1 коллоквиум

1.Определение метрологии. Объекты и задачи метрологии (М). М дает возможность определять количественную меру физических свойств материи, предметов природы и предметов труда. М- наука, изучающая методы измерений, средства измерений, метрологические свойства и характеристики средств измерений. Основная задача М – это обеспечение единства измерений, которое достигается при соблюдении двух условий: 1)результаты измерений выражены в узаконенных единицах измерений величин; 2)погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью. Объектами М являются физические величины, применяемые для описания материальных систем и объектов, изучаемых в любых науках.

2.Основыне и производные физические величины и их единицы. В России, как и в большинстве стран мира, узаконенными единицами измерений являются единицы величин Международной системы единиц (Si), принятой Международной организацией законодательной М. Существуют основные и производные физические величины. Основные – величины, которые характеризуют фундаментальные свойства материального мира. ГОСТ 8.417 устанавливает семь основных физических величин: длина, масса, время, термодинамическая температура, количество вещества, сила света, сила электрического тока. И, соответственно, семь основных единиц физических величин: метр, килограмм, секунда, Кельвин, моль, кандела, ампер. Производные единицы: ньютон, джоуль, ватт, вольт, градус Цельсия и т.д.

3.Определение метра, килограмма, секунды. Эталоны длинны, массы, времени. Современное определение метра: Метр — это длина пути, проходимого светом в вакууме за (1 / 299 792 458) секунды. Килограмм определяется как масса международного эталона килограмма, изготовленного в 1889 г., хранящегося в Международном бюро мер и весов, и представляющего собой цилиндр диаметром и высотой 39,17 мм из платиноиридиевого сплава (90 % платины, 10 % иридия). Секунда — время, за которое свет проходит 299 792 458 м в вакууме. Наиболее точный эталон метра разработан в 1889 г. и до сих пор хранится в Международном бюро мер и весов в г. Севр около Парижа. Изготовлен из сплава 90 % платины и 10 % иридия и имеет поперечное сечение в виде буквы «X». Его копии были переданы на хранение в страны, в которых метр был признан в качестве стандартной единицы длины.

4.Виды измерений. Измерительная процедура сводится к сравнению неизвестного размера с известным, в качестве которого выступает размер соответствующей единицы Si. Измерения могут быть классифицированы: 1)по характеристике точности: -равноточные (ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности СИ и в одних и тех же условиях), - неравноточные (ряд измерений величины, выполненных несколькими различными по точности СИ и в нескольких разных условиях). 2)по числу измерений в ряду измерений — однократные, многократные. 3) по отношению к изменению измеряемой величины: - статические (измерение неизменной во времени физической величины), - динамические (измерение изменяющейся по размеру физической величины). 4) по общим приемам получения результатов измерений: - прямые (непосредственное измерение физической величины), - косвенные (искомое значение величины определяют на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной)

5.Методы измерений. 1) по условиям измерения различают контактный и бесконтактный методы измерений: - Контактный метод измерений основан на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения. - Бесконтактный метод измерений основан на том, что чувствительный элемент прибора не приводится в контакт с объектом измерения. 2) исходя из способа сравнения измеряемой величины с ее единицей, различают методы непосредственной оценки и метод сравнения с мерой: - При методе непосредственной оценки определяют значение величины непосредственно по отсчетному устройству показывающего СИ. - При методе сравнения с мерой измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

6.Средство измерения. Классификация и общая характеристика средств измерений. Средство измерения (СИ) - техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу величины. СИ: 1)по конструктивному исполнению: -мера, -калибр, -измерительный прибор, -измерительная система, - измерительная установка, -измерительный преобразователь. 2)по метрологическому назначению: -рабочие средства измерений, - эталоны.

7.Меры величины, калибры. Мера – это средство измерения, предназначенное для воспроизведения и хранения физической величины заданного размера (гиря, линейка, микрометр). Калибр – безшкальный измерительный инструмент, предназначенный для контроля размеров, формы и взаимного расположения поверхностей детали.

