Цифровые частотомеры

В настоящее время нашли наиболее широкое распространение. Основаны на том, что для измерения частоты периодического сигнала достаточно сосчитать число его периодов за известный интервал времени. Результат измерения определяется соотношением

, . (7.4)

Схема цифрового частотомера представлена на рис. 7.3.

Формирователь изформирует импульсы с частотой. Устройство управленияУУ создает из стабильных колебаний генератора образцовой частоты ГОЧ с помощью делителя частоты ДЧ строб-импульс длительностью , открывающий ключКл. За время на счетчикСч проходит N импульсов с периодом . Обычно берутс (K = 0, 1, 2...), тогда Гц. Значение множителяучитывается положением запятой или включением соответствующей надписи (Гц, кГц, МГц и т.д.) на цифровом отсчетном устройствеЦОУ. Составляющиепогрешности:

1) Погрешность формирования образцового интервала времениопределяется в основном нестабильностью ГОЧ. Может быть уменьшена термостатированием ГОЧ до.

2) Погрешность дискретности

. (7.5)

Погрешность уменьшается с увеличением времени измерения и частоты. При измерении высоких частот погрешность мала и сравнима с. Расширение рабочего диапазона в области СВЧ ограничивается достижимым быстродействием счетчика СЧ. Поэтому для работы на частотах свыше 500 МГц1 ГГц используют гетеродинное преобразование частоты.

В современной измерительной технике измерения временных интервалов и измерения частоты сигналов фактически совместились в один вид измерений. Промышленность почти не выпускает отдельных измерителей временных интервалов (за исключением каких-то оригинальных устройств). Их функцию с успехом выполняют цифровые микропроцессорные частотомеры, представляющие собой одни из наиболее точных современных приборов.

24. Цифровые фазометры с время – импульсным преобразованием.

Фазовым сдвигом, или, что то же самое, разностью фаз , называется модуль разности аргументов двух гармонических сигналов одинаковой частоты:

,

Для измерения разности фаз, в зависимости от диапазона частот входных сигналов и требуемой точности, применяются различные устройства и методы измерений.

Наибольшее распространение нашли фазометры с время-импульсным преобразованием.

На рис. 7.4 приведена структурная схема и эпюры напряжений фазометра с измерением за один период.

Формирователь Ф и устройство управления УУ из входных сигналов создают последовательность импульсов с длительностями Т и Т, где Т — период входных сигналов, а — временной отрезок, характеризующий их разность фаз. КлючКЛ1 открывается на время Т, а ключ КЛ2 — на времяТ, пропуская на счетчики СЧ1 и СЧ2 импульсы с частотой с генератора образцовой частотыГОЧ. Счетчик СЧ1 осуществляет подсчет числа счетных импульсов , соответствующего периодуТ, а счетчик СЧ2 — числа счетных импульсов , соответствующего длительностиТ. В арифметико-логическом устройстве АЛУ осуществляется вычисление величины фазового сдвига

, (7.1)

которое отображается в цифровом отсчетном устройстве ЦОУ.

Погрешность такого фазометра обусловлена в основном погрешностями формирования временных интервалов Т и Т, нестабильностью ГОЧ, а также погрешностями дискретности кодирования интервалов Т и Т — и. Погрешность дискретности кодирования интервалаТ:

, (7.2)

где f — частота входных сигналов. Отсюда видно, что с ростом f погрешность дискретности увеличивается и для ее уменьшения необходимо увеличивать частоту ГОЧ. Недостатки такого фазометра: относительно узкий диапазон входных частот и большая погрешность измерения при наличии случайных помех и наводок в сигнале. Погрешность может достигать величины .

25. Мостовые методы измерения параметров цепей. Виды мостов. Их особенности. Области применения.

Мостовой метод нашел самое широкое применение. Мостовые схемы обладают большой точностью, высокой чувствительностью, широким диапазоном измеряемых значений, возможностью создания как приборов с ручным уравновешиванием, так и цифровых автоматических приборов.

На рисунке 10.1 представлена схема самого распространенного одинарного моста, состоящего из четырех сопротивлений (плечи моста).

