Субъекты метрологии. Объекты и субъекты метрологии

Объектом метрологии будут физические величины. Под понятием «физическая величина» в метрологии, как и в физике, понимается ϲʙᴏйство физических объектов (систем), общее в качественном отношении многим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта, т. е. ϲʙᴏйство, кᴏᴛᴏᴩое может быть для одного объекта в то или иное число раз больше или меньше, чем для другого (например, длина, масса, плотность, температура, сила, скорость) Количественное содержание ϲʙᴏйства, ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙующего понятию «физическая величина», в данном объекте – размер физической величины.

Совокупность величин, связанных между собой зависимостями, образует систему физических величин. Объективно существующие зависимости между физическими величинами представляют рядом независимых уравнений. Число уравнений m всегда меньше числа величин n. По϶ᴛᴏму m величин данной системы определяют через другие величины, а n – m величин – независимо от других. Последние величины принято называть основными физическими величинами, а остальные – производными физическими величинами.

Наличие ряда систем единиц физических величин, а также значительного числа внесистемных единиц, неудобства, связанные с пересчетом при переходе от одной системы единиц к другой, требовало унификации единиц измерений. Рост научно-технических и экономических связей между разными странами обусловливал необходимость такой унификации в международном масштабе.

Требовалась единая система единиц физических величин, практически удобная и охватывающая различные области измерений. При ϶ᴛᴏм она должна была сохранить принцип когерентности (равенство единице коэффициента пропорциональности в уравнениях связи между физическими величинами)

В России действует ГОСТ 8.417-2002, предписывающий обязательное использование СИ. В нем перечислены единицы измерения, приведены их русские и международные названия и установлены правила их применения. По данным правилам в международных документах и на шкалах приборов допускается использовать только международные обозначения. Во внутренних документах и публикациях можно использовать либо международные либо русские обозначения (но не те и другие одновременно)

Производные единицы Международной системы единиц образуются с помощью простейших уравнений между величинами, в кᴏᴛᴏᴩых числовые коэффициенты равны единице. Так, для линейной скорости в качестве определяющего уравнения можно воспользоваться выражением для скорости равномерного движения v = l/ t.

При длине пройденного пути (в метрах) и времени t, за кᴏᴛᴏᴩое пройден ϶ᴛᴏт путь (в секундах), скорость выражается в метрах в секунду (м/с) По϶ᴛᴏму единица скорости СИ – метр в секунду – ϶ᴛᴏ скорость прямолинейно и равномерно движущейся точки, при кᴏᴛᴏᴩой она за время t с перемещается на расстояние 1 м.

Субъекты метрологии:

государственная метрологическая служба;

метрологические службы федеральных органов исполнительной власти и юридических лиц;

метрологические организации.

Субъектами метрологии

1) Государственная метрологическая служба (ГМС);

2) метрологические службы федеральных органов, исполнительной власти и юридических лиц;

3) международные метрологические организации;

ГМС находится в ведении Госстандарта и включает государственные научные метрологические центры, которые представлены такими институтами как ВНИИ.

Органы ГМС в субъектах Р.Ф (на территории республик, краёв, областей и т.д.). Эти научные центры занимаются не только разработкой научно-методических основ с.и, но и являются держателями государственных эталонов.

Госстандарт осуществляет руководство тремя государственными справочными службами:

1) государственная служба времени и частоты - ГСВЧ. Осуществляет межрегиональную и межотраслевую координацию работ по обеспечению единства измерения времени и определения параметров вращения земли. Потребителями являются служба навигации, управления самолётами, судами, спутниками и т.д, ЕЭС.

2) государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ (ГСО) - обеспечивает создание и применение системы стандартных образцов состава и свойств веществ материалов-металлов, сплавов, нефтепродуктов, мед. препаратов, образцов почвенных газов и т.д.

3) государственная служба стандартных справочных данных о физ. const и свойств веществ и материалов- обеспечивает разработку достоверных данных. Потребителем является организация, проектирующая изделие, технику.

Международное бюро мер и веса. Утверждена также международная организация законодательной метрологии. Она разрабатывает общие вопросы метрологии: установление классов точности с.и, обеспечение единообразования определенных типов образцов и систем, рекомендации по их испытаниям с целью установления единообразования метрол. характеристик.

Государственное управление деятельностью по обеспечению единства измерений в России осуществляет Комитет Российской федерации по стандартизации и метрологии (Госстандарт Рос­сии). Он является федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим межотраслевую координацию, а также функци­ональное регулирование в области стандартизации и метрологии (СМ). В своей деятельности он руководствуется Конституцией, фе­деральными законами, указами и распоряжениями Президента, по­становлениями и распоряжениями Правительства, а также Поло­жением о Государственном комитете Российской Федерации по стандартизации и метрологии.

Госстандарт осуществляет деятельность непосредственно и че­рез находящиеся в его ведении территориальные центры СМ, а также через государственных инспекторов по надзору за техни­ческими регламентами и обеспечению единства измерений.

В ведении Госстандарта России находятся:

Государственная метрологическая служба (ГМС).

Государственная служба времени и частоты и определения па­раметров вращения Земли (ГСВЧ) - сеть организаций, несущих ответственность за воспроизведение и хранение единиц времени и частоты и передачу их размеров, а также за обеспечение потре­бителей в народном хозяйстве информацией о точном времени, За выполнение измерений времени и частоты в установленных кницах и шкалах.

Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО) - сеть организаций, несущая ответственность за создание и внедрение стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов с целью обеспечения единства измерений.

Государственная служба стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД) - сеть организаций, несущих ответственность за полу­чение и информационное обеспечение заинтересованных лиц данными о физических константах и свойствах веществ и материалов, основанных на исследованиях и высокочастотных измерениях.

Основные задачи Госстандарта России в области метрологии:

1. реализация государственной политики в сфере СМ, установления и использования стандартов, эталонов и единиц величин и исчисления времени;

2. осуществление мер по защите прав потребителей и интересов государства в области контроля за соблюдением требований
безопасности товаров (работ, услуг);

3. обеспечение функционирования и развития систем стандартизации, обеспечения единства измерений, сертификации аккредитации и научно-технической информации в этих областях а также их гармонизация с международными и национальных системами зарубежных стран;

4. организация и проведение государственного контроля и надзора за соблюдением обязательных требований государственных стандартов, правил обязательной сертификации за сертифициро­ванной продукцией, а также государственного метрологического контроля и надзора;

5. формирование совместно с федеральными органами испол­нительной власти федеральных информационных ресурсов и ин­фраструктуры СМ, аккредитации, качества и классификации тех­нико-экономической информации.

