Метрология
Красноярск, 2008
1. Основные
постулаты метрологии
Красноярск, 2008
Определение метрологии
Слово «метрология» означает «учение о
мерах».
В современном понимании это наука об
измерениях, о методах и средствах
измерения, обеспечивающих их единство,
об исходных единицах, их вещественном
воплощении,
о соотношениях
между ними. Она же занимается
установлением прототипов мер, методов
хранения и сличения эталонов.
Основные постулаты метрологии
3
Историческая справка
21 декабря 1550 года. Двинская грамота Ивана Грозного о
новых печатных мерах сыпучих тел – «осминах».
1736 год. По решению сената была образована комиссия весов
и мер под председательством графа Головкина, главного
директора Монетного двора.
1842 год. Было создано первое метрологическое
и
поверочное учреждение России – Депо образцовых мер и
весов.
1892 год. Д. И. Менделеев принял предложенную ему
должность ученого-хранителя Депо.
1931 год. Главная палата была переименована во Всесоюзный
научно-исследовательский институт по метрологии и
стандартизации (ВИМС).
Основные постулаты метрологии
4
Положения закона РФ
об обеспечении единства
измерений
Сохранение достигнутого
уровня обеспечения
единства измерений, в том числе в СНГ.
Обеспечение преемственного перехода
от административного принципа
управления метрологической деятельностью к
законодательному.
Адаптация российской системы измерений к
мировой системе.
Сохранение государственности
измерительного дела в России.
Основные постулаты метрологии
5
2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Методы измерений
Физические величины и системы
единиц
Эталоны основных единиц СИ
Государственная система обеспечения
единства измерений
Погрешности измерений
Виды и методы измерений
7
Физическая величина
Физическая величина – это свойство, общее в качественном
отношении многим объектам, но в количественном отношении
индивидуальное для каждого объекта.
Виды и методы измерений
8
Достоинства системы СИ
Универсальность
Унификация всех областей и видов измерений
Когерентность величин
Возможность воспроизведения единиц с
высокой точностью
Уменьшение числа допускаемых единиц
Виды и методы измерений
9
Основные единицы СИ
Наименование
единицы
Обозначение
международное русское
Килограмм
Метр
Секунда
Ампер
kg
m
s
А
кг
м
с
А
Кельвин
К
К
Моль
Кандела
mol
cd
моль
кд
Виды и методы измерений
Измеряемая величина
Масса
Длина
Время
Сила электрического
тока
Термодинамическая
температура
Количество вещества
Сила света
10
Эталон единицы физической
величины
Эталон – это средство измерений (или комплекс
средств измерений), предназначенное для
воспроизведения и (или) хранения единицы и
передачи ее размера нижестоящим по
поверочной схеме средствам измерений и
утвержденное в качестве эталона в
установленном порядке.
Виды и методы измерений
11
Эталонная база России
Эталонная база России имеет в своем составе 114
государственных эталонов (ГЭ) и более 250
вторичных эталонов единиц физических величин.
52 находятся во Всероссийском научноисследовательском институте метрологии им. Д. И.
Менделеева (ВНИИМ, Санкт-Петербург), в том числе
эталоны метра, килограмма, ампера, кельвина и
радиана.
25 – во Всероссийском научно-исследовательском
институте физико-технических и радиотехнических
измерений (ВНИИФТРИ, Москва), это эталоны единиц
времени и частоты.
13 – во Всероссийском научно-исследовательском
институте оптико-физических измерений, в том числе
эталон канделлы.
5 и 6 – в Уральском и Сибирском научноВиды и методы измерений
12
исследовательских институтах
метрологии.
Государственная система
обеспечения единства измерения
Федеральное агентство по техническому
регулированию и метрологии (ФАТРМ) –
осуществляет управление деятельностью по
обеспечению единства измерений в России
Государственные научные метрологические
центры (ГНМЦ)
Виды и методы измерений
13
Основные функции ГНМЦ
Создание, совершенствование, хранение
и применение государственных эталонов
единиц величин.
Передача размеров единиц величин
от государственных эталонов
исходным.
Проведение государственных испытаний СИ.
Разработка оборудования, необходимого для
оснащения органов ГСМ.
Информационное обеспечение предприятий
и организаций по вопросам единства
измерений.
Проведение экспертизы разделов МО
федеральных или иных программ.
Подготовка и переподготовка
высококвалифицированных кадров и т. д.
Виды и методы измерений
14
Погрешности измерений
Виды и методы измерений
15
Качество измерений
Качество измерений – совокупность
свойств измерений, обуславливающих
соответствие средств, метода,
методики, условий измерений и
состояния единства измерений
требованиям измерительной задачи.
Понятие качество измерений
16
Качество измерений
Точность – это качество измерений, отражающее
близость их результатов к истинному значению
измеряемой величины. Высокая точность
измерений соответствует малым погрешностям
как систематическим, так и случайным.
Сходимость – это качество измерений,
отражающее близость друг к другу результатов
измерений, выполняемых в одинаковых условиях.
Сходимость измерений отражает влияние
случайных погрешностей.
Воспроизводимость – это такое качество
измерений, которое отражает близость друг к
другу результатов измерений, выполняемых в
различных условиях
(в различное время,
в различных местах, различными методами и
средствами).