В одну диагональ моста подается напряжение питания (диагональ питания), в другую диагональ (измерительную) включен индикатор И баланса моста (или равновесия моста). Под равновесием моста понимается эквипотенциальность точек «а» и «б» в измерительной диагонали, т.е. при равновесии моста измеряемое индикатором напряжение равно нулю. Условие баланса моста в комплексном виде представляется равенством произведений противоположных плеч

(10.2)

Суть измерений параметров цепей мостовым методом заключается в том, что если в одно из плеч, например , включить неизвестное сопротивление, то, обеспечив подбором образцовых элементов в других плечах состояние равновесия моста, неизвестное сопротивление можно определить из (13.20) по формуле:

Если (i = 1,2,3,..), то условие равновесия будет иметь вид двух уравнений

(10.3)

Отсюда следует, что для обеспечения баланса моста требуется введение в мост не менее двух регулируемых образцовых элементов (один для балансировки амплитудных соотношений, другой — для фазовых соотношений). Одновременно регулировать оба элемента не удается, и мост балансируют методом последовательных приближений (итераций) — до минимальных показаний индикатора. Вначале регулируют один элемент, потом другой, затем опять первый и т.д. до состояния равновесия.

В качестве регулируемых элементов используют образцовые резисторы и конденсаторы. Катушки с регулируемой индуктивностью из-за сложности конструкции используются редко.

Основными причинами возникновения погрешности мостовых измерителей являются: погрешности параметров образцовых элементов моста — неточность и нестабильность их номиналов; погрешность за счет неточности балансировки моста — определяется в основном чувствительностью моста; погрешность за счет паразитных параметров (R, L, C) — растет с ростом рабочей частоты; неточность отсчета по шкалам.

Более высокие технические характеристики позволяют получить двойной (шестиплечий) мост (улучшенная сходимость, меньшие погрешности при измерении малых сопротивлений), а также Т-образный и трансформаторный мосты (увеличенные рабочие частоты — до десятков и сотен МГц) [Л2, Л8].

26. Цифровые измерители параметров цепей (с предварительным преобразованием параметра в напряжения, с время импульсным преобразованием, с применением метода амперметра – вольтметра).

При создании цифровых автоматических приборов для измерения параметров цепей широко используются методы, связанные с преобразованием измеряемого параметра в напряжение или ток, интервал времени или частоту, а также методы на основе мостовых и компенсационных схем.

Очень часто в основу метода измерения положен апериодический процесс, возникающий при подключении заряженного конденсатора или катушки с током к образцовому резистору. Наибольшее распространение при этом нашли время-импульсное и частотно-импульсное преобразования (иначе метод дискретного счета).

В методе время-импульсного преобразования измеряемая величина, например , преобразуется в интервал времени, который затем кодируется, т.е. превращается в число импульсовN (). Структурная схема такого измерителя приведена на рисунке 10.2

Перед началом измерения переключатель П устройством управления УУ установлен в положение 1, и емкость заряжена до напряжения. В начале измерения УУ вырабатывает импульс «старт», которым переводит триггер Тг в единичное состояние и одновременно переключает переключатель П в положение 2 (рис. 10.2).

Рис. 10.2 — Время-импульсный измеритель емкости

Емкость начинает разряжаться через образцовое сопротивлениепо экспоненциальному закону

, (10.5)

где — постоянная времени разряда. Через интервал временинапряжение при­мет значение

. При равенстве , снимаемого с делителя напряжения ДН и, схема сравнения СУ вырабатывает импульс «стоп», опрокидывающий триггер Тг в нулевое состояние. В результате на выходе Тг формируется импульс, длительность которого равна

.

Ключ Кл открывается на время , пропуская на счетчик СЧ пачку высокостабильных счетных импульсов с периодом, вырабатываемых генератором образцовой частоты ГОЧ. Счетчик подсчитывает число импульсов

. (10.6)

Результат измерения отображается на цифровом отсчетном устройстве ЦОУ. При наличии образцового конденсатора возможно измерение сопротивления резистора, а при соответствующем включении возможно измерение и.

