Все погрешности средств измерений в зависимости от внешних условий делятся на основные и дополнительные. Основная погрешность - это погрешность средства измерения при нормальных условиях эксплуатации. ... Тема второй части работы «Системы и схемы сертификации» выбрана не случайно, так как сертификация является одним из важнейших механизмов управления качеством, дающим ...
Следует, однако, заметить, что какая-то часть систематической погрешности, несмотря на все усилия, остается неисключенной. Эта часть входит в результат измерения и искажает его. Она может быть оценена исходя из сведений о метрологических характеристиках использованных технических средств. Если таких сведений недостаточно, то может быть полезным сравнение измеренных значений с аналогичными результатами, полученными в других лабораториях другими лицами.
3.3 Случайные погрешности
Теория погрешностей, использующая математический аппарат теории вероятностей, основывается на аналогии между появлением случайных погрешностей при многократно повторенных измерениях и появлением случайных событий. Из теории вероятностей известно, что для характеристики случайных величин, в нашем случае погрешностей прибора или измерения (вместе с их систематической составляющей), необходимо определить их закон распределения.
В теории случайных погрешностей формулируются две аксиомы. Аксиома симметрии (случайности) — при очень большом числе измерений случайные погрешности, равные по величине, но различные по знаку, встречаются одинаково часто. Аксиома распределения — чаще всего встречаются меньшие погрешности, а большие погрешности встречаются тем реже, чем они больше.
Если эти аксиомы соблюдаются, то при неограниченном увеличении числа независимых причин, вызывающих погрешности, мы имеем нормальный закон распределения случайной погрешности.
(2.3)
где P(х) — плотность вероятности случайной величины X;
- среднее квадратическое отклонение.
Рис. 2.1. Интегральный и дифференциальный законы распределения
Одно из нарушений нормального закона распределения погрешностей при соблюдении аксиом состоит в появлении плосковершинности и островершинности, как показано на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Островершинное распределение
В пределе для плосковершинного распределения, когда уже аксиома не соблюдается, оно превращается в равномерное.
Рис. 2.3. Равномерное (равновероятное) распределение
Нарушение аксиомы распределения может привести к тому, что малые погрешности встречаются реже, чем большие. В этом случае середина кривой распределения плотности вероятностей оказывается прогнутой вниз и распределение становится «двугорбым» — так называемым двухмодальным.
Рис. 2.4. Двухмодальное распределение
Модой дискретной случайной величины называют ее наиболее вероятное значение, а для непрерывной случайной величины модой является то значение, при котором плотность вероятности достигает максимума. В пределе такое двухмодальное распределение может превратиться в распределение, когда единственно наблюдаемыми погрешностями будут только погрешности XmaX (см. рис. 2.4).
Например, погрешность от люфта в кинетической цепи, погрешность от гистерезиса имеют вид двухзначной дискретной погрешности.
Организация сертификации как форма обязательного подтверждения соответствии
... В зависимости от выбранной схемы сертификации проводится анализ состояния производства, сертификация производства либо сертификация системы управления качеством. Метод оценки производства указывается в сертификате соответствия продукции. 6. Выдача сертификата соответствия. Протоколы испытаний, результаты ...
4. Сертификация
4.1 Общие термины, Сертификация, Сертификация продукции, Знак соответствия, Декларирование соответствия, Измерение, Испытание
Контроль — совокупность действий по установлению соответствия характеристик продукции заданным в нормативных документах требованиям.
Основной законодательной базой сертификации в РФ являются Законы «О техническом регулировании» и «О защите прав потребителей».
Подтверждение соответствия
Функции органов сертификации: формирование (комплектация) и актуализация фонда нормативных документов
4.2 Формы подтверждения соответствия, Добровольное подтверждение соответствия, Обязательная сертификация
4.3 Органы по сертификации.
