- •«Томский политехнический университет» е. А. Цапко, м. М. Чухланцева, н. М. Степаненко метрология, стандартизация и сертификация
- •Оглавление
- •Часть I метрология 13
- •Часть II Стандартизация 74
- •Часть III Основы сертификации. Сертификация как процедура подтверждения соответствия 135
- •Введение
- •1 Метрология как деятельность
- •2 Метрология – наука об измерениях
- •2.1 Основные положения. Термины и определения
- •2.2 Измеряемые свойства и их меры
- •2.3 Физические величины. Единицы физических величин. Международная система единиц
- •2.3.1 Физические величины
- •2.3.2 Единицы физических величин
- •2.3.3 Системы единиц величин
- •2.3.4 Кратные и дольные единицы
- •2.3.5 Правила написания наименований и обозначений единиц величин
- •2.3.6 Воспроизведение и передача размеров единиц физических величин
- •2.4 Измерение физических величин. Классификация видов и методов измерений. Результаты измерений
- •2.4.1 Измерение физических величин
- •2.4.2 Виды измерений
- •2.4.3 Методы измерений
- •2.4.4 Результаты измерений
- •2.5 Погрешности измерений
- •2.5.1 Абсолютные и относительные погрешности
- •2.5.2 Систематические погрешности
- •2.5.3 Случайные погрешности
- •2.5.4 Грубые промахи
- •2.5.5 Инструментальные составляющие погрешности
- •2.5.6 Методические погрешности
- •2.5.7 Субъективные погрешности
- •2.5.8 Характеристики погрешностей измерений
- •2.5.9 Формы представления результатов измерений
- •2.5.10 Анализ погрешности измерений
- •2.6 Последовательность и содержание операций при проведении измерений
- •2.7 Средства измерений, основные понятия и классификация. Метрологические характеристики средств измерений
- •2.7.1 Средства измерений, основные понятия и классификация
- •2.7.2 Метрологические характеристики средств измерений
- •2.7.3 Условия эксплуатации (применения) си
- •3 Обеспечение единства измерений
- •3.1 Государственная система обеспечения единства измерений
- •3.1.1 Общие положения
- •3.1.2 Метрологические службы
- •3.2 Государственный метрологический контроль и надзор
- •3.2.1 Объекты государственного метрологического контроля и надзора
- •3.2.2 Характеристика видов государственного метрологического контроля
- •3.2.3 Характеристика видов государственного метрологического надзора
- •3.3 Совершенствование законодательства в области метрологии
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Часть II Стандартизация
- •1 Стандартизация и ее роль в жизни общества
- •1.1 Сущность стандартизации
- •1.2 Уровни стандартизации
- •1.3 Эффективность стандартизации
- •2 Деятельность по стандартизации в рф
- •2.1 Законодательные и нормативные основы стандартизации
- •2.2 Цели национальной стандартизации
- •2.3 Принципы национальной стандартизации
- •2.3.1 Принцип добровольного применения стандартов
- •2.3.2 Принцип максимального учета интересов заинтересованных лиц при разработке стандартов
- •2.3.3 Принцип применения международного стандарта как основы разработки национального стандарта
- •2.3.4 Принцип недопустимости создания препятствий производству и обращению продукции, выполнению работ и оказанию услуг
- •2.3.5 Принцип недопустимости противоречия стандартов техническим регламентам
- •2.4 Документы в области стандартизации
- •2.5 Виды стандартов
- •2.6 Деятельность по разработке стандартов рф
- •2.7 Межотраслевые системы стандартов
- •2.8 Органы и службы стандартизации Российской Федерации
- •2.9 Государственный контроль и надзор за соблюдением требований технических регламентов
- •3 Межгосударственная стандартизация
- •4 Стандартизация в различных сферах
- •4.1 Стандартизация систем обеспечения качества
- •4.1.1 Основные положения системы обеспечения качества
- •4.1.2 Требования к этапам жизненного цикла продукции
- •4.1.2.1 Качество в рамках маркетинга
- •4.1.2.2 Качество при проектировании и разработке
- •4.1.2.3 Качество при материально-техническом снабжении
- •4.1.2.4 Качество в процессе подготовки производства и производства продукции
- •4.1.2.5 Качество на послепроизводственных этапах
- •4.2 Стандартизация в экологии
- •4.3 Стандартизация в сфере услуг
- •4.4 Стандартизация в банковском деле
- •5 Международная стандартизация
- •5.1 Международное сотрудничество в области стандартизации
- •5.2 Всемирный день стандартов
- •5.3 Деятельность исо
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •ЧастьIiiОсновы сертификации. Сертификация как процедура подтверждения соответствия
- •1 Основные понятия в области оценки соответствия и сертификации
- •2 История сертификации
- •3 Сертификация как процедура подтверждения соответствия
- •3.1 Цели и принципы подтверждения соответствия
- •3.2 Обязательная и добровольная сертификация
- •3.2.1 Обязательная сертификация
- •3.2.2 Добровольная сертификация
- •3.2.3 Законодательная база подтверждения соответствия в Российской Федерации
- •3.3 Участники сертификации
- •3.3.1 Участники обязательной сертификации
- •3.3.2 Участники и организация добровольной сертификации
- •3.4 Правила и документы по проведению работ в области сертификации
- •3.4.1 Правила сертификации
- •3.4.2 Законодательная и нормативная база сертификации
- •3.4.2.1 Законодательные акты Российской Федерации
- •3.4.2.2Подзаконные акты – постановления Правительства рф
- •3.4.2.3 Основополагающие организационно-методические документы
- •3.4.2.4Организационно-методические документы
- •3.4.2.5Классификаторы, перечни и номенклатуры
- •3.4.2.6Рекомендательные документы
- •3.5 Порядок сертификации продукции
- •3.5.1 Схемы сертификации
- •3.5.2 Порядок проведения сертификации продукции
- •3.5.3 Условия ввоза импортируемой продукции, подлежащей обязательному подтверждению соответствия
- •3.6 Сертификация услуг. Правила функционирования системы добровольной сертификации услуг
- •3.7 Сертификация систем качества
- •3.7.1 Значение сертификации систем качества
- •3.7.2 Правила и порядок сертификации систем качества
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Список использованной литературы
- •Метрология, стандартизация и сертификация Учебное пособие
2.4.3 Методы измерений
Взаимодействие СИ с объектом при измерении основано на физических явлениях, совокупность которых составляет принцип измерений, а совокупность приемов использования принципов и СИ называется методом измерений.
Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенные в основу измерений. Например: применение пьезоэлектрического эффекта при измерении эдс (электрического напряжения); эффект Холла при измерении сопротивления; эффект Доплера при измерении скорости; эффект Джозефсона при измерении электрического напряжения.
Метод измерений – это прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Например, измерение постоянного тока методом непосредственной оценки может быть выполнено на основе механического взаимодействия магнитного поля и измеряемого тока; определение напряженности поля производится на основе использования явления электромагнитной индукции, путем оценки значения эдс, которая индуцируется в антенне под действием измеряемого поля. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений и определяет способы решения измерительной задачи по принятой методике выполнения измерений (МВИ). Под методикой понимают технологию выполнения измерений (совокупность операций) с целью наилучшей реализации метода.
Для прямых измерений, где физический принцип, как правило, однозначно определяется принципом действия используемого СИ, совокупность методических приёмов (содержание метода) носит метрологический характер. Такие общие приёмы, называемые методами прямых измерений, позволяют в ряде случаев исключать или компенсировать наиболее существенные систематические погрешности измерений.
По способу сравнения измеряемой величины с её единицей методы прямых измерений подразделяют на метод непосредственной оценки («шкальный») и метод сравнения с мерой (см. рисунок 2).
Метод сравнения с мерой имеет ряд разновидностей, отличающихся приёмами и способами сравнения.
При измерениях методом непосредственной оценки значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству средства измерений, шкала которого заранее была проградуирована в единицах измеряемой величины.
К достоинствам метода непосредственной оценки можно отнести быстроту получения результата измерений и возможность непосредственного наблюдения за изменениями измеряемой величины, а к недостаткам – то, что точностные возможности ограничены погрешностями градуировки СИ.
Рисунок 2
Метод сравнения с мерой– метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.
Отличительной чертой методов сравнения является непосредственное участие в процессе измерения меры известной величины, однородной с измеряемой. Сравнение может быть непосредственным или опосредствованным через другие величины, однозначно связанные с первыми.
Группа методов сравнения с мерой включает: нулевой, дифференциальный, замещения и совпадений.
Нулевой метод измерений – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и (встречного воздействия) меры на прибор сравнения доводят до нуля. При нулевом методе измерений разность измеряемой и известной величин или разность эффектов, производимых измеряемой и известной величинами, сводится в процессе измерения к нулю, что фиксируется высокочувствительным прибором – нуль-индикатором. Нулевой метод широко используют при измерении массы на равноплечих весах (см. рисунок 3, а); при измерении сопротивления, индуктивности и емкости мостовыми схемами или тока и напряжения компенсационными устройствами.
Дифференциальный метод– метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами.
Дифференциальный метод измерений на примере, приведенном на рисунке 3, б, состоит в том, что измеряемая величина mx сравнивается с известной величиной m0, воспроизводимой мерой, и полученная разность m отсчитывается по шкале весов, градуированной в единицах массы. Таким образом, в отличие от нулевого метода в этом случае измеряемая величина уравновешивается не полностью. Значение измеряемой величины mх определяется по известной величине m0 и измеренной разности m. Следовательно, mx = m0 + m, где m – показания весов.
Метод замещения – метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины, например, взвешивание на пружинных весах (рисунок 3, в). Измерение производят в два приема. Вначале на чашу весов помещают взвешиваемую массу и отмечают положение указателя весов; затем массу тx замещают массой гирь т0, подбирая ее так, чтобы указатель весов установился точно в том же положении, что и в первом случае. При этом ясно, что тx = т0. Метод замещения применяется при прецизионных измерениях сопротивления, индуктивности и емкости, при измерении напряженности поля и в ряде других случаев.
m
mx
m0
L1
L2 |
mx
m0 |
mx N |
а |
б |
в |
Рисунок 3
Метод совпадений – метод сравнения с мерой, при котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют по совпадению отметок шкал или периодических сигналов. Метод совпадений основывается на использовании совпадения отметок шкал, либо частоты сигналов, либо разности хода и т. д. По принципу данного метода построены такие измерительные приборы, как простая линейка, нониус штангенциркуля, резонансные частотомеры, различные интерферометры, а также приборы, использующие стробоскопический эффект. Например, шкала нониуса имеет десять делений по 0,9 мм, в то время как основная шкала штангенциркуля имеет обычную цену деления в 1 мм. Если начальная отметка шкалы нониуса не совпадает точно с какой-либо отметкой шкалы штангенциркуля, то это означает, что измеряемая длина имеет значение, не выражаемое целым числом. Долю миллиметра находят по совпадению какого-нибудь другого деления нониуса с отметкой основной шкалы. Таким образом, использование дополнительной шкалы (нониуса) позволяет тем же методом совпадения увеличить точность простой миллиметровой измерительной линейки на порядок (в десять раз).
В целом, достоинством группы методов сравнения с мерой является высокая точность измерений, а недостатком – сложность. Выбор того или иного метода измерений определяется назначением их результатов, требованиям к их быстроте и точности.