Погрешности измерения определяются в основном неточностью и нестабильностью образцовых элементов, коэффициента деления делителя напряжения, погрешностью срабатывания сравнивающего устройства, нестабильностью частоты ГОЧ, погрешностью дискретности и составляет обычно 0,10,2 %. Дляизмерения добротности существуют цифровые куметры, которые используют подсчет числа периодов затухающих колебаний в контуре ударного возбуждения [Л2, Л8].

В методе частотно-импульного преобразования измеряемый параметр преобразуется сначала в частотуf, которая, в свою очередь, превращается в число импульсов N (т.е. →f →N). Структурная схема такого измерителя состоит из преобразователя параметра цепи в частоту (существует достаточно большое количество различных схем) и частотомера, обычно цифрового, проградуированного в значениях измеряемого параметра [Л8].

Метод амперметра-вольтметра является косвенным методом и сводится к расчету измеряемого параметра цепи по закону Ома по результатам измерения тока и напряжения в цепи. Широко применяется в силу своей простоты для измерений активных сопротивлений, емкостей и индуктивностей.

В общем виде измеренное значение:

, (10.1)

где и— показания вольтметра и амперметра соответственно. К достоинствам метода можно отнести возможность измерения параметров компонентов при величине тока, соответствующей току в реальной цепи. Особенно это важно для элементов, параметры которых зависят от величины тока, протекающего через них. Недостатками метода являются ограниченные диапазоны измеряемых параметров, сравнительно невысокая точность и возможность применения лишь на низких частотах.

27. Панорамные измерители амплитудно – частотных характеристик цепей.

Для наблюдения формы АЧХ применяются панорамные измерители. Упрощенная структурная схема такого измерителя приведена на рисунке 10.6.

Рис. 10.4 — Измеритель АЧХ

Измерители АЧХ обычно снимают зависимость амплитуды напряжения на выходе устройства от изменяющейся частоты при постоянной амплитуде синусоидального напряжения на входе.

Генератор развертки ГР вырабатывает линейно изменяющееся во времени напряжение, воздействующее одновременно на систему горизонтального отклонения электронно-лучевой трубки ЭЛТ и на генератор качающейся частоты ГКЧ. Частота последнего изменяется по линейному закону. Напряжение ГКЧ через усилитель У и аттенюатор АТТ поступает на исследуемую цепь ИЦ, амплитуда выходного напряжения которой определяется ее частотной характеристикой. Система автоматической регулировки амплитуды АРА поддерживает выходное напряжение ГКЧ, а следовательно, и входное напряжение ИЦ на постоянном уровне.

Выходное напряжение цепи после детектирования детектором Д и усиления усилителем вертикального отклонения УВО поступает на ЭЛТ. В результате на экране появляется осциллограмма, представляющая АЧХ четырехполюсника. Для повышения точности отсчета по оси частот (горизонтальной оси) предусмотрен высокостабильный генератор частотных меток ГМ. Напряжение меток подается на ЭЛТ и образует высокоточную частотную шкалу на экране прибора.

В приборе возможны регулировки центральной частоты ГКЧ, полосы обзора (изменение девиации частоты ГКЧ), уровня напряжения (аттенюатором), подаваемого на выходной разъем.

Приборы комплектуются выносными и встроенными детекторными головками различного назначения. Позволяют производить отсчет в линейном либо в логарифмическом масштабах, работают в диапазоне от десятков Гц до нескольких ГГц.

28. Измерение мощности сигналов (в том числе СВЧ).

К измерению мощности в практике электрорадиоизмерений прибегают во всем диапазоне используемых в радиотехнике частот — от постоянного тока до СВЧ. Измеряемые уровни мощности лежат при этом в очень широких пределах — от доВт.

Мощность можно измерять косвенными методами (измерения с последующим расчётом)либо непосредственно с использованием ваттметров.

На низких частотах при прямых измерениях мощности обычно используют преобразование измеряемой мощности в пропорциональную ей другую ФВ. Например, в вольтметровых ваттметрах мощность преобразуется в переменное напряжение, в квадратурных ваттметрах — в величину постоянного напряжения, в ваттметрах с преобразователем Холла — в ЭДС Холла и т.д. [Л2, Л4].