Функции органов сертификации: формирование (комплектация) и актуализация фонда нормативных документов; разработка и ведение организационно-методических документов данной системы сертификации; 3) проведение сертификации по заявкам заявителей; определение по каждой конкретной заявке испытаний лабораторией и органа по проверке производств, если это предусмотрено схемой сертификации; оформление и выдача сертификата соответствия, его регистрация в государственном реестре системы; инспекционный контроль за сертифицированными работами по охране труда в организациях; приостановка либо отмена действия выданных сертификатов безопасности; ведение банка данных организаций — обладателей сертификатов безопасности; ведение реестра привлекаемых для целей сертификации независимых организаций и экспертов по сертификации; признание зарубежных сертификатов и доведение принятых решений до сведения заявителей; организация с привлечением территориальных организаций ГОСТ России инспекционного контроля за стабильностью характеристик продукции. Органы сертификации создаются на базе организаций, имеющих статус юридического лица и являющихся третьей стороной. Назначение руководителей органов согласуется с ГОСТ России. Орган по сертификации должен: обладать соответствующей структурой и разрабатывать процедуры, необходимые для внесений изменений, уточнения номенклатуры установленных в нормативной документации требований; осуществлять свою деятельность в соответствии с положением, разработанным на основе Правил аккредитации органов по сертификации; в положении об органе по сертификации должны быть установлены область аккредитации, юридический статус, состав и структура, функции, права, обязанности, ответственность, взаимодействие с другими органами и организациями, а также испытательными лабораториями при проведении измерений, финансовые и другие аспекты деятельности; иметь документально оформленную систему качества, отвечающую характеру и объему выполнения работ; в качестве основополагающего документа системы качества иметь руководство по качеству, обеспечивающее уверенность в возможности деятельности органа по сертификации; иметь структуру, обеспечивающую возможность выполнения всех возложенных функций по сертификации в соответствии с областью аккредитации; вести учет сведений о квалификации, обучении, профессиональном опыте каждого работника, а также внештатных экспертов по сертификации; предоставлять возможность повышения квалификации своим работникам; вести учет документации по сертификации; обеспечивать конфиденциальность хранящейся документации. При проведении работ по сертификации аккредитованным органом по сертификации решаются задачи по подготовке и принятию решения о целесообразности выдачи сертификата с учетом следующих факторов: полноты, точности и достоверности эталонных исходных данных и измеряемых параметров, представленных в документации; корректности и точности обобщения результатов испытаний и получения адекватных сводных показателей качества; однородности и достоверности данных об объекте испытаний с учетом адекватных оценок уровню испытаний. Кроме того, в процессе сертификации решаются следующие задачи: Совершенствование систем выделения контролируемых показателей качества по видам объектов сертификации, методов и средств выбора и оценки необходимого набора показателей; Разработка и развитие программно-инструментальных средств обеспечения испытаний; Развитие и совершенствование фонда методических и нормативных документов, регламентирующих сертификацию; Создание и актуализация архивов образцов объектов сертификации, методик, тестов и результатов испытаний; Осуществление сбора и распространения информации о сертифицированных объектах; Проведение систематической работы по созданию и совершенствованию методик и средств испытаний. Обязанности органа по сертификации: соблюдение установленных сроков сертификации; обеспечение достоверности и объективности результатов сертификации, конфиденциальности полученной информации; соблюдение порядка рассмотрения апелляций в случае несогласия проверяемых организаций с результатами работы; представление информации о своей деятельности; приостановление деятельности в случае приостановки действия аттестата аккредитации.
Сертификация производства
... соответствии с установленной процедурой по принятым правилам. Цель данной работы - рассмотреть сертификацию производства. 1. ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ И ПРИНЦИПЫ СЕРТИФИКАЦИИ Основными целями сертификации являются: создание условий для деятельности организаций ... информирование всех участников сертификации - изготовителей, потребителей, общественных организаций, органов по сертификации испытательных лабораторий и ...
4.4 Сертификационные испытания, Сертификационные испытания
4.5 Виды испытаний
1. В зависимости от стадии жизненного цикла:
- определительные
- оценочные
- предварительные
- доводочные
- приемочные
- квалификационные
- предъявительские
- приемо-сдаточные
- периодические
-типовые — проводятся для контроля однотипной продукции, изготавливаемой по единой методике, и для оценки эффективности изменений, вносимых в конструкцию или технологический процесс;
- контрольные (инспекционные)
- сертификационные
2.В зависимости от уровня проведения:
- государственные
- межведомственные
3.В зависимости от места и условий проведения:
лабораторные
стендовые
полигонные
натурные — проводятся в условиях, соответствующих условиям использования по прямому назначению; с использованием разработанных моделей — проводятся на физической модели (упрощенной, уменьшенной) изделия или его составных частей.
4.В зависимости от времени проведения:
нормальные — время проведения испытания соответствует времени, предусмотренному в условиях эксплуатации;
ускоренные
сокращенные
5.В зависимости от внешних факторов:
механические
климатические
биологические
радиационные
Этапы сертификационных испытаний
... услуги, прошедшие сертификацию. При негативных результатах сертификационных испытаний, неисполнении требований, предъявляемых к объекту сертификации, ... лаборатории. Оценка соответствия услуг находится в зависимости от их вида. Услуги нематериального характера ... откалибровано органами метрологической службы. Во время проведения испытаний осуществляется частичная проверка отремонтированных продуктов, если ...
электрические
термические
6.В зависимости от результатов воздействия:
разрушающие
неразрушающие
7.В зависимости от определяемых характеристик:
функциональные
граничные
технологические