Для решения этих задач Госстандарт России:

Разрабатывает предложения по приоритетным направлени­ям развития работ по СМ, их научному, правовому, организаци­онно-техническому, методическому, финансовому и информаци­онному обеспечению, а также по преодолению "технических ба­рьеров" во внешней торговле;

Принимает участие в разработке прогнозов социально-эко­номического развития Российской Федерации, федеральных целевых программ по СМ; выступает государственным заказчиком этих программ, участвует в формировании и реализации иных федеральных и межгосударственных целевых программ в части их нормативного обеспечения качества и метрологического обеспечения;

Рассматривает, оценивает и подготавливает заключения проектам федеральных целевых программ;

Разрабатывает и вносит в установленном порядке в правительство России проекты федеральных законов и иных нормативных правовых актов по вопросам СМ, дает по ним заключение;

Организует выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в закрепленных областях деятельности, а также устанавливает правила проведения работ по СМ и аккредитации, государственному контролю и надзору в подведомственных областях, осуществляет методическое руководство этими работами;

Организует проведение работ по межведомственной унификации продукции, методов контроля, испытаний и испытатель­ного оборудования;

Формирует технические комитеты по стандартизации для разработки стандартов, осуществляет методическое руководство координацию их деятельности. Принимает и вводит в действие государственные стандарты Российской Федерации и общерос­сийские классификаторы, проводит экспертизу проектов государ­ственных стандартов и других нормативных документов в облас­ти СМ и аккредитации на соответствие федеральному законода­тельству;

Устанавливает общетехнические нормы и правила, обеспе­чивающие техническую и информационную совместимость при разработке, эксплуатации и использовании продукции, а также совместимость требований на общепромышленную продукцию с нуждами обороны страны;

Устанавливает правила применения в Российской Федера­ции международных стандартов, национальных стандартов, пра­вил, норм и рекомендаций по СМ, аккредитации и качеству зару­бежных стран. Осуществляет государственную регистрацию нор­мативных документов по СМ и аккредитации;

Устанавливает правила создания, утверждения, хранения и применения эталонов единиц физических величин, а также ут­верждает их государственные эталоны и обеспечивает хранение Последних. Развивает государственную эталонную базу, вносит в Правительство России предложения по утверждению единиц ве­личин, допускаемых к применению в стране;

Утверждает перечни групп СИ, подлежащих поверке; при­нимает решение об отнесении технического устройства к СИ; ус­танавливает правила представления СИ на поверку и испытания, а также интервалы между поверками; проводит поверку и испытания, утверждает типы СИ; ведет Государственный реестр средств измерений, допущенных к применению на территории Российской Федерации осуществляет публикацию официальной информации об утверждении типа СИ. Также устанавливает правила выполнения поверочных и калибровочных работ, аккредитации метрологических служб юридических лиц на право выполнения этих работ и выдачу сертификатов утверждения типа средств измерений, калибровки или нанесения калибровочного знака осуществляет содействие в организации работ по стандартизации продукции и услуг, по разработке систем качества, а также содействию в проведении работ по обеспечению единства измерений, унификации изделий;

Готовит предложения о присоединении к международным системам стандартизации и обеспечения единства измерений;

Участвует в работе международных организаций, комиссии занимающихся вопросами СМ, аккредитации и качества; сотрудничает с зарубежными национальными органами по СМ, аккредитации и качеству; в качестве национального органа Российской федерации осуществляет членство в международных организациях и координирует работу федеральных органов исполнительной влас­ти по проведению согласованной политики в этих организациях

Устанавливает порядок осуществления государственного надзора за соблюдением обязательных требований технических регламентов, государственного метрологического контроля и над­зора, а также организует проведение указанного контроля и над­зора;

Создает и ведет федеральный фонд государственных стан­дартов и общероссийских классификаторов, международных стан­дартов и национальных стандартов зарубежных стран, правил, норм и рекомендаций по СМ. Обеспечивает создание, актуализа­цию и использование баз данных нормативных документов, об­щероссийских классификаторов, научно-технической термино­логии, каталогизации продукции и информации в области СМ, аккредитации, государственного контроля и надзора.

Осуществляет официальное опубликование и распростране­ние государственных стандартов Российской Федерации, стандартных справочных данных о составе и свойствах веществ и мате риалов, нормативных документов по СМ, аккредитации, а также указателей стандартов, перечней допущенных к применении средств измерений, стандартов и рекомендаций международных организаций, национальных стандартов зарубежных стран, используемых в стране в соответствии с международными договорами;

Определяет порядок лицензирования деятельности юридических и физических лиц, осуществляющих предпринимательскую деятельность по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений;

Устанавливает порядок маркирования знаком соответствия государственным стандартам продукции и услуг, а также пор выдачи лицензий на деятельность по маркированию этим знаком продукции и услуг; ведет Государственный реестр продукции и услуг маркированных знаком соответствия государственным стандартам;

Выполняет функции федерального ведомственного органа управления образованием по вопросам СМ и аккредитации; осуществляет методическое руководство обучением в этих областях, определяет требования к уровню квалификации и компетентности персонала. Организует подготовку, переподготовку и повышение квалификации специалистов по вопросам СМ, аккредитации, систем качества, испытаний, государственного контроля и надзора.

Государственная метрологическая служба

Государственная метрологическая служба (ГМС) несет ответ­ственность за метрологическое обеспечение измерений в стране на межотраслевом уровне и осуществляет государственный мет­рологический контроль и надзор.

В состав ГМС входят:

Государственные научные метрологические центры (ГНМЦ), метрологические научно-исследовательские институты, несущие в соответствии с законодательством ответственность за создание, хранение и применение государственных эталонов и разработку нормативных документов по обеспечению единства измерений в закрепленном виде измерений;

Органы ГМС на территории республик в составе России, ав­тономной области, автономных округов, краев, областей, городов Москвы и Санкт-Петербурга. Основная деятельность органов ГМС направлена на обеспечение единства измерений в стране. Она вклю­чает создание государственных и вторичных эталонов, разработку систем передачи размеров единиц ФВ рабочим СИ, государственный надзор за производством, состоянием, применением, ремон­том СИ, метрологическую экспертизу документации и важнейших видов продукции, методическое руководство МС юридичес­ких лиц. Руководство ГМС осуществляет Госстандарт.

Государственные научные метрологические центры (ГНМЦ) образуются из числа находящихся в ведении Госстандарта предприятий и организаций или их структурных подразделений, выпол­няющих работы по созданию, совершенствованию, хранению и применению государственных эталонов единиц величин, а также ведущих разработку нормативных документов по обеспечению единства измерений и имеющих высококвалифицированные научные кадры.

Присвоение конкретному предприятию, организации статуса ГНМЦ не изменяет формы собственности и организационно-правовой формы, а означает отнесение их к категории объетов предполагающей особые формы государственной поддержки.

Основные функции ГНМЦ:

Создание, совершенствование, хранение и применение государственных эталонов единиц величин;

Выполнение фундаментальных и прикладных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области метрологии том числе по созданию уникальных опытно-экспериментальных установок, шкал и исходных мер для обеспечения единства измерений;

Передача размеров единиц величин от государственных эталонов исходным;

Проведение государственных испытаний средств измерений;

Разработка оборудования, необходимого для оснащения ор­ганов ГМС;

Разработка и совершенствование научных, нормативных организационных и экономических основ деятельности по обес­печению единства измерений в соответствии со специализацией;

Взаимодействие с МС федеральных органов исполнитель­ной власти, предприятий и организаций, являющихся юридичес­кими лицами;

Информационное обеспечение предприятий и организаций по вопросам единства измерений;

Проведение работ, связанных с деятельностью ГСВЧ, ГСССД и ГССО;

Проведение экспертизы разделов МО федеральных и иных программ;

Проведение метрологической экспертизы и измерений по по­ручению органов суда, прокуратуры, арбитражного суда и федеральных органов исполнительной власти;

Подготовка и переподготовка высококвалифицированных кадров;

Участие в сличении государственных эталонов с национальными эталонами других стран, разработке международных норм и правил.

Деятельность ГНМЦ регламентируется постановлением Правительства Российской Федерации от 12 февраля 1994 № 100.

1 | |

Раздел I

Основы метрологии

Л.А.Радченко Основы метрологии, стандартизации и сертификации в общественном питании Ростов-на –Дону Феникс 2009

О.П.Яблонский, В.А.Иванова Основы метрологии, стандартизации и сертификации

Ростов-на –Дону Феникс 2004

Тема: Объекты и субъекты метрологии

1.Объекты метрологии 2.Субъекты метрологии 3.Международные и региональные метрологические организации

1.Объекты метрологии

Основным объектом измерения в метрологии являются физические и нефизические величины. Величина - это состояние, характеристика, сущность какого-либо объекта (продукции, материала, тела и т. д.), а физическая величина - состояние, характеристика, сущность физических свойств объекта. Вся современная физика может быть построена на семи основных величинах, которые характеризуют фундаментальные свойства материального мира. К ним относятся: длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура, количество вещества и сила света. Физи­ческая величина применяется для описания систем и объек­тов, относящихся к любым наукам и сферам деятельности.