При измерении мощности на высоких и сверхвысоких частотах (СВЧ) важную роль играет согласование линии передачи сигнала. При рассогласовании часть падающей мощности отражается от нагрузки, и возникают две измерительные задачи: измерение поглощаемой нагрузкой мощности и измерение проходящей по линии передачи мощности.

Измерение поглощаемой мощности производят калориметрическим, термоэлектрическим, терморезистивным методами.

Калориметрические ваттметры. Входной преобразующий калориметр представляет собой согласованную нагрузку, поглощающую СВЧ-энергию, а выделяющаяся теплота нагревает некоторое рабочее тело. Измеряя температуру этого рабочего тела, можно определить мощность.

Термоэлектрические ваттметры. Основаны на измерении термоЭДС термопары (батареи термопар), горячий спай которых нагревается поглощаемой мощностью СВЧ. В таких приборах применяются специальные термопары высокой чувствительности. Такие ваттметры предназначены для измерения малых мощностей (от 1 мкВт) с погрешностью в единицы процентов.

Терморезистивные ваттметры. Основаны на изменении сопротивления терморезистора под действием теплоты, вызванной энергией СВЧ. О поглощаемой мощности судят по изменению сопротивления терморезистора (болометр или термистор), величину которого измеряют обычно с помощью мостов постоянного тока.

Измерение проходящей мощности

осуществляют с помощью метода ответвления, термоэлектрического метода, пондеромоторного метода. В последние годы начали использовать эффект Холла и эффект так называемых горячих носителей тока в полупроводниках.

Термоэлектрические ваттметры проходящей мощности (метод зонда). Используют полупроводниковые термопары в виде стержня. Термопару располагают в отверстии широкой стенки прямоугольного волновода так, что торцевая поверхность стержня с горячим спаем располагается заподлицо с внутренней поверхностью волновода. Нагрев горячего спая токами СВЧ приводит к появлению термоЭДС, по величине которой измеряют проходящую мощность.

29. Измерение коэффициента гармоник сигнала.

Гармонические колебания являются одним из основных видов сигналов, применяемых в радиоизмерениях и электрических измерениях переменных напряжений низкой частоты. Передача размера единицы переменного напряжения или мощности высокочастотных колебаний основана на синусоидальных напряжениях с дальнейшей экстраполяцией результатов на сигналы другой формы. Это связано с некоторыми свойствами, присущими только гармоническим колебаниям. Во-первых, при прохождении через линейные системы изменяется только амплитуда и фаза таких колебаний, но не изменяется их частота и не появляются другие частотные составляющие. Во-вторых, тригонометрические функции являются базисом, по которому любую функцию можно представить в виде суммы простейших гармонических колебаний (разложение в ряд Фурье). Кроме этого, можно отметить, что многие физические процессы математически описываются также с применением тригонометрических функций. Такое распространение синусоидальных колебаний привело к появлению специального вида измерений, заключающихся в определении отличий формы реального сигнала от “идеальной” синусоиды. Данные измерения можно проводить как с помощью специальных средств измерений (измерители нелинейных искажений ИНИ, группа “С6” по российской классификации), так и с помощью анализаторов спектра, которые относятся к средствам измерений общего назначения. Результат измерений принято выражать в виде коэффициента гармоник (нелинейных искажений), который определяется по следующей формуле:

, где Ui - действующее значение напряжения соответствующей гармоники сигнала

Наибольшее распространение определение значения К_г получило на низких частотах (диапазон частот от 20 Гц до 200 кГц), где данная величина является одним из важных параметров сигнала. В России измерения коэффициента гармоник регламентируются различными нормативными документами, в том числе государственной поверочной схемой, и обеспечиваются наличием государственного эталона коэффициента гармоник. Принципы построения как эталона, так и нижестоящих по поверочной схеме средств измерений основаны на представлении сигналов в частотной области. При этом либо воспроизводится сигнал с нормируемым значением коэффициента гармоник путем сложения сигнала основной гармоники и сигналов высших гармоник с известным отношением напряжений между ними, либо для определения коэффициента гармоник в неизвестном сигнале измеряются напряжения отдельных спектральных составляющих с помощью селективных вольтметров.