Понятие качество измерений
17
3. ПОНЯТИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ.
ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Понятие метрологического
обеспечения
Метрологическое обеспечение – это
установление и применение научных и
организационных основ, технических
средств, правил и норм, необходимых для
достижения единства и требуемой
точности измерений.
Понятие метрологического
обеспечения машиностроения.
19
Задачи метрологического
обеспечения НСИ
1.
Исследование метрологических характеристик и
установление соответствия НСИ требованиям
технических заданий, либо паспорту (проекту) завода
изготовителя.
2.
Установление рациональной номенклатуры НСИ.
3.
Обеспечение НСИ средствами аттестации, поверки
(НТД
по поверке) при их разработке,
изготовлении и эксплуатации.
4.
Обеспечение постоянной пригодности НСИ к
применению
по назначению с нормированной
для них точностью.
5.
Сокращение сроков и снижение затрат на разработку,
изготовление и эксплуатацию.
Понятие метрологического
обеспечения машиностроения.
20
4. ОСНОВЫ
ПРАКТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
Основы практических измерений
Образцовые средства измерений
предназначены для поверки по ним других
средств измерений, как рабочих, так и
образцовых менее высокой точности.
Рабочие средства измерений применяются
для измерений, служащих тем или иным
конкретным целям в разнообразной
деятельности человека.
Основы практических измерений
22
Классификация видов средств измерений
Средства измерений
Мера
Измерительный
прибор
Измерительный
преобразователь
Измерительные
установки
Вспомогательное
средство измерений
Основы практических измерений
Измерительновычислительные
комплексы
Измерительные
системы
23
Метрологические характеристики
измерительных средств
1.
Цена деления шкалы прибора – это значение
измеряемой величины, соответствующее одному
делению шкалы прибора.
2.
Интервал деления шкалы (или деление шкалы) –
это расстояние между осями симметрии двух
рядом лежащих штрихов.
3.
Диапазон показаний – область значений шкалы,
ограниченная ее начальным и конечным
значениями.
4.
Диапазон измерений – область значений
измеряемой величины, для которой нормированы
допускаемые погрешности средства измерений.
5.
Предел измерений – наибольшее или наименьшее
значение диапазона измерений.
Основы практических измерений
24
Метрологические
характеристики измерительных
средств
6. Чувствительность измерительного прибора –
отношение изменения сигнала на выходе
измерительного прибора
к вызывающему его
изменение изменению измеряемой величины.
7.
Погрешность показаний – алгебраическая разность
между показанием прибора и действительным
значением измеряемой величины.
8.
Допускаемая погрешность – наибольшая по
абсолютной величине погрешность меры или
показаний прибора, допускаемая действующими
нормами.
9.
Систематические составляющие допускаемой
погрешности нормируются пределом допускаемой
составляющей погрешности.
Основы практических измерений
25
10.
Метрологические
характеристики измерительных
средств
Случайные составляющие нормируются
пределом допускаемого среднего
квадратичного отклонения случайной
составляющей погрешности.
11.
Вариация (нестабильность) показаний –
наибольшая, полученная экспериментально,
разность между отдельными повторными
результатами измерений одной и той же
величины при неизменных внешних условиях.
12.
Измерительное усилие – усилие, возникающее
в процессе измерения при контакте
измерительных поверхностей прибора с
измеряемым объектом.
Основы практических измерений
26
5. ПОВЕРКА СРЕДСТВ
ИЗМЕРЕНИЙ.
ВИДЫ И МЕТОДЫ ПОВЕРКИ,
КАЛИБРОВКА
Поверка средств измерений
Поверка средств измерений – это
совокупность операций, выполняемых
органами государственной
метрологической службы (другими
уполномоченными на то органами,
организациями) с целью определения
и подтверждения соответствия
средства измерений установленным
техническим требованиям.
Поверка средств измерений. Виды и
методы поверки, калибровка
28
Виды поверок
Первичная
Периодическ
ая
Внеочередна
я
Инспекционн
ая
Поверка средств измерений. Виды и
методы поверки, калибровка
29
Калибровка
Калибровка – это совокупность
субъектов деятельности и работ,
направленных на обеспечение единства
измерений в сферах, не подлежащих
государственному метрологическому
контролю и надзору.
Поверка средств измерений. Виды и
методы поверки, калибровка
30
6. МЕТОДИКИ ВЫПОЛНЕНИЯ
ИЗМЕРЕНИЙ.
Методики выполнения измерений
Под методикой выполнения измерений понимают
совокупность приемов и способов использования
средств измерений, средств вычислений и
вспомогательных средств, а также совокупность
приемов и способов обработки данных измерений,
осуществляемых для получения количественной
информации значения измеряемой величины
(результата измерения)
с требуемой
точностью.
Методики выполнения измерений.
Порядок разработки и утверждения
32
7. ГОСУДАРСТВЕННЫЕ
ИСПЫТАНИЯ СРЕДСТВ
ИЗМЕРЕНИЙ
Различие между измерением и
испытанием
Погрешность
испытания
складывается
из погрешности
измерения
и погрешности
воспроизведения
Измерение можно считать
частным случаем
испытания, при котором
погрешности
воспроизведения не
представляют интереса
Государственные испытания средств
измерений
34
