- •1. Основные понятия метрологии. Предмет и задача метрологии.
- •2. Основы технических измерений.
- •2.1. Классификация измерений. Виды и методы измерений.
- •2.2. Основные характеристики измерений.
- •2.3. Классификация средств измерений.
- •3. Теория и методика измерений.
- •3.1. Методики выполнения измерений. Общие положения.
- •3.2. Документы на методики выполнения измерений.
- •3.3. Разработка мви.
- •3.4. Выбор методов и средств измерений при разработке мви
- •3.4.1. Общие положения.
- •3.4.2. Предварительный выбор методов и средств измерений.
- •3.4.3. Общие правила и условия определения характеристик погрешностей измерений
- •3.4.4. Определение характеристик погрешности прямых измерений.
- •4. Система воспроизведения единиц физических величин.
- •5. Государственная система обеспечения единства измерений.
- •5.1. Меры обеспечения единства измерений
- •5.2. Гси Субъекты метрологии.
- •5.3. Нормативная база гси (метрологии).
- •6. Метрологическое обеспечение (мо).
- •7. Государственный метрологический контроль и надзор.
- •7.1. Общие положения.
- •7.2. Государственный метрологический надзор.
- •7.3. Государственный метрологический контроль
- •8. Государственные испытания средств измерений и утверждение типа.
- •8.1. Общие положения.
- •8.2. Испытания средств измерений для целей утверждения их типа.
- •9. Поверка средств измерений.
- •9.1. Основные положения.
- •92. Организация и порядок проведения поверки.
- •9.3. Порядок представления средств измерений на поверку в органы Государственной метрологической службы.
- •9.4 Нормативные документы на методики поверки средств измерений.
- •9.5 Области использования средств измерений, подлежащих поверке.
- •10. Российская система калибровки (рск).
- •10.1 Основные понятия и определения.
- •10.3 Функции рск.
- •10.4 Обязанности, права и ответственность.
- •11. Поверочные схемы.
- •11.1 Общие положения
- •12 Межповерочные (межкалибровочные) интервалы средств измерения (мпи).
- •12.1. Основные положения и определения.
- •12.2 Критерии для определения межповерочных (межкалибровочных) интервалов.
- •13. Метрологическая экспертиза технической документации.
- •13.1. Общие положения.
- •13.2. Организация работ по проведению метрологической экспертизы.
- •13.3. Основные задачи метрологической экспертизы технической документации.
- •13.4. Основные виды технической документации, подвергаемой метрологической экспертизе.
- •13.5. Оформление и реализация результатов метрологической экспертизы.
Определяют характеристики личной погрешности измерений.
Определяют характеристики погрешности прямых измерений в заданных условиях путем суммирования характеристик всех ее составляющих.
4. Система воспроизведения единиц физических величин.
Система воспроизведения единиц физических величин и передачи информации об их размерах всем без исключения СИ в стране составляет техническую базу обеспечения единства измерений.
Воспроизведение единиц физических величин. В соответствии с основным уравнением измерения: Q = X[Q], где Q – значение физических величин, X – числовое значение измеряемой величины в принятой единице, [Q] – выбранная для измерения единица.
Измерительная процедура сводится к сравнению неизвестного размера с известным, в качестве которого выступает размер соответствующей единицы Международной системы. Воспроизведение единицы представляет собой совокупность операций по материализации единицы физической величины с наивысшей в стране точностью с помощью государственного эталона или исходного рабочего эталона. Различают воспроизведение основных и производных единиц. Размеры единиц могут воспроизводиться там же, где выполняются измерения (децентрализованный способ), либо информация о них должна передаваться централизованного места их хранения или воспроизведения (централизованный способ). Децентрализованно воспроизводятся единицы многих производных физических величин. Основные единицы сейчас воспроизводятся только централизованно.
Таблица 1 Основные и дополнительные единицы физических величин системы СИ.
Величина |
Единица |
||||
Наименование |
Размерность |
Рекомендуемое обозначение |
Наименование |
Обозначение русское |
Обозначение международное |
О с н о в н ы е |
|||||
Длина |
L |
L |
метр |
м |
m |
Масса |
M |
M |
килограмм |
кг |
kg |
Время |
T |
T |
секунда |
с |
s |
Сила электрического тока |
I |
I |
ампер |
А |
A |
Термодинамическая температура |
|
T |
кельвин |
К |
К |
Количество вещества |
N |
n, v |
моль |
моль |
mol |
Сила света |
J |
J |
канделла |
кд |
cd |
Д о п о л н и т е л ь н ы е |
|||||
Плоский угол |
– |
– |
радиан |
рад |
rad |
Телесный угол |
– |
– |
стерадиан |
ср |
sr |
Централизованное воспроизведение единиц осуществляется с помощью специальных технических средств, называемых эталонами. Эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью, называется первичным эталоном. Первичные эталоны – это уникальные средства измерений, часто представляющие собой сложнейшие измерительные комплексы, созданные с учетом новейших достижений науки и техники на данный период. Эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы в особых условиях и служащий для этих условий, называется специальным эталоном. Официально утвержденные в качестве исходного для страны первичный или специальный эталоны называются государственными.