30. Параметрические датчики. Виды, достоинства, недостатки, области применения.

Параметрические датчики (датчики-модуляторы) входную величину X преобразуют в изменение какого-либо электрического параметра (R, L или C) датчика. Передать на расстояние изменение перечисленных параметров датчика без энергонесущего сигнала (напряжения или тока) невозможно. Выявить изменение соответствующего параметра датчика только и можно по реакции датчика на ток или напряжение, поскольку перечисленные параметры и характеризуют эту реакцию. Поэтому параметрические датчики требуют применения специальных измерительных цепей с питанием постоянным или переменным током.

31. Генераторные датчики. Виды, достоинства, недостатки, области применения.

Генераторные датчики осуществляют непосредственное преобразование входной величины в электрический сигнал. Генераторные датчики осуществляют непосредственное преобразование входной величины X в электрический сигнал. Такие датчики преобразуют энергию источника входной (измеряемой) величины сразу в электрический сигнал, т.е. они являются как бы генераторами электроэнергии (откуда и название таких датчиков - они генерируют электрический сигнал).

 

Дополнительные источники электроэнергии для работы таких датчиков принципиально не требуются (тем не менее дополнительная электроэнергия может потребоваться для усиления выходного сигнала датчика, его преобразования в другие виды сигналов и других целей). Генераторными являются термоэлектрические, пьезоэлектрические, индукционные, фотоэлектрические и многие другие типы датчиков.

32. Автоматизация измерений: микропроцессорные СИ, информационно – измерительные системы.

Частичная автоматизация позволяет усовершенствовать средство измерения — производит замену косвенных измерений прямыми, осуществляет режимы самодиагностики и автокалибровки, улучшает метрологические характеристики прибора, упрощает и облегчает управление прибором, обеспечивает многофункциональность приборов и т.д., но требует обязательного участия оператора в процессе измерений.

Полная автоматизация позволяет проводить измерения и обрабатывать их результаты без участия оператора.

В основе автоматизации СИ лежит применение микропроцессоров — программно-управляемых устройств, предназначенных для обработки данных и управления.

Широко применяемыми представителями автоматизированных СИ являются автономные микропроцессорные цифровые приборы для измерения определенных физических величин, содержащие, как правило, микропроцессорный модуль, работающий по жесткой программе. Необходимые программы управления измерениями и обработки их результатов хранятся в ПЗУ, и оператор с помощью клавиатуры вызывает их по мере необходимости.

Микропроцессор выполняет самодиагностику прибора, подготовку к измерениям, сервисные функции при измерениях и вычислительные функции при обработке результатов. При диагностике и подготовке к измерениям определяется работоспособность прибора, производится автоматическая установка нуля, может определяться уровень внутренних шумов и т.д.

Вычислительные функции заключаются в выполнении различных математических операций с результатами измерений: умножения и деления на константу, сложения и вычисления констант

Микропроцессорные СИ облегчают оператору работу с приборами, повышают точность измерений, сокращают парк приборов, необходимых для измерений.

Измерительная информационная система (ИИС) — это совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, ее преобразования, обработки с целью представления потребителю. ИИС представляют собой СИ с полной автоматизацией (автоматические СИ), применяются в основном в научных исследованиях, контроле сложных технических изделий и систем, управлении технологическими процессами.

По функциональному назначению ИИС подразделяются:

• на измерительные системы (ИС);

• системы автоматического контроля (САК);

• системы технической диагностики (СТД);

• системы распознавания (идентификации) образов (СРО);

• измерительно-вычислительные комплексы (ИВК);

• компьютерно-измерительные системы (КИС) — виртуальные приборы.

По организации алгоритма функционирования различают следующие виды ИИС:

• с жестким алгоритмом

- программируемые

- адаптивные

- интеллектуальные

По числу измерительных каналов ИИС подразделяются на одно-, двух- и многоканальные (многомерные).