Измеряемые величины имеют качественную и количественную характеристики.

Формализованным отражением качественного различия измеряемых величин является их размерность. Согласно международному стандарту ИСО размерность обозначается символом dim (от лат. dimension - размерность). Размерность основных величин - длины, массы, времени - обозначает­ся соответствующими заглавными буквами:

Размерность производной физической величины выражается через размерность основных физических величин:

dimx=L a -Ml i -"F...,

где L, М, Т - размерности основных физических величин; a, P, у - показатели размерности (показатели степени, в которую возведены размерности основных физических величин).

Количественной характеристикой измеряемой величины служит ее размер. Получение информации о размере физической или нефизической величины является содержанием любого измерения.

Истинное значение физической величины считается неизвестным и применяется в теоретических исследованиях.

Действительное значение физической величины устанавливается экспериментальным путем в предположении, что результат эксперимента (измерения) в максимальной степе­ни приближается к истинному значению.

Фактическое значение физической величины - это измерение непосредственное, куда входит и погрешность измерения, которое имеет измерительное средство.

Международная система единиц физических величин

Условность основных единиц физических величин определила необходимость использования

единой системы измерений. В середине XX в. в мире использовалось множество различных систем единиц измерения и значительное число внесистемных единиц. Непрерывно усиливающееся взаимодействие различных отраслей науки, техники и про­изводства внутри стран, а также расширение международных научных и экономических связей настоятельно требовали уни­фикации единиц измерений.

Согласованная Международная система единиц физических величин (СИ) принята в 1960 г. XI Генеральной конференцией по мерам и весам. По этой системе предусмотрено семь основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела и моль) и две дополнительные (для плос­кого угла- радиан и для телесного угла- стерадиан). Все остальные физические величины могут быть получены как производные основных. Основные и дополнительные единицы системы СИ приведены в табл. 1.

Единица длины - метр, который равен длине пути,
проходимого светом в вакууме за 1/299792458 доли секунды;

Единица массы - килограмм - масса, равная массе
международного прототипа килограмма;

Единица времени - секунда -- продолжительность
9192631770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры
основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей;

Единица силы электрического тока - ампер - сила не изменяющего тока, который при прохождении по двум
параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на рас-
стоянии 1 м в вакууме, создал бы между этими проводниками силу, равную 2-10~ 7 Н на каждый метр длины;

Единица термодинамической температуры - Кельвин - 1/273,16 часть термодинамической температуры

Таблица 1 Основные единицы международной системы (СИ)

Величина	Единица
Наименование	Обозначение	Наименование	Обозначение
			русское] международное
Основные единицы
Длина	L	метр	м	m
Масса	М	килограмм	кг	kg
Время	Т	секунда	с	s
Сила электрического тока	I	ампер	А	А
Термодинамическая температура Кельвина	е	кельвин	К	К
Сила света	j	кандела	кд	cd
Количество вещества	N	моль	моль	mol
Дополнительные единицы
Плоский угол	-	радиан	рад	rad
Телесный угол	-	стерадиан	ср	sr
Некоторые производные единицы
Площадь	L 2	квадратный метр	м 2	m 2
Объем, вместимость	L 3	кубический метр	м 3	m 3
Скорость	LI-	метр в секунду	м/с	m/s
Ускорение	LT 2	метр на секунду в квадрате	м/с 2	m/s 2
Частота периодического процесса	Т"	герц	Гц	Hz
Экспозиционная доза (рентгеновского и гам­ма-излучения)	М 4 Т1	кулон на килограмм	Кл/кг	c/kg
Мощность поглощен­ной дозы	L 2 T 3	грэй в секунду	Гр/с	Gy/s

тройной точки воды. Допускается также применение шкалы Цельсия;

единица количества вещества - моль - количество ве­щества системы, содержащей столько же структурных

элементов, сколько атомов содержится в нуклиде угле­рода 12 массой 12 г (1 моль углерода имеет массу 2 г; 1 моль воды - 18 г);

единица силы света - кандела - сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540-10 12 Гц, энергетическая сила которого на этом направлении составляет 1/683 Вт/ср (ватт на стерадиан - единица энергетической силы
света).

Система единиц СИ обладает несомненными достоинствами и преимуществами перед другими системами единиц. Основные из них:

Универсальность - охват всех областей науки, техники, производства;

Унификация единиц для всех видов измерений (тепловых, химических, механических и др.);

Уменьшение числа единиц;

Лучшее взаимопонимание при развитии международных, научно-технических и экономических связей

Субъекты метрологии

Субъекты метрологии (метрологические службы) - это Государственная метрологическая служба России (ГМС) и иные государственные службы обеспечения единства изме­рений.

ГМС представляет собой совокупность государственных метрологических органов и создается для управления деятель­ностью по обеспечению единства измерений.

По Закону РФ «Об обеспечении единства измерений» Го­сударственная метрологическая служба находится в ведении Госстандарта России и включает:

Государственные научные метрологические центры;

Органы Государственной метрологической службы на
территориях республик в составе Российской Федерации,

автономных областей, автономных округов, краев, об­ластей, городов Москвы и Санкт-Петербурга. Госстандарт России осуществляет управление деятель­ностью по обеспечению единства измерений в Российской Фе­дерации. На него возложены следующие функции:

Представление Правительству РФ предложений по единицам величин, допускаемых к применению;

Установка правил создания, утверждения, хранения и применения эталонов единиц величин;

Определение общих метрологических требований к средствам, методам и результатам измерений;

Осуществление государственного метрологического контроля и надзора;

Осуществление контроля за соблюдением условий международных договоров Российской Федерации о признании результатов испытаний и поверки средств измерений;

Руководство деятельностью Государственной метрологической службы и иных государственных служб обеспечения единства измерений;

Участие в деятельности международных организаций по вопросам обеспечения единства измерений;

Утверждение нормативных документов по обеспечению единства измерений;

Утверждение нормативных документов, устанавливающих метрологические правила и нормы, имеющие обязательную силу на территории Российской Федерации.

Государственные органы управления РФ, а также пред­приятия, организации, учреждения, являющиеся юридически­ми лицами, создают в необходимых случаях метрологиче­ские службы для выполнения работ по обеспечению един­ства и требуемой точности измерений и для осуществления метрологического контроля и надзора.

В состав ГМС входят семь государственных научных мет­рологических центров, Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы (ВНИИМС) и около 100 центров стандартизации и метрологии.

Наиболее крупные среди научных центров - ВНИИ мет­рологии им. Д.И. Менделеева, Всероссийский научно-иссле­довательский институт классификации, терминологии.и ин­формации по стандартизации и качеству (ВНИИКИ, г. Моск­ва), Всероссийский научно-исследовательский институт стан­дартизации (ВНИИСтандарт, г. Москва) и др.

В России принято «Типовое положение о метрологиче­ской службе государственных органов управления и юриди­ческих лиц». Этим положением определено, что метрологи­ческая служба государственного органа управления представ­ляет собой систему, образуемую приказом руководителя го­сударственного органа управления.

Права и обязанности структурных подразделений мет­рологической службы в центральном аппарате, в головных и базовых организациях метрологической службы, а также на предприятиях и в организациях определяются Положением о метрологической службе государственного органа управления или юридического лица и утверждаются их руководителем. Деятельность метрологических служб поддерживается зако­нодательными и нормативными документами, регламенти­рующими различные направления, в том числе по метроло­гическому обеспечению производства и сертификации систем качества, эталонами и средствами измерений, контроля и испытаний, специалистами, имеющими специальную профес­сиональную подготовку, квалификацию и опыт выполнения метрологических работ и услуг.

