Метрология, тема 5

Тема 5
Метрология как вид
деятельности и наука
об измерениях
Перечень вопросов, рассматриваемых
в теме 5
1 Объекты измерений и связанные с объектом
измерения понятия: свойства, величина и
другие
2 Виды и методы измерений
3 Средства измерений (СИ), их виды и связанные
с СИ понятия: диапазон измерений, порог
чувствительности, погрешность и др.
4 Государственная система обеспечения
единства измерений
5 Правовая и нормативная база метрологии
6 Структура метрологической службы
предприятий, являющихся юридическими
Понятие
«метрология»
Метрология — область знаний и вид деятельности,
связанные с измерениями.
Метрология — наука об измерениях, методах и средствах
обеспечения их единства и способах достижения требуемой
точности. Метрологию подразделяют на теоретическую,
прикладную и законодательную.
Теоретическая метрология занимается вопросами
фундаментальных исследований, созданием системы единиц
измерений, физических постоянных, разработкой новых методов
измерения.
Прикладная (практическая) метрология занимается
вопросами практического применения в различных сферах
деятельности результатов теоретических исследований в рамках
метрологии.
Законодательная метрология включает совокупность
взаимообусловленных правил и норм, направленных на
обеспечение единства измерений, которые возводятся в ранг
правовых положений (уполномоченными на то органами
государственной власти), имеют обязательную силу и находятся
под контролем государства.
Основные понятия в области метрологии
Измерение — совокупность операций, выполняемых с
помощью технического средства, хранящего единицу величины,
позволяющего сопоставить измеряемую величину с ее единицей и
получить значение величины. Это значение называют результатом
измерений.
Погрешность измерений — отклонение результата измерений
от истинного (действительного) значения измеряемой величины.
Средство измерений — техническое устройство,
предназначенное для измерений (Закон РФ от 27.04.93 № 4871-1
«Об обеспечении единства измерений»).
Эталон единицы величины — средство измерения,
предназначенное для воспроизведения и хранения единицы
величины с целью передачи ее средствам измерений данной
величины (Закон РФ).
Единство измерений — состояние измерений, при котором их
результаты выражены в узаконенных единицах величин, а
погрешности измерений не выходят за установленные границы с
заданной вероятностью (Закон РФ).
Объект измерения в метрологии
Объектами метрологии являются единицы величин,
средства измерений, эталоны, методики выполнения измерений.
Традиционным объектом метрологии являются физические
величины.
Физическая величина (краткая форма термина —
«величина») применяется для описания материальных систем и
объектов (явлений, процессов и т.п.), изучаемых в любых науках
(физике, химии и др.). Как известно, существуют основные и
производные величины. В качестве основных выбирают
величины, которые характеризуют фундаментальные свойства
материального мира.
Кроме физических величин в последнее десятилетие в
прикладной метрологии начали использоваться нефизические
величины. Это связано с применением термина «измерение» в
новых для метрологии сферах — экономике, медицине,
информатике, управлении качеством и пр.
Классификация измерений
Измерения могут быть классифицированы:
• по характеристике точности – равноточные,
неравноточные;
• по числу измерений в ряду измерений –
однократные, многократные;
• по отношению к изменению измеряемой
величины – статические, динамические;
• по выражению результата измерений —
абсолютные и относительные;
• по общим приемам получения результатов
измерений —прямые, косвенные.
Методы измерений. Их классификация
Метод измерений — прием или совокупность
приемов сравнения измеряемой физической величины
с ее единицей в соответствии с реализованным
принципом измерений.
Методы измерений классифицируют по
нескольким признакам.
По общим приемам получения результатов
измерений различают прямой метод измерений;
косвенный метод измерений.
По условиям измерения различают контактный и
бесконтактный методы измерений.
Исходя из способа сравнения измеряемой величины
с ее единицей, различают методы непосредственной
оценки и метод сравнения с мерой.
Средства измерения и их
классификация
Средством измерений (СИ) называют техническое
средство (или их комплекс), используемое при
измерениях и имеющее нормированные
метрологические характеристики.
СИ можно классифицировать по двум признакам:
1) конструктивное исполнение;
2) метрологическое назначение.
По конструктивному исполнению СИ
подразделяют на меры, верительные преобразователи;
измерительные приборы, измерительные установки,
измерительные системы.
Основные метрологические
характеристики СИ
Диапазон измерений — область значений величины, в пределах
которых нормированы допускаемые пределы погрешности. Значения
величины, ограничивающие диапазон измерений снизу или сверху
(слева и справа), называют соответственно нижним или верхним
пределом измерений.
Порог чувствительности — наименьшее изменение
измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение
выходного сигнала. Например, если порог чувствительности весов
равен 10 мг, то это означает, что заметное перемещение стрелки
весов достигается при таком малом изменении массы, как 10 мг.
Погрешность — это разность между показаниями СИ и
истинным (действительным) значением измеряемой физической
величины.
Точность измерений СИ — качество измерений, отражающее
близость их результатов к действительному (истинному) значению
измеряемой величины. Точность определяется показателями
абсолютной и относительной погрешности.
Систематическая погрешность — составляющая
погрешности результата измерения, остающаяся постоянной
(или же закономерно изменяющейся) при повторных измерениях
одной и той же величины. Ее примером может быть
погрешность градуировки, в частности погрешность показаний
прибора с круговой шкалой и стрелкой, если ось последней
смещена на некоторую величину относительно центра шкалы.
Если эта погрешность известна, то ее исключают из результатов
разными способами, в частности введением поправок.
Случайная погрешность — составляющая погрешности
результата измерения, изменяющаяся случайным образом (по
знаку и значению) в серии повторных измерений одного и того
же размера величины с одинаковой тщательностью. В появлении
этого вида погрешности не наблюдается какой-либо
закономерности. Они неизбежны и неустранимы, всегда
присутствуют в результатах измерения. При многократном и
достаточно точном измерении они порождают рассеяние
результатов.
Сходимость результатов измерений —
характеристика качества измерений, отражающая близость
друг к другу результатов измерений одной и той же
величины, выполненных повторно одними и теми же
средствами, одним и тем оке методом, в одинаковых
условиях и с одинаковой тщательностью.
Воспроизводимость результатов измерений —
повторяемость результатов измерений одной и той же
величины, полученных в разных местах, разными
методами, разными операторами, в разное время, но
приведенных к одним и тем оке условиям измерений
(температуре, давлению, влажности и др.).
Факторы, влияющие на
результат измерений
При подготовке и проведении высокоточных
измерений в метрологической практике
учитывают влияние:
объекта измерения,
субъекта (эксперта или экспериментатора),
метода измерения,
средства измерения,
условий измерения.
Структура государственной
метрологической службы
Метрологическая служба – совокупность
субъектов деятельности и видов работ,
направленных на обеспечение единства
измерений.
К субъектам метрологии относятся:
1) Государственная метрологическая служба
РФ (ГМС);
2) метрологические службы федеральных
органов исполнительной власти и юридических
лиц (МС);
3) международные метрологические
организации.