8.Измерительные преобразователи, измерительные приборы. Измерительный преобразователь — СИ, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований. Измерительный прибор - СИ, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Прибор содержит устройство для преобразования измеряемой величины и ее индикации в форме, наиболее доступной для восприятия. Классификация измерительных приборов: 1)По виду используемой энергии (физическому явлению): -электромеханические, электротепловые, -электрокинетические, - электрохимические; 2)По роду измеряемой величины (манометр, амперметр, динамометр, барометр, счетчик электрической энергии); 3)По методу измерений: -измерительный прибор прямого действия, -измерительный прибор сравнения; 4)По способу представления информации: -показывающие, -регистрирующие; 5)По форме представления показаний: - аналоговый, -цифровой.

9.Измерительные установки, измерительные системы. Измерительная установка — совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенных для измерений одной или нескольких физических величин и расположенных в одном месте. Измерительная система – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого пространства с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому пространству.

10.Рабочие средства измерения. От рабочих эталонов низшего разряда размер единицы величины передается рабочим средствам измерения (РСИ), которые предназначены непосредственно для проведения технических измерений. Число РСИ по каждому виду измерений достигает сотен тысяч и миллионов экземпляров. РСИ: 1)лабораторные, используемые при научных исследованиях, проектировании технических устройств, медицинских измерениях; 2)производственные, используемые для контроля характеристик технологических процессов, контроля качества готовой продукции, контроля отпуска товаров; 3)полевые, используемые при эксплуатации различных технических устройств.

11.Эталоны. Эталон – средство измерения, предназначенное для воспроизведения с максимально возможной точностью и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины. В целях проведения различных метрологических работ создаются вторичные эталоны: 1)эталоны-свидетели, 2)эталоны-сравнения, 3)эталоны-копии, 4)рабочие эталоны. Эталоны-свидетели предназначены для поверки сохранности и неизменности государственного первичного эталона и для замены его в случае порчи или утраты. Эталоны-сравнения применяются для сличения эталонов, которые по каким-либо причинам не могут непосредственно сличаться друг с другом. Эталоны-копии используются для передачи размеров единиц рабочим эталонам. Наиболее распространенными эталонами (сотни тысяч единиц) являются рабочие эталоны. Рабочие эталоны разделяются по разрядам (1, 2, 3, 4). В эталонной базе России содержатся 122 государственных первичных эталона, 250 вторичных эталонов, сотни тысяч рабочих эталонов и РСИ. В эталонной базе России концентрируется научно-технический потенциал страны, ее национальное богатство.

12.Воспроизведение единиц физических величин и передача их размеров. Система воспроизведения единиц величин и передачи информации об их размерах всем средствам измерения в стране составляет техническую базу обеспечения единства измерений. Воспроизведение единицы физической величины производится с помощью средства измерения. Передача размера единицы величины – это приведение размера единицы, хранимой поверяемым средством измерения, к размеру единицы, воспроизводимой и хранимой эталоном. Передача размера осуществляется при сличении этих единиц. Существуют поверочные схемы средств измерений - это документы, устанавливающие соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы величины от эталона к РСИ, с указанием методов передачи и погрешностей. Различают государственные и локальные поверочные схемы. Государственные схемы регламентируют передачу размеров единиц от первичного государственного эталона рабочим средствам измерений, т.е во главе схемы находится первичный государственный эталон. Государственная поверочная схема СИ: 1)государственные первичные эталоны, 2)рабочие эталоны (вторичные): 1-го, 2-го, 3-го, 4-го разряда, 3)рабочие СИ. Методы передачи размера единиц величин:1)Метод непосредственного сличения – сличение меры с мерой или прибора с прибором. 2)Метод сличения с применением приборов сравнения – сличение производится через приборы сравнения (или компараторы). Процесс передачи размера единиц происходит при поверке и калибровке СИ.

13.М-е свойства и М-е характеристики СИ. М-е свойства СИ — это свойства СИ, влияющие на результат измерений и его точность. М-е характеристики – это показатели М-х свойств, являющиеся их количественной характеристикой. М-е свойства СИ подразделяются на две группы: 1)Свойства, определяющие область применения СИ; 2)Свойства, определяющие точность результатов измерения. М-е свойства первой группы определяются такими метрологическими характеристиками, как диапазон измерений и порог чувствительности. М-е свойства второй группы определяются такими М-ми характеристиками, как погрешность СИ и класс точности СИ.