Метрологические службы предприятий особое внимание должны уделять состоянию средств измерений, соблюдению метрологических правил и норм при испытаниях и контроле качества выпускаемой продукции в целях определения соответствия обязательным требованиям технических регламентов, государственных стандартов РФ при выполнении предприятием работ по подтверждению соответствия, обязательной сертификации продукции, в производстве продукции, поставляемой предприятием по контрактам для государственных нужд в соответствии с законодательством РФ.

Метрологические службы предприятий могут быть акк­редитованы на право поверки средств измерений на основе договоров, заключаемых с государственными научными мет­рологическими центрами или органами ГМС. Заинтересован­ные метрологические службы предприятий любой ведомствен­ной принадлежности и формы собственности по своей ини­циативе могут быть аккредитованы на техническую компе­тентность в области обеспечения единства требуемой степени точности измерений. Эта деятельность может определяться и как метрологическая услуга, оказываемая юридическим и физическим лицам.

Создание метрологических служб или иных организационных структур по обеспечению единства измерений является обязательным при выполнении работ в следующих сферах деятельности: здравоохранение, ветеринария, охрана ок­ружающей среды, обеспечение безопасности труда; торговые операции и взаимные расчеты между покупателем и продавцом; государственные учетные операции; обеспечение обороны государства, геодезические и гидрометеорологические работы; банковские, налоговые, таможенные и почтовые операции; производство продукции, поставляемой по контрактам для государственных нужд; испытание и контроль каче­ства продукции в целях определения соответствия обязатель­ным требованиям техническим регламентам, государственным стандартам РФ.

Метрологические органы предприятий, являясь важнейшим звеном метрологической службы, призваны обеспечить необходимую и достаточно достоверную измерительную информацию при проектировании, испытании и контроле качества выпускаемой продукции. В связи с этим основными задачами метрологической службы предприятий являются следующие:

1. Обеспечение надлежащего состояния мер и измерительных приборов, применяемых на предприятии.

2. Систематическое изучение эксплуатационных качеств измерительной аппаратуры, установление надежности ее Работы и оптимальных сроков периодической поверки.

3. Проведение надзора за состоянием и правильным применением измерительной техники.

4. Активное участие в вопросах выбора средств измерений, внедрения новой прогрессивной измерительной техники, связанной с дальнейшим подъемом технического уровня
предприятия и повышения качества выпускаемой продукции.

В состав метрологических служб предприятий и орга­низаций могут входить самостоятельные калибровочные лаборатории, а также структурные подразделения по ремонту средств измерений.

В соответствии с действующим законодательством к ос­новным задачам Государственных метрологических служб от­носятся обеспечение единства и требуемой точности измерений, повышение уровня метрологического обеспечения производства, осуществление метрологического контроля и надзора путем: калибровки средств измерений;

Надзора за состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами единиц величин, применяемых для калибровки
средств измерений, соблюдением метрологических норм и правил;

Выдачи обязательных предписаний, направленных на предотвращение, прекращение или устранение нарушений метрологических правил и норм;

Проверки своевременности представления средств измерений на поверку и калибровку.

Постановлением Правительства РФ от 17 июня 2004 г, № 294 утверждено «Положение о Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии». Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии яв­ляется федеральным органом исполнительной власти, осу­ществляющим функции по оказанию государственных услуг, управлению государственным имуществом в сфере технического регулирования и метрологии. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии находится в ведении Министерства промышленности и энергетики РФ. Агентство осуществляет свою деятельность через свои терри­ториальные органы и через подведомственные организации во взаимодействии с другими федеральными органами исполнительной власти, органами исполнительной власти субъектов РФ, органами местного самоуправления, общественными объединениями и иными организациями.

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии организует:

Экспертизу проектов национальных стандартов;

Проведение испытаний средств измерений в целях утверждения их типа и утверждение типа средств измерений;

Проведение поверки средств измерений;

Сбор и обработку информации о случаях причинения вреда вследствие нарушения требований технических регламентов;

а также осуществляет:

Руководство деятельностью Государственной метрологической службы;

Создание технических комитетов по стандартизации и координации их деятельности;

Утверждение национальных стандартов;

Учет национальных стандартов, правил стандартизации, норм и рекомендаций в этой области и обеспечение их доступности заинтересованным лицам;

Введение в действие общероссийских классификаторов технико-экономической и социальной информации;

Проведение в установленном порядке работ по аккредитации в установленной сфере деятельности;

Определение общих метрологических требований к средствам, методам и результатам измерений.

3. Международные и региональные метрологические организации

Метрология будет обеспечивать интересы международ­ной торговли, если соблюдается единство измерений как необходимое условие сопоставимости результатов испытаний и сертификации продукции. Эта задача и является важней­шей в деятельности международных организаций по метрологии, благодаря усилиям которых в большинстве стран мира принята Международная система единиц физических вели­чин, действует сопоставимая терминология. Международные метрологические организации работают в контакте с Международными организациями по стандартизации ИСО и МЭК, что соответствует более широкому международному распро­странению единства измерений.

Наиболее крупные Международные метрологические организации - Международная организация мер и весов (МОМВ) и Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ).

В 1875 г. 17 государств (в том числе и Россия) подписали в Париже Метрическую конвенцию, цель которой - унификация национальных систем единиц измерений и установ­ление единых фактических эталонов длины и массы (метра и килограмма). На основе этой Конвенции была создана пер­вая международная метрологическая организация - Между­народное бюро мер и весов (МБМВ), которое функционирует до сих пор, координируя деятельность метрологических орга­низаций более 100 стран. МБМВ - первая международная научно-исследовательская лаборатория, которая хранит и под­держивает международные эталоны: прототипы метра и ки­лограмма и некоторые другие эталоны, а также организует периодическое сличение национальных эталонов с международными. МБМВ расположено во Франции (г. Севр), его дея­

тельностью руководит Международный комитет мер и весов (МКМВ).

Научное направление МБМВ - совершенствование метрической системы измерений. МБМВ постоянно совершенствует международные эталоны, разрабатывает и применяет новые методы и средства точных измерений, создает новые и заменяет устаревшие концепции основных единиц измерений, координирует метрологические исследования в странах-участниках МБМВ.

Программы научной и практической деятельности МБМВ утверждает Генеральная конференция по мерам и весам, которая собирается в среднем один раз в 4 года.

Важным следствием участия в работе МОМВ является переход стран на новые единицы измерений или новые эталоны основных единиц.

В 1956 г. была учреждена Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ). Россия участвует в МОЗМ как правопреемница Советского Союза. Организация объединяет более 80 государств. Цель МОЗМ - разработка общих вопросов законодательной метрологии, в том числе установление классов точности средств измерений; установ­ление порядка поверки и калибровки средств измерений; гармонизации поверочной аппаратуры, методов сличения, пове­рок и аттестации эталонных, образцовых и рабочих измерительных приборов; установление единых принципов подго­товки кадров в области метрологии.

Высший руководящий орган МОЗМ - Международная конференция законодателей метрологии, которая собирается с интервалом в четыре года.

Исполнительный орган МОЗМ - Международный комитет законодательной метрологии, состоящий из представителей от каждой страны - члена МОЗМ.

Работу Комитета и Конференции координирует Международное бюро законодательной метрологии (МБЗМ, г. Париж). Бюро издает информационные материалы, ведет фонд документации, занимается пропагандой достижений метро­логии.

Метрологическими институтами Госстандарта осуществляется ведение трех технических комитетов (ТК) и 12 подкомитетов (ПК) МОЗМ и ИСО. Этими ТК и ПК осуществлена разработка многих проектов международных документов.