Назначение ИИС — это оптимальное (в соответствии с выбранными критериями) ведение измерительного процесса и обеспечение сложных систем (в том числе других ИИС) достоверной информацией. То есть ИИС должны обладать технической, информационной и метрологической совместимостью. Для обеспечения совместимости разработаны и введены в обращение соответствующие нормативные документы (стандарты), определяющие общие технические требования к составу и структуре конкретной ИИС. Для успешного функционирования ИИС необходимо математическое, программное, техническое, информационное и организационное обеспечение системы. И всю эту систему в целом охватывает метрологическое обеспечение.

33. Метрологическое обеспечение измерений (МО). Метрологические службы государственных органов управления и юридических лиц. Состав, задачи, полномочия служб.

Метрологическое обеспечение измерений (МО) — деятельность метрологических и других служб, направленная на создание в стране необходимых эталонов, образцовых и рабочих СИ, разработку и установление метрологических правил и норм, выполнение других метрологических работ, необходимых для обеспечения единства и требуемой точности измерений на рабочем месте.

Научная основа МО — это наука метрология, наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Техническую основу МО составляют: система государственных эталонов единиц ФВ; система передачи размеров единиц ФВ от эталонов всем СИ; система государственных испытаний СИ, обеспечивающая единообразие СИ при разработке и выпуске их в обращение; система поверки и калибровки СИ; система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов; система стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов.

Правовую основу МО составляет Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ), представляющая собой комплекс законов РФ и нормативных документов, устанавливающих стандартные, взаимоувязанные правила, положения, требования, определяющие организацию и методику проведения работ по оценке результатов и точности измерений.

Организационная основа МО — это иерархически построенная совокупность государственных органов исполнительной власти, государственных научных метрологических институтов (ГНМИ), государственных региональных центров метрологии (ГРЦМ), метрологических служб предприятий и организаций. В законе «Об обеспечении единства измерений» даётся следующее определение метрологической службы: метрологическая служба — организующее, выполняющее работы и (или) оказывающее услуги по обеспечению единства измерений структурное подразделение органа исполнительной власти, юридического лица или индивидуальный предприниматель.

Метрологические службы государственных органов управления (министерства, ведомства) и юридических лиц (предприятия, организации) создаются с целью выполнения работ по обеспечению единства и требуемой точности измерений, проведения метрологического надзора (Мн). Осуществляют они свою деятельность на основе закона «Об обеспечении единства измерений» в которых определены основные цели, задачи, состав, права и обязанности метрологических служб.

Метрологическая служба госоргана управления образуется приказом руководителя органа управления и может включать в себя:

• структурные подразделения (службу) главного метролога в центральном аппарате органа управления;

• головные и базовые организации (службы) в отраслях и подотраслях. Обычно это ведущие НИИ, предприятия, разрабатывающие техническую политику в области метрологии в отрасли или подотрасли;

• метрологические службы предприятий, объединений, организаций и т.д

Положение о службе утверждается руководителем госоргана управления. В положении приводится информация об органе управления, состав, права и обязанности службы, вплоть до их детального распределения.

В функции метрологической службы входит руководство всеми видами метрологических работ по обеспечению единства измерений и требуемой точности в отрасли; внедрение современных методов и средств измерений; участие в проведении испытаний СИ, МВИ, разрабатываемых в отрасли или по её заказам; работы по подготовке, переподготовке и повышению квалификации кадров; проведение МН в отрасли и т.д.

Состав, права и обязанности метрологической службы подробно расписываются в «Положении о метрологической службе», утверждаемом руководителем предприятия.

В функции метрологической службы юридических лиц входит разработка, организация и проведение всех работ по повышению эффективности МО на предприятии; разработка и внедрение локальных поверочных схем, организация своевременной поверки или калибровки СИ; организация ремонта СИ; повышение квалификации кадров, связанных с выполнением измерений, и т.д.

34. Основные положения закона РФ «Об обеспечении единства измерений» Сферы деятельности, в которых применяется государственное регулирование обеспечения единства измерений (ГРОЕИ).