14.Точность методов и результатов измерений. Сходимость и воспроизводимость измерений. Точность – степень близости результата измерений к истинному значению измеряемой величины. Точность может быть выражена обратной величиной относительной погрешности — 1/сигма. Прецизионность – степень близости друг к другу результатов измерений, полученных в конкретных регламентированных условиях; зависит от случайных погрешностей. Сходимость – свойство измерений, отражающее близость друг другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях, одним и тем же СИ, одним и тем же оператором. Воспроизводимость – свойство измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях, в различное время, в разных местах, разными методами и средствами измерений.

15.Классификация погрешностей СИ. Погрешность СИ – это разность между значением величины, определенным по показаниям СИ, и истинным (действительным) значением измеряемой величины. Погрешности СИ могут быть классифицированы по ряду признаков: 1)по способу выражения — абсолютные, относительные; 2)по характеру проявления — систематические, случайные; 3) по отношению к условиям применения — основные, дополнительные. Абсолютная погрешность - это разность между показаниями СИ и истинным (действительным) значением измеряемой величины. Однако в большей степени точность СИ характеризует относительная погрешность - это выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к действительному значению величины, воспроизводимой эталоном. Систематическая погрешность – это погрешность результата измерения, остающаяся постоянной при повторных измерениях одной и той же величины (например, погрешность градуировки). Случайная погрешность – это погрешность результата измерения, изменяющая случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины, выполняемых с одинаковой тщательностью. Основная погрешность – погрешность, определяемая в нормальных условиях применения СИ - температура (293 ± 5) К; давление (100 ± 4) КПа; относительная влажность (65 ± 15) %; электрическое напряжение сети (220 В ± 10 %). Дополнительная погрешность – погрешность, дополнительно возникающая вследствие отклонений какой-либо из влияющих величин (температуры, относительной влажности и т.п.) от ее нормального значения. Приведенная погрешность - относительная погрешность, в которой абсолютная погрешность средства измерений отнесена к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений.

16.Класс точности СИ и его обозначения. Класс точности СИ — основная метрологическая характеристика СИ, определяющая допускаемые по стандарту значения основных и дополнительных погрешностей, влияющих на точность измерения. Обозначение класса точности. Обозначения классов точности могут иметь вид: 1)заглавных букв латинского алфавита, 2)римских цифр, 3)арабских цифр. Если класс точности обозначается латинскими буквами (А, В, С, D), то класс точности определяется пределами абсолютной погрешности. Если класс точности обозначается римскими цифрами (I, II, III, IV), то класс точности определяется пределами относительной погрешности. Если класс точности обозначается арабскими цифрами (6; 4; 2,5; 0,001), то класс точности определяется пределами приведённой погрешности. Значение класса точности СИ маркируют на шкале СИ. Выраженное в процентах, оно может иметь значения 6; 4; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05; 0,02; 0,01; 0,005; 0,002; 0,001 и т. д. Пример: класс точности 0,001 означает, что пределы изменения допускаемой основной погрешности составляют 0,001 %.

17.Государственная система обеспечения единства измерений. Обеспечение единства измерений осуществляется государственной системой обеспечения единства измерений (ГСИ), реализуемой, управляемой и контролируемой Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии росстандарт. Задачи ГСИ: - организация и проведение научных исследований с целью создания более совершенных и точных методов и средств воспроизведения единиц величин и передачи их размеров; - создание, утверждение, применение и совершенствование государственных первичных эталонов, вторичных эталонов, рабочих эталонов и РСИ; - установление требований к эталонам, СИ, методикам выполнения измерений, методикам поверки (калибровки) СИ; - осуществление государственного метрологического контроля, который включает в себя: испытания с целью утверждения типа СИ; поверку СИ; лицензирование деятельности физических и юридических лиц по изготовлению и ремонту СИ; - осуществление государственного метрологического надзора за выпуском, состоянием и применением СИ, эталонов, методик выполнения измерений; соблюдением метрологических правил и норм; - осуществление калибровки СИ, не входящих в сферы ГМКиН; - аттестация МВИ; - аккредитация метрологических служб, поверочных, калибровочных, испытательных и аналитических лабораторий, лабораторий НК и РК; - организация подготовки и подготовка кадров метрологов.