Россия участвует в Организации сотрудничества государственных метрологических учреждений стран Центральной и Восточной Европы (КООМЕТ). Организации России ведут или участвуют в реализации 60 % тем КООМЕТ.

Итоги многолетней деятельности международных и ре­гиональных организаций очень результативны. Благодаря их усилиям в большинстве стран мира принята Международная система единиц физических величин (СИ), действует сопос­тавимая терминология, приняты рекомендации по способам нормирования метрологических характеристик СИ, по серти­фикации СИ, по испытаниям СИ перед выпуском серийной продукции.

Вопросы для закрепления темы:

1.Как называется состояние, характеристика, сущность физических свойств объекта?

2.Назовите основные единицы международной системы СИ.

3.Назовите основные задачи ГМС.

4.Какие организации и учреждения входят в состав ГМС?

5.В ведении какой службы находится ГМС?

Задание на дом: Используя учебную литературу, справочную, интернет определите, какую роль играет Россия в Международных метрологических организациях

Литература:

Ростов-на –Дону Феникс 2004

Косвенный метод измерений.

Первый метод реализуется при прямом измерении, второй - при косвенном измерении, которые описаны выше.

В зависимости от измерительных средств, используемых в процессе измерения, различают инструментальный, эксперт­ный, эвристический и органолептический методы измерений.

Инструментальный метод основан на использовании
специальных технических средств, в том числе автома­тизированных и автоматических.

Экспертный метод оценки основан на использовании
данных нескольких специалистов. Этот метод широко используется в спорте, медицине, искусстве.

Эвристический метод основан на интуиции. Широко ис­пользуется способ сопоставления, когда измеряемые ве­личины сначала сравниваются между собой попарно, а затем производится ранжирование на основании резуль­татов сравнения. Такой метод применяется в общественном питании при разработке новых или фирменных блюд.

Органолептический метод оценки основан на использо­вании органов чувств человека (осязания, обоняния, зре­ния, слуха и вкуса). Так, при проверке качества кулинар­ной продукции проводят их органолептическую оценку по внешнему виду, вкусу, цвету, консистенции, запаху

2.Средства измерений

Измерения выполняются с помощью специальных технических средств, имеющих нормированные метрологические характеристики.

Средство измерения - это механическое устройство, используемое при измерениях и имеющее нормированные по­грешности. К средствам измерений относятся: меры, изме­рительные преобразователи, измерительные приборы, изме­рительные установки и системы, измерительные принадлеж­ности.

По метрологическому назначению средства измерений делятся на образцовые и рабочие.

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

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

Мерой называют средство измерения, предназначенное для воспроизведения физических величин заданного разме­ра. Различают однозначные и многозначные меры, а также наборы и магазины мер. Однозначные меры воспроизводят величины одного размера (гиря). Многозначные меры воспроизводят несколько размеров физической величины. На­пример, миллиметровая линейка дает возможность выразить длину предмета в сантиметрах и миллиметрах.

Наборы и магазины мер представляют собой объедине­ние (сочетание) однозначных и многозначных мер для полу­чения некоторых промежуточных или суммарных значений величины. Набор меры представляет собой комплект одно­родных мер разного размера, что дает возможность приме­нять их в нужных сочетаниях, например, набор гирь. Мага­зин мер - сочетание мер, объединенных конструктивно в одно целое, снабженное специальными переключателями, которые связаны с отсчетными устройствами.

При пользовании мерами следует учитывать номиналь­ное и действительное значение меры. Номинальным назы­вают значение меры, указанное на ней. Действительное зна­чение меры должно быть указано в специальном свидетель­стве как результат высокоточного измерения с использова­нием официального эталона.

Разность между номинальным и действительным зна­чениями называется погрешностью меры. В зависимости от погрешности аттестации меры подразделяются на разряды (меры 1-го, 2-го и т. д. разрядов) и называются разрядными эталонами (образцовые измерительные средства), которые ис­пользуют для поверки измерительных средств.

Измерительный преобразователь - это средство изме­рений, которое служит для преобразования сигнала измери­тельной информации в форму, удобную для обработки или хранения.

Измерительные приборы - это средства измерений, ко­торые позволяют получать измерительную информацию в форме, удобной для восприятия. Различаются измеритель­ные приборы прямого действия и приборы сравнения

Наибольшее распространение получили приборы прямого действия, при использовании которых измеряемая ве­личина подвергается ряду последовательных преобразований в одном направлении, т. е. без возвращения к исходной вели­чине. К приборам прямого воздействия относятся маномет­ры, термометры, амперметры, вольтметры и г. д.

Приборы сравнения предназначаются для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны. Такие приборы широко используются в научных целях, а также на практике для измерения таких величин, как яркость источника излучения, давление сжатого воздуха и др. По прин­ципу сравнения работают такие приборы, как равноплечие и неравноплечие весы (сравнение на рычаге силовых эффектов действия масс).

Измерительные установки и системы- это совокуп­ность средств измерений, объединенных по функционально­му признаку со вспомогательными устройствами, для изме­рения однозначной или нескольких физических величин объекта измерений. Обычно такие системы автоматизирова­ны и обеспечивают ввод информации в систему. Автомати­зированные системы измерений позволяют ускорить процесс определения качества продукции по разным критериям в про­цессе производства конкретной партии.

Измерительные принадлежности - это вспомогатель­ные средства измерений величин. Они необходимы для вы­числения поправок к результатам измерений, если требуется высокая степень точности. Например, термометр может быть вспомогательным средством, если показания приборов дос­товерны при строго определенной температуре; психрометр -если при каком-то процессе строго оговаривается влажность окружающей среды.

По метрологическому назначению средства измерений делятся на два вида - рабочие средства измерений и этало­ны. Рабочие средства измерений применяют для определе­ния параметров (характеристик) предметов, технологических процессов, окружающей среды и др. Рабочие средства могут быть лабораторными (для научных исследований) и производственными (для обеспечения и контроля заданных харак­теристик технологических процессов).

Особым средством измерений является эталон.

Эталоны, их классификация

Эталон - это высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений.

Эталоны классифицируются на первичные, вторичные и рабочие.

Первичный эталон - это эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью. Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным. Классификация эталонов показана на схеме 1.

Государственный первичный эталон единицы величины

Схема 1 . Классификация эталонов

Национальный эталон утверждается в качестве исход­ного средства измерения для страны национальным органом по метрологии. В России национальные эталоны утверждает

Госстандарт РФ.

Международные эталоны хранит и поддерживает Международное бюро мер и весов (МБМВ). Важнейшая задача деятельности МБМВ состоит в систематических международных сличениях национальных эталонов метрологических лабораторий с международными эталонами, что необходимо для обеспечения достоверности, точности и единства измерений как одного из условий международных экономических свя­зей. Установлены определенные периоды сличения.

Например, эталоны метра и килограмма сличают каж­дые 25 лет, а электрические и световые эталоны - один раз в

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); сличаемость (способность не изменяться и не вносить каких-либо искажений при про­ведении сличений).

Государственные эталоны представляют национальное достояние и поэтому должны храниться в метрологических институтах страны в специальных эталонных помещениях, где поддерживается строгий режим по влажности, темпера­туре, вибрациям и т. д.

По решению I Генеральной конференции по мерам и ве­сам России из 42 экземпляров прототипа килограмма были переданы № 12 и № 26, причем № 12 утвержден в качестве государственного эталона массы (рис. 1). Прототип № 26 ис­пользовался как вторичный эталон.

Национальный эталон массы хранится в ВНИИМ им. Д.И. Менделеева (г. Санкт-Петербург) на кварцевой подстав­ке под двумя стеклянными колпаками в стальном сейфе, температура воздуха поддерживается в пределах 20+3°С, от-

Рнс. 1. Эталон килограмма

носительная влажность 65%. Один раз в 10 лет с ним слича­ются два вторичных эталона.