Закон устанавливает правовые основы обеспечения единства измерений в РФ, регулирует отношения, возникающие при выполнении измерений, установлении и соблюдении требований к измерениям, единицам величин, эталонам, средствам измерений, применении СИ, методик измерений, а также при осуществлении деятельности по обеспечению единства измерений, и направлен на защиту прав и законных интересов граждан, общества и государства от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений, на получение объективных, достоверных и сопоставимых результатов измерений. Закон определяет основные метрологические понятия, термины и определения; требования к измерениям, единицам ФВ, эталонам, стандартным образцам, средствам измерений; формы государственного регулирования в области обеспечения единства измерений; организационные основы обеспечения единства измерений; финансирование деятельности по обеспечению единства измерений.

В законе выделена сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений (СГРОЕИ), в которой к измерениям предъявляются обязательные требования.

Это измерения в следующих областях:

• здравоохранение, ветеринария, охрана окружающей среды, обеспечение безопасности труда;

• производственный контроль требований промышленной безопасности;

• торговля и товарообменные операции, выполнение работ по фасовке товаров;

• государственные учётные операции;

• услуги почтовой связи и учет объема оказанных услуг электросвязи;

• обеспечение обороны и безопасности государства;

• геодезические и картографические работы;

• гидрометеорологические работы;

• банковские, налоговые и таможенные операции;

• работы по оценке соответствия промышленной продукции обязательным требованиям;

• проведение официальных спортивных соревнований, обеспечение подготовки спортсменов высокого класса;

• измерения, проводимые по поручению органов суда, прокуратуры, государственных органов власти;

• осуществление мероприятий государственного контроля (надзора);

• измерения, предусмотренные законодательством РФ о техническом регулировании.

35. Формы государственного регулирования обеспечения единства измерений (ГРОЕИ). И их краткая характеристика.

ГРОЕИ осуществляется в следующих формах: утверждение типа СИ, поверка СИ, метрологическая экспертиза, государственный метрологический надзор, аттестация методик (методов) измерений, аккредитация юридических лиц и предпринимателей на выполнение работ в области обеспечения единства измерений [Л7].

Утверждение типа СИ проводится в целях обеспечения единства измерений и постановки на производство и выпуск в обращение СИ, соответствующих требованиям нормативных документов.

Поверка СИ осуществляется аккредитованными на то органами в соответствии с правилами ПР 50.2.006-94 «Поверка СИ. Организация и порядок проведения».

В отличие от утверждения типа, в котором участвует только типовой представитель СИ, поверке подлежит каждый экземпляр СИ. При положительном результате поверки средство измерений допускается к эксплуатации в сфере ГРОЕИ.

Метрологическая экспертиза — анализ и оценка правильности установления и соблюдения метрологических требований применительно к объекту, подвергаемому экспертизе. Может проводиться в обязательном или добровольном порядке.

Государственный метрологический надзор (ГМН) — контрольная деятельность в сфере ГРОЕИ, осуществляемая органами государственной власти и заключающаяся в систематической проверке соблюдения установленных обязательных требований, а также в применении законодательных мер за их нарушение.

Аттестация методик (методов) измерений — это исследование и подтверждение соответствия методик установленным метрологическим требованиям к измерениям.

36. Система передачи размеров единиц ФВ рабочим СИ. Эталоны, поверочные схемы.

Система хранения, воспроизведения единиц ФВ и передачи их размеров рабочим СИ с требуемой точностью, использующая специальные технические, нормативные и организационные средства. Технические средства системы — это специальные средства измерения, применяемые для поверки СИ. По метрологическому назначению все СИ делятся на рабочие СИ и образцовые СИ. Рабочие СИ применяют для проведения технических измерений в производстве, науке, быту и т.д. Они не связаны с процессом передачи размера единицы ФВ от одного СИ к другому. Образцовые СИ предназначены для проведения метрологических измерений, т.е. для передачи единиц ФВ от одного СИ к другому. Это эталоны, поверочные установки и вспомогательные средства, используемые при проведении поверки. Наличие больших количеств СИ, измеряющих одну и ту же ФВ с различной точностью, в различных условиях, не позволяет передавать им размер единицы ФВ от одного источника (эталона), воспроизводящего эту единицу с наивысшей точностью. Поэтому создаются иерархические системы технических средств поверки, которые последовательно, в определённом порядке передают размер единицы ФВ всем СИ.