18.Метрологические службы, осуществляющие обеспечение единства измерений. Обеспечение единства измерений в стране осуществляется следующими субъектами метрологии: - Государственная метрологическая служба (ГМС); - справочные метрологические службы (СМС); - метрологические службы федеральных органов исполнительной власти и юридических лиц. В ГМС входят: - центральный аппарат федерального агентства росстандарт; - государственные научные метрологические центры; - органы ГМС в субъектах РФ (более 90). Государственные научные метрологические центры представлены такими институтами, как: - ВНИИ метрологической службы (ВНИИМС, г. Москва), - ВНИИ метрологии им. Д.И. Менделеева (ВНИИМ, г. СПб), - Уральский НИИ метрологии (УНИИМ, г. Екатеринбург) и др. Являются держателями государственных эталонов. Справочные метрологические службы: - Государственная служба времени, частоты и определения параметров вращения 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).

19.Основные понятия теории метрологической надежности. Способность СИ сохранять его метрологическую исправность в течение заданного времени при определенных режимах и условиях эксплуатации называется метрологической надежностью си. В процессе эксплуатации метрологические характеристики средств измерений претерпевают изменения. Эти изменения приводят к отказам. Отказ – это невозможность средства измерения (СИ) выполнять свои функции. Отказы делятся на неметрологические и метрологические. Надежность си характеризует его поведение с течением времени и является обобщенным понятием, включающим: 1)стабильность, 2)безотказность, 3)долговечность, 4)ремонтопригодность, 5)сохраняемость.

20.Метрологические и неметрологические отказы. В процессе эксплуатации метрологические характеристики средств измерений претерпевают изменения. Эти изменения приводят к отказам. Отказ – это невозможность средства измерения (СИ) выполнять свои функции. Отказы делятся на неметрологические и метрологические. Неметрологическим называется отказ, обусловленный причинами, не связанными с изменением метрологических характеристик СИ. Эти причины носят главным образом явный характер, проявляются внезапно и могут быть обнаружены без проведения поверки. Метрологическим называется отказ, вызванный выходом метрологических характеристик из установленных допустимых границ. Метрологические отказы: внезапные, постепенные. Внезапным называется отказ, характеризующийся скачкообразным изменением одной или нескольких метрологических характеристик. Постепенным называется отказ, характеризующийся монотонным изменением одной или нескольких метрологических характеристик.

21.Стабильность и безотказность СИ. Стабильность СИ - характеристика, отражающая неизменность во времени метрологических характеристик СИ. Безотказность - свойство СИ непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени. Сохраняемость - свойство СИ сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и транспортирования.

22.Долговечность и ремонтопригодность СИ. Работоспособное состояние — это такое состояние СИ, при котором все его метрологические характеристики соответствуют нормированным значениям. Долговечность - свойство СИ сохранять свое работоспособное состояние до наступления предельного состояния. Ремонтопригодность — свойство СИ, заключающееся в: 1)приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, 2)восстановлению и поддержанию его работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

23.Поверочная схема СИ. Поверочная схема для средств измерений — нормативный документ, устанавливающий соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона рабочим средствам измерений (с указанием методов и погрешности при передаче). Различают государственные и локальные поверочные схемы, ранее существовали также ведомственные ПВ. Государственная поверочная схема распространяется на все средства измерений данной физической величины, применяемые в стране. Поверочная схема представляет собой структуру метрологического обеспечения определённого вида измерений в стране. Эти схемы разрабатываются главными центрами эталонов и оформляются одним ГОСТом ГСИ. Ведомственная поверочная схема разрабатывается органом ведомственной метрологической службы, согласовывается с главным центром эталонов – разработчиком государственной поверочной схемы средств измерений данной ФВ и распространяется только на средства измерений, подлежащие внутриведомственной поверке.

24.Поверка СИ. Виды поверок. Поверка СИ – это совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы с целью определения действительных значений метрологических характеристик СИ, подтверждения соответствия СИ установленным техническим требованиям и пригодности СИ к применению. Виды поверок: 1)первичные, 2)периодические, 3)внеочередные, 4)инспекционные. Первичной поверке подлежат СИ при выпуске из производства и ремонта, при ввозе по импорту. Периодической поверке подлежат СИ, находящиеся в эксплуатации или на хранении. Межповерочный интервал устанавливается при утверждении типа СИ. Внеочередные поверки проводят в процессе эксплуатации (хранения) СИ в следующих случаях: 1) знака клейма; 2)свидетельства о поверке; 3)ввод в эксплуатацию СИ после длительного хранения; 4)неудовлетворительная работа СИ. Инспекционные поверки проводят при осуществлении государственного метрологического надзора для определения пригодности СИ (при проверках и аттестациях лабораторий).