В 1889 г. был изготовлен 31 экземпляр эталонов метра из платино-иридиевого сплава. Россия получила № 28 и № 11, причем в качестве государственного был принят эталон № 28.

Самыми распространенными по численности парка вто­ричными эталонами являются рабочие эталоны- 1, 2, 3-го разрядов.

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, весы, термометры, манометры).

3.Средства измерений по техническим устройствам

В общественном питании применяются различные тех­нические средства измерений.

Весоизмерительная техника

Весы предназначены для определения массы изделия по­средством сравнения ее с принятой единицей массы (граммом, килограммом) и является одним из древнейших изме­рительных приборов. По мере развития науки и производ­ства весы совершенствовались, разрабатывались новые спе­циализированные виды.

Для исключения искажения результата измерения при работе с весами необходимо соблюдать следующие правила:

Соблюдать порядок взвешивания в соответствии с инст­рукцией;

Осторожно устанавливать на весы груз и гири без толч­ков и ударов;

Правильно размещать товар на платформе циферблат­ных весов (по центру);

Постоянно проверять установку весов;

Размещать весы в местах, защищенных от непосред­ственного влияния температуры, влажности, движения воздуха. Весы подразделяются в зависимости от точности изме­рения на следующие виды:

Для грубого взвешивания (с точностью до граммов);

Точного взвешивания (с точностью до 10 мг);

Аналитические весы (с точностью до 0,2; 0,02; 0,001 мг);

Специальные весы (метрологические, торзионные и др.).
Для грубого взвешивания применяют весы, показанные

на рис. 2. Такие весы рассчитаны на определенную предель­ную нагрузку (от 2 до 50 кг) и имеют точность взвешивания до 2% (циферблатные - до 0,5%).

Для точного взвешивания применяются технохимические весы (рис. 3) с предельной нагрузкой от 1 до 5 кг. Главное правило при работе с этими весами следующие: все действия по нагрузке, разгрузке должны выполняться при закрытом арретире.

Чем точнее весы, тем строже требуется выполнять тре­бования инструкции по их эксплуатации.

Рис. 2. Весы для грубого взвешивания: а - настольные шкаль­ные; б - циферблатные настольные; в - товарные

Рис. 4. Аналитические весы: 1 - коромысло; 2 - колонка; 3 - арретир

Метрологические весы (рис. 5) высшей точности с пре­дельной нагрузкой 1 кг имеют специальную конструкцию с

Рис. 6. Торзионные весы

рядом сложных устройств, позво­ляющих перемещать сличаемые гири и наблюдать с помощью особого оптического устройства их колебания из соседнего поме­щения, что исключает влияние наблюдателя на показания. Эти весы применяются при проверке массы государственного эталона.

Торзионные весы (рис. 6) высшей точности применяются для быстрого и точного взвеши­вания очень малых количеств ве­ществ.

На предприятиях обществен­ного питания используют весы как для грубого взвешивания, так и высокоточное весоизмерительное оборудование (рис. 7, 8).

Рис. 7. Настольные электронные весы: а - с печатью этикеток;

б - для простого взвешивания; в - с запоминающей памятью

(до 500 наименований)

Рис. 5. Метрологические весы

Рис. 8. Напольные электронные весы: а - жидкокристалличес­кий дисплей, автоматическое отключение; б- простое взвешива­ние; дисплей с поворотной головкой; в - учет веса тары; светодиодный дисплей

Метрологическая служба - это совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.

В настоящее время метрологическая служба России состоит из Государственной метрологической службы, руководство которой осуществляется Ростехрегулированием, а также из метрологических служб органов государственного управления и юридических лиц.

Государственная метрологическая служба выполняет работы по обеспечению единства измерений в стране на межрегиональном и межотраслевом уровне и осуществляющая государственный метрологический контроль и надзор.

Государственная метрологическая служба включает государственные научные метрологические центры (ГНМЦ) и территориальные органы, расположенные в субъектах Российской Федерации, (республиках, автономных областях, автономных округах, областях, городах Москве и Санкт-Петербурге).

В состав Государственной метрологической службы входят следующие национальные метрологические институты:

• а также Восточносибирский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений (ВС ВНИИФТРИ, г. Иркутск) и ВНИИФТИ «Дальстандарт» (г. Хабаровск), вошедшие в 2007 г. в состав ФГУП "ВНИИФТРИ".

Государственные научные метрологические центры несут ответственность за создание, совершенствование, хранение и применение государственных эталонов, а также за разработку нормативных документов по обеспечению единства измерений. Они являются хранителями государственных эталонов, ведут исследования в области теории измерений, принципов и методов высокоточных измерений, разработки научно-методических основ совершенствования российской системы измерений.

Органами Государственной метрологической службы являются центры стандартизации, метрологии и сертификации (ЦСМ), расположенные по всей территории России. Крупнейшими из них являются ФГУ "Ростест-Москва" и ФГУ "Тест-Санкт-Петербург". Они ведут работы по поверке и калибрювке средств измерений, осуществляют государственный метрологический контроль за обеспечением единства измерений. Для целей обеспечения единства измерений созданы и другие государственные службы: Государственная служба времени и частоты и определения параметров Земли (ГСВЧ), Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО), Государственная служба стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД). Руководство этими Службами и координацию их деятельности осуществляет Ростехрегулирование.

Метрологические службы органов государственного управления и юридических лиц создаются для выполнения работ по соблюдению единства измерений, повышения уровня метрологического обеспечения. Допускается возложение отдельных функций метрологической службы на иные структурные подразделения. Метрологические службы органов государственного управления и юридических лиц организуют свою деятельность на основе положений Закона «Об обеспечении единства измерений», других законодательных и нормативных документов, регламентирующих вопросы метрологии. Основные задачи, права и обязанности метрологических служб органов государственного управления и юридических лиц независимо от форм собственности последних определены в документе ПР 50.732-93 «Типовое положение о метрологической службе государственных органов управления и юридических лиц».

Метрологическая служба органа государственного управления представляет собой систему, образуемую приказом его руководителя, и может включать: подразделение (службу) главного метролога в центральном аппарате; головные и базовые организации метрологической службы в отраслях; метрологические службы предприятий.

Метрологическая служба юридического лица (ранее применялся термин метрологическая служба предприятия) выполняет работы по обеспечению единства измерений и осуществляющая метрологический контроль и надзор на данном предприятии (в организации).

К основным задачам метрологических служб относятся:

• поверка и калибровка средств измерения;
• надзор за состоянием и применением средств измерения, за аттестованными методиками выполнения измерений и эталонами единиц величин, применяемыми для калибровки средств измерения, за соблюдением метрологических правил и норм и нормативных документов по обеспечению единства измерений;
• выдача обязательных предписаний, направленных на предотвращение, прекращение или устранение нарушений метрологических правил и норм;
• проверка своевременности представления средств измерения на испытания для утверждения типа, а также на поверку и калибровку;
• анализ состояния измерений, испытаний и контроля на предприятии.

Объекты и субъекты метрологии

Вопросы:

1. Объекты метрологии. Величины, их классификация и характеристика
2. Классификация физических величин и единиц их измерения
3. Виды измерений
4. Субъекты метрологии, их классификация и краткая характеристика – Практическая работа

1. Объекты метрологии: величины, их классификация и характеристики

Основными объектами метрологии являются величины и измерения.

Величина - свойство измеряемого объекта, общее в качественном отношении для всех одноименных объектов, но индивидуальное - в количественном.

Величины подразделяются на физические и нефизические.

Физическая величина – одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них

Не физические величины - свойства экономических, психологических и тому подобных объектов, не относящихся к физическим объектам. Их измерение производится опосредовано, через физические величины.