Эталон, получающий размер единицы путем сличения с первичным эталоном рассматриваемой единицы, называется вторичным эталоном.
Эталон должен отвечать трем основным требованиям: неизменность (способность удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы в течение длительного интервала времени); воспроизводимость (воспроизведение единицы с наименьшей погрешностью для данного уровня развития измерительной техники); сличаемость (способность не претерпевать изменений и не вносить каких-либо искажений при проведении сличений).
Государственные эталоны представляют собой национальное достояние и поэтому должны храниться в метрологических институтах страны в специальных эталонных помещениях, где поддерживается строгий режим по влажности, температуре, вибрациям и другим параметрам. Для обеспечения единства измерений физических величин в международном масштабе большое значение имеют международные сличения национальных государственных эталонов. Эти сличения помогают выявить систематические погрешности воспроизведения единицы национальными эталонами, установить, насколько национальные эталоны соответствуют международному уровню, и наметить пути совершенствования национальных (государственных) эталонов.
В 1999 г. эталонная база России была представлена 117 государственными эталонами, 250 вторичными эталонами, 70 установками высшей точности и государственными стандартными образцами в количестве более 8000.
Передача размера единицы представляет собой приведение размера единицы физической величины, хранимой поверяемым СИ, к размеру единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном. Передача размера осуществляется при сличении этих единиц. При передаче информации о размере единиц обширному парку СИ приходится прибегать к многоступенчатой процедуре.
По размеру единицы, воспроизводимому государственным эталоном, устанавливаются значения физических величин, воспроизводимые вторичными эталонами.
Среди вторичных эталонов различают: эталоны-сравнения, применяемые для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут непосредственно сличаться друг с другом; эталоны-свидетели, предназначенные для поверки сохранности и неизменности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты; эталоны-копии, используемые для передачи информации о размере единицы рабочим эталонам.
В настоящее время из эталонов основных единиц только эталон килограмма имеет эталон-свидетель. Его основное назначение – подтверждение постоянства основного эталона.
Самыми распространенными по численности парка вторичными эталонами являются рабочие эталоны различных разрядов – 1, 2, 3-го (иногда 4-го). От рабочих эталонов низшего разряда размер передается рабочим средствам измерения (РСИ). Число РСИ по каждому из видов измерений достигает сотен тысяч и даже миллионов экземпляров (например, термометры, манометры).
РСИ обладает различной точностью измерений: наиболее точные РСИ при поверке (калибровке) получают размер от вторичных эталонов или рабочих эталонов 1-го разряда; наименее точные – от эталонов низшего разряда (3-го или 4-го).
В качестве методов передачи информации о размере единиц используют методы непосредственного сличения (т.е. сличения меры с мерой или показаний двух приборов), а также сличение с помощью компаратора.
На каждой ступени передачи информации о размере единицы точность теряется в 3 – 5 раз (иногда – в 1,25 – 10 раз). Значит, при многоступенчатой передаче эталонная точность не доходит до потребителя. Поэтому для высокоточных СИ число ступеней может быть сокращено вплоть до передачи им информации непосредственно от рабочих эталонов 1-го разряда.
Поверочные схемы СИ представляют собой документ, который устанавливает соподчинение СИ, участвующих в передаче размера единицы от эталона к рабочим СИ с указанием методов и погрешности при передаче. Различают государственные и локальные поверочные схемы. Государственные схемы регламентируют передачу информации о размере единицы всему парку СИ в стране. Во главе этой схемы находится государственный эталон.
Государственные поверочные схемы закладываются в основу государственных стандартов. Локальные поверочные схемы распространяются на СИ, подлежащие поверке, организуемой МС министерства (ведомства) или МС юридического лица.
Систему передачи образно представляют в виде пирамиды: в основании находится совокупность РСИ; вершину занимает государственный эталон; на промежуточных плоскостях – рабочие эталоны различных разрядов. От основания к вершине уменьшается погрешность СИ, растет их стоимость, снижается «тираж» изготовления.
Рис. 2. Схематическое изображение системы передачи
размера единици физической величины
Процесс передачи размера единиц происходит при поверке и калибровке СИ. Поверка и калибровка представляют собой набор операций, выполняемых с целью определения и подтверждения соответствия СИ установленным техническим требованиям.
Принципиальное отличие поверки от калибровки состоит в том, что поверка: 1) носит обязательный характер и проводится в рамках государственного метрологического контроля; 2) проводится в отношении СИ, которые применяются в законодательно установленных (Закон РФ «Об обеспечении единства измерений») сферах, главным образом непроизводственных – здравоохранение, охрана окружающей среды, торговые операции, государственные учетные операции, обеспечение обороны государства, банковские, налоговые, таможенные операции и пр.
Поверка и калибровка подробно будут рассмотрены ниже.