25.Калибровка СИ. Калибровка си - это совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и пригодности к применению СИ, не подлежащего ГМКиН. Калибровка проводится для тех СИ, которые не используются в сферах ГМКиН, установленных ст. 13 Закона об обеспечении единства измерений. В ст.23 Закона указывается на добровольный характер и область применения калибровки: «Средства измерений, не подлежащие поверке, могут подвергаться калибровке при выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту, при эксплуатации, прокате или продаже».

26.Государственный М-й контроль и надзор. Объекты и сферы действия ГМКиН. Государственный метрологический контроль и надзор (ГМКиН) осуществляется государственной метрологической службой (ГМС) с целью проверки соблюдений правил законодательной метрологии – Закона «Об обеспечении единства измерений», государственных стандартов, правил по метрологии и других НД. Объекты ГМКиН: средства измерений, эталоны, методики выполнения измерений, товары, продукция и др. Сферы действия ГМКиН: 1)области с повышенной социальной и экономической значимостью: -обеспечение обороноспособности и безопасности государства, -безопасность труда, продукции, услуг, процессов производства; -здравоохранение, ветеринария; -охрана окружающей среды; 2)области, в которых возможно столкновение интересов двух и более сторон (торговые операции, регистрация национальных и международных рекордов, в т.ч. спортивных); 3)государственные учетные операции, банковские, налоговые, таможенные операции; измерения, проводимые по поручению органов суда, прокуратуры, арбитража.

27.Государственный метрологический контроль средств измерений. ГМК СИ включает: 1)Утверждение типа СИ. 2)Поверку СИ, в том числе эталонов. 3)Лицензирование деятельности юридических и физических лиц по изготовлению и ремонту СИ. Утверждение типа СИ производится для новых разработанных типов СИ, предназначенных для выпуска с производства или ввоза по импорту. Утверждение типа СИ предусматривает: 1)испытания СИ, проводимые государственными научными метрологическими центрами, аккредитованными в качестве государственных центров испытаний СИ (ГЦИ СИ); 2)принятие решения об утверждении типа СИ агентств в случае положительных результатов испытаний СИ; 3)государственную регистрацию СИ – внесение утвержденного типа СИ в Государственный реестр; 4)выдачу сертификата об утверждении, в котором подтверждается утверждение типа СИ и № его госрегистрации в Госреестре. На СИ утвержденного типа и эксплуатационные документы, сопровождающие каждый экземпляр СИ, наносится знак утверждения типа СИ установленной формы.

28.Государственный метрологический надзор на предприятиях. ГМН осуществляется: 1)выпуском, состоянием и применением средств измерений, аттестованными МВИ, эталонами, соблюдением метрологических правил и норм; 2)количеством товаров, отчуждаемых при совершении торговых операций; 3) количеством фасованных товаров в упаковках при их расфасовке и продаже. ГМН осуществляется на предприятиях в виде проверок соблюдения метрологических правил и норм в соответствии с Законом об обеспечении единства измерений и действующими НД. Проверки проводят должностные лица Ростехрегулирования – государственные инспекторы по обеспечению единства измерений РФ. Проверки бывают: 1)Плановые (периодические) – не реже одного раза в три года в соответствии с графиком, составляемым ГМС; 2) Внеплановые – по инициативе потребителей продукции, обществ защиты прав потребителей, торговых инспекций; 3)Повторные – в целях контроля за выполнением предписаний органов госнадзора, полученных предприятием после проведения предыдущей проверки. Надзор за количеством товаров, отчуждаемых при совершении торговых операций осуществляется в виде контрольной закупки. Количество отчуждаемого товара определяется в результате процедуры измерений, а стоимость фиксируется. Нарушениями метрологических правил и норм считаются: 1)отчуждение меньшего количества товара по сравнению с заявленным для продажи (обмер, обвес); 2)отчуждение меньшего количества товара, чем то, которое соответствует заплаченной цене (обсчет).