Например, экономическая характеристика - цена - имеет денежное выражение относительно определенных единиц измерения (килограмм, метр и т.п.). Такое психологическое свойство личности, как быстрота реакции выражается в единицах времени (например, время принятия решений).

Долгое время считалось, что объектами метрологии могут быть лишь физические величины. Однако в последнее время возникла необходимость измерения и нефизических величин, в основном через физические величины. Таким образом, сфера применения метрологии значительно расширилась.

Вместе с тем необходимо отметить, что отдельные авторы (М.Н. Селиванов, И.М. Лифиц) считают, что к нефизическим величинам целесообразно применять термин не «измерение», а «оценивание». В то же время в новом ФЗ ОЕИ применяется только термин «измерение».

Из определения термина «величина» следует, что она имеет две характеристики: качественную , или размерность , определяемую как наименование, и количественную , или размер , определяемую как значение измеряемой величины.

Получение информации о размере физической и нефизической величины является целью и конечным результатом любого измерения.

Совокупность наименований физических величин и единиц их измерений составляют систему измерений .

Значения измеряемых величин, как отмечалось, индивидуальны и в определенной мере случайны, что обусловлено основным постулатом метрологии : «Любой отсчет является случайным».

Несмотря на это в метрологии принято различать следующие значения физических величин: истинное, действительное и результат наблюдения.

Истинное значение физических величин - значение, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующую физическую величину.

Действительное значение физических величин - значение физических величин, найденное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что для поставленной измерительной задачи может его заменить.

Результат наблюдения - однократное фактически измеренное значение физических величин.

Значения физических величин выражаются в установленных, принятых единицах измерения.

Единица величины - фиксированное значение величины, которое принято за единицу данной величины и применяется для количественного выражения однородных с ней величин.

Измерение конкретной физической величины производят путем ее сравнения с величиной, принятой за единицу этой величины. Результатом измерения будет определенное число, показывающее соотношение измеряемой величины с единицей физической величины.

2. Классификация физических величин и единиц их изменения

Классификация единиц измерения физических величин представлена на рис. 2.2.

Основная физическая величина - величина, условно принятая в качестве независимой от других физических величин. Примером основной физической величины могут служить длина, масса и т.п. (табл. 2.1).

Основная физическая величина - это физическая величина, входящая в систему величин и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы (табл. 2.1).

Производная физическая величина - физическая величина, определяемая через основные величины этой системы. К производным величинам относятся объем, площадь, скорость движения, относительная плотность и др.

Производная единица физической величины - единица производной физической величины. Производные физические величины могут быть получены из одноименных или разноименных физических величин. Примером одноименных величин могут служить дольные единицы массы грамм, миллиграмм или кратные - тонна (т), центнер (ц), а разноименных - метр в секунду (м/с), грамм на дециметр кубический (г/дм3) и т.п.

Система единиц физических величин - совокупность основных и производных единиц физических величин, образованная в соответствии с принципами для заданной системы физических величин.

Первой системой единиц физических величин была метрическая система, в которой вначале было две основные единицы: метр - единица длины и грамм - единица веса. Метрическая система сначала была принята во Франции (1840), затем в Германии (1849). В дальнейшем она была допущена наряду с национальными системами в Великобритании (1864), США (1866), России (1899). Однако наряду с метрической системой в других странах использовались и национальные, исторически сложившиеся системы, которые применяются и в настоящее время. Например, в Великобритании, США и Канаде до сих пор используются единицы, не имеющие целочисленного десятичного соотношения с метрической системой.

В 1960 г. ХI Генеральная конференция по мерам и весам утвердила Международную систему единиц, содержащую шесть основных физических величин и обозначаемую сокращенно SI , в русской транскрипции - СИ. В 1970 г. эта система была дополнена седьмой основной физической единицей - количеством вещества - молем. В 1980 г. СИ была принята в нашей стране. (см. табл. 2.1).

Единицы измерения являются одним из объектов ФЗ ОЕИ (ст. 6), в котором регламентируются требования к единицам величин. (списать самостоятельно )

Требования к единицам величин заключаются в следующем:

1. в РФ применяются единицы величин СИ, принятые Генеральной конференцией по мерам и весам (ГМКВ) и рекомендованные к применению Международной организацией законодательной метрологии. Правительством РФ могут быть допущены к применению в РФ наравне с единицами величин СИ внесистемные единицы величин. Наименования единиц величин, допускаемых к применению в РФ, их обозначения, правила написания, а также правила их применения устанавливаются Правительством РФ;
2. характеристики и параметры продукции, поставляемой на экспорт, в том числе средств измерений, могут быть выражены в единицах величин, предусмотренных договором (контрактом), заключенным с заказчиком;
3. единицы величин передаются средствам измерений, техническим системам и устройствам с измерительными функциями от эталонов единиц величин и стандартных образцов.

В России внесистемными единицами измерений являются, например, градус Цельсия и килокалория наряду с кельвином и джоулем.

В соответствии с решениями Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ), принятыми в разные годы, действуют следующие определения основных единиц СИ.

Единица длины - метр - длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 доли секунды.

Единица массы - килограмм - масса, равная массе международного прототипа килограмма.

Единица времени - секунда - продолжительность 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 не возмущенного внешними полями.

Единица силы электрического тока - ампер - сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, создал бы между этими проводниками силу, равную 2·10-7 Н на каждый метр длины.

Единица термодинамической температуры - кельвин - 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды. Допускается выражение термодинамической температуры в градусах Цельсия.

Единица количества вещества - моль - количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде углевода- 12 массой 0,012 кг.

Единица силы света - кандела - сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Как отмечалось, наряду с системными единицами СИ допускается применение внесистемных единиц. Примером внесистемных единиц массы, являющимися производными от килограмма, могут служить тонна, центнер, пуд, карат, золотник и др.

Производные единицы физических величин подразделяются на системные и внесистемные, а по отношению к основным единицам - на кратные и дольные.

Кратная единица физической величины - единица физической величины, в целое число раз большая системной или внесистемной единицы.

Дольная единица физической величины - единица физической величины в целое число раз меньшая системной или внесистемной единицы.

Примером кратной единицы длины основной единице - метру - служат километр, а дольной - миллиметр, сантиметр, дециметр.

Для удобства применения единиц физических величин приняты приставки для образования кратных и дольных единиц, например, деци, санти и т.д.

Практическая работа по единицам Там списать таблицы из Сергеева стр. 21-29)

3. Виды измерений

Измерения подразделяются на виды по определенным классификационным признакам (рис. 2.3):

1) по способу получения информации - на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые измерения - измерения, при которых искомое значение величины получают непосредственно от средства измерений, например, измерение длины линейкой.

Косвенные измерения - измерения, при которых искомое значение величины определяется на основании прямых измерений других физических величин, связанных с искомой величиной известной функциональной зависимостью, и расчета первой через вторые. Например, содержание крахмала в картофеле и соли в рассоле определяют по относительной плотности клубней или рассола.

Совокупные измерения - измерения, при которых определяются фактические значения нескольких однородных величин, а действительное значение искомой величины устанавливается путем решения системы уравнений.

Число уравнений системы должно быть меньше числа искомых величин. Совокупные измерения являются усложненной разновидностью прямых измерений. Например, при определении объема объекта измеряется три длины: длина (L), ширина ( d ) и высота (h ), при этом объем находят по формуле V = Ldh .

Совместные измерения - измерения, при которых устанавливаются фактические значения неоднородных величин с целью нахождения зависимости между ними. Совместные измерения являются разновидностью косвенных. Часто совместные измерения применяются для определения коэффициентов. Например, коэффициент загрузки склада рассчитывают путем измерения массы товаров и занимаемой ими полезной складской площади;

2) по характеру измерения получаемой информации в процессе измерений - на статические, динамические и статистические.

Статические измерения - измерения, которые проводятся при практическом постоянстве искомой величины, например измерение массы металлического объекта. Т.е. если определяются характеристики случайных процессов, то измерения называются статическими и их можно определить только многократными измерениями.

Динамические измерения - измерения, в процессе которых искомая величина изменяется во времени. Например, при измерении массы растертой влажной навески продукта за счет постоянного испарения воды масса уменьшается.

Статистические измерения - измерения, связанные с определением характеристик случайных процессов, шумовых сигналов и др., например измерения массы дефектной продукции при окончательном контроле у изготовителя;

3) по количеству измерительной информации - на одно- и многократные.

Однократные измерения - измерения, при которых число измерений равняется числу измеряемых величин. На практике рекомендуется считать однократным’ усредненный результат не менее двух-трех измерений. Недостатком однократных измерений является возможность возникновения грубых, неустраненных погрешностей.

Многократные измерения - измерения, при которых число измерений ( n ) превышает число измеряемых величин ( m ). Обычно на практике n >3.

Целью многократных измерений является уменьшение влияния случайных погрешностей на результат измерения;

4) по отношению к основным единицам на абсолютные и относительные.

Абсолютные измерения - измерения при которых результат основывается на прямых измерениях одной или нескольких основных физических величин, например измерение длины, площади, объема и т.п.

Относительные измерения - измерения, при которых действительное значение искомой величины устанавливается как отношение одной величины к другой однородной или неоднородной величине. Например, относительная плотность объекта устанавливается как отношение массы к объему.

При измерении определяется размер или количественная характеристика физической величины. Однако в ряде случаев возникает необходимость определить лишь размерность, физической величины, т. е. ее качественную характеристику, например, кислотность (рН) среды, наличие электрического тока или какого-либо вещества в многокомпонентной среде. В таких случаях используют обнаружение.

Обнаружение - установление качественных характеристик искомой физической величины. При обнаружении единицы измерения не устанавливаются, но нуль при обнаружении служит подтверждением отсутствия физической величины. Например, при обнаружении электрического тока в сети прибор может фиксировать его отсутствие.

Средствами обнаружения чаще всего служат индикаторы, например индикатор электрического тока; химические индикаторы, фиксирующие наличие в растворах определенных веществ (фенолфталеин и метилоранж используются для обнаружения в растворе щелочи; реактив Тильманса -аскорбиновой кислоты и др.).

Таким образом, обнаружение можно рассматривать как разновидность измерения физических величин, относящихся к ее качественным характеристикам.

Требования к измерениям устанавливаются в ФЗ ОЕИ (ст. 5) Списать самостоятельно:

1. измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования ОЕИ, должны выполняться по аттестованным методикам (методам) измерений, за исключением методик (методов) измерений, предназначенных для выполнения прямых измерений, с применением средств измерений утвержденного тип, прошедших поверку. Результаты измерений должны быть выражены в единицах величин, допущенных к применению в РФ;
2. методики (методы) измерений, предназначенные для выполнения прямых измерений, вносятся в эксплуатационную документацию на средства измерений. Подтверждение соответствия этих методик (методов) измерений обязательным метрологическим требованиям к измерениям осуществляется в процессе утверждения типов данных средств измерений. В остальных случаях подтверждение соответствия методик (методов) измерений обязательным метрологическим требованиям к измерениям осуществляется путем аттестации методик (методов) измерений. Сведения об аттестованных методиках (методах) измерений передаются в Федеральный информационный фонд по ОЕИ юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями, проводящими аттестацию;
3. аттестацию методик (методов) измерений, относящихся к сфере государственного регулирования ОЕИ, проводят аккредитованные в установленном порядке в области ОЕИ юридические лица и индивидуальные предприниматели;
4. порядок аттестации методик (методов) измерений и их применения устанавливается федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в области ОЕИ;
5. федеральные органы исполнительной власти, осуществляющие нормативно-правовое регулирование в регламентируемых областях деятельности, определяют измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования ОЕИ, и устанавливают к ним обязательные метрологические требования, в том числе показатели точности измерений;
6. федеральный орган исполнительной власти, осуществляющий функции по оказанию государственных услуг и управлению государственным имуществом в области ОЕИ, ведет единый перечень измерений, относящихся к сфере государственного регулирования ОЕИ.

4. Субъекты метрологии - юридические и физические лица, осуществляющие метрологическую деятельность. К ним относятся международные и региональные организации по метрологии, а также метрологические службы (государственные и юридических лиц).

Метрологическая служба - организующие и/или выполняющие работы и/или оказывающие услуги по ОЕИ структурное подразделение центрального аппарата федерального органа исполнительной власти и/или его территориального органа, юридическое лицо или структурное подразделение юридического лица либо объединения юридических лиц, работники юридического лица, индивидуальный предприниматель.

Различают три уровня субъектов метрологии: международный, региональный и национальный (рис. 24).

Международный уровень представлен международными метрологическими организациями, в состав которых входят представители национальных организаций по метрологии, а региональный - метрологическими организациями стран определенного региона земного шара.

Национальный уровень метрологии имеет два подуровня: государственный; службы юридических лиц. Государственный подуровень метрологии включает Ростехрегулирование, научные метрологические центры (НМЦ) и центры стандартизации и метрологии (ЦСМ). Каждая группа субъектов национального подуровня обладает определенными функциями и областью компетентности,

Ростехрегулирование (Федеральная служба по техническому регулированию и метрологии) осуществляет государственное управление ОЕИ. К его компетенции относится:

1. представление Правительству РФ предложений по единицам величин, допускаемым к применению;
2. установление правил создания, утверждения, хранения и применения эталонов единиц величин;
3. определение общих метрологических требований к средствам, методам и результатам измерений;
4. осуществление государственного метрологического контроля и надзора;
5. осуществление контроля за соблюдением условий международных договоров РФ о признании результатов испытаний и поверки средств измерений;
6. руководство деятельностью Государственной метрологической службы и иных государственных служб ОЕИ ;
7. участие в деятельности, международных организаций по вопросам ОЕИ.

Государственная метрологическая служба находится в ведении Ростехрегулирования и включает: государственные научные метрологические центры (ГНМЦ); органы Государственной метрологической службы в регионах России.

ГНМЦ представлены Государственной службой времени, частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ), Государственной службой стандартных образцов, состава и свойств веществ и материалов (ГССО) и Государственной службой стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД). Руководство и координацию их деятельности осуществляет Ростехрегулирование.

ГНМЦ несут ответственность за создание, совершенствование, хранение и применение государственных эталонов единиц величин, а также за разработку НД по ОЕИ

В состав органов Государственной метрологической службы входят ЦСМ, осуществляющие государственный метрологический контроль и надзор во всех регионах России.

Метрологическая служба юридических лиц представлена метрологическими службами федеральных органов управления и предприятий (МСП), являющихся юридическими лицами (ФЗ ОЕИ). Метрологические службы в государственных органах управления и на предприятиях создаются при необходимости в установленном порядке для выполнения работ по обеспечению единства и требуемой точности измерений, а также для осуществления метрологического контроля и надзора. При выполнении работ в сферах, где необходима поверка средств измерения, создание метрологических служб и иных организационных структур по ОЕИ является обязательным.

Метрологические службы юридических лиц осуществляют метрологический контроль путем калибровки средств измерений, надзора за состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками измерений, эталонами единиц величин, применяемыми для калибровки средств измерений, а также за соблюдением установленных метрологических правил и норм. Кроме того, они осуществляют проверки своевременности представления средств измерений на испытания в целях утверждения типа средств измерений, а также на поверку и калибровку.