Эталон единицы величины — техническое средство, предназначенное для воспроизведения, хранения, передачи единиц величины.

Эталон официально утверждается в установленном порядке. Эталоны подразделяются на первичные и вторичные.

Первичные эталоны воспроизводят и хранят единицы ФВ и передают их размеры с наивысшей точностью, достижимой в этой области измерений. Высшим звеном в метрологической цепи эталонов являются государственные первичные эталоны — первичные и специальные эталоны единиц величин, утверждаемые в установленном порядке и применяемые в качестве исходных на территории РФ.

По своему составу эталоны могут быть одиночные и групповые. Одиночные эталоны представляют собой один прибор или установку (меру). Групповой эталон состоит из нескольких одиночных мер, воспроизводящих размер единицы величины в виде арифметического среднего значений каждой меры. В стране используется около 150 первичных и более 600 вторичных эталонов.

Эталоны единиц величин, находящиеся в федеральной собственности, называются государственными эталонами.

Поверочная схема — это специальный нормативный документ, устанавливающий средства, методы и точность передачи размеров единиц ФВ от эталона рабочим СИ.

Поверочная схема устанавливает многоступенчатый (иерархический) порядок передачи размеров единицы от государственного первичного эталона всем рабочим СИ данной ФВ с помощью вторичных и рабочих эталонов. Передача размера на каждой ступени сопровождается потерей точности, однако многоступенчатость позволяет сохранить эталоны и передавать размер единицы всем СИ.

Важным показателем процесса передачи размера единицы ФВ является достоверность результата, которая определяется оптимальным соотношением погрешностей поверяемогои образцовогоСИ.

37. Поверка и калибровка СИ.

Поверка СИ — совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия СИ метрологическим требованиям.

Калибровка СИ — совокупность операций, выполняемых в целях определения действительных значений метрологических характеристик СИ.

Эти понятия по сути своей очень близки, т.к. и при поверке, и при калибровке определяются метрологические характеристики СИ, причём часто по одной и той же методике. Но существуют и различия:

• в сферах ГРОЕИ могут применяться только поверенные СИ, а калиброванные не могут;

• поверке могут подвергаться только СИ утверждённого типа, внесённые в Государственный реестр средств измерений, а калибровке — любые, в том числе нестандартизованные и изготовленные в одном экземпляре;

• при поверке проверяется соответствие СИ своему типу, тогда как при калибровке определяются действительные метрологические характеристики, которые прибор имеет на момент калибровки.

Фактическая суть поверки СИ заключается в нахождении метрологических характеристик и установлении его пригодности к применению в соответствии с технической документацией на прибор. Понятие «поверка» можно рассматривать как с метрологической точки зрения — это процесс установления метрологических характеристик СИ, так и с правовой точки зрения — это вид метрологического контроля за СИ, при котором периодически, через установленный интервал времени (межповерочный интервал) осуществляется правовой акт, устанавливающий соответствие (или несоответствие) данного СИ утвержденному типу.

Результат поверки — установление пригодности или непригодности СИ к применению. СИ пригодно — на прибор или техническую документацию на него наносится оттиск поверительного клейма или (и) выдаётся «Свидетельство о поверке». СИ непригодно — свидетельство и поверительное клеймо аннулируются и выписывается «Извещение о непригодности» или делается соответствующая запись в технической документации.

Различают следующие виды поверок СИ: первичная, периодическая, внеочередная, инспекционная и экспертная.

Поверка носит обязательный характер.

В соответствии с законом «Об обеспечении единства измерений» те СИ, которые не применяются в сферах ГРОЕИ, могут калиброваться при ввозе из-за границы, при эксплуатации, продаже или прокате.

Калибровка — это добровольная операция, осуществляется по желанию владельца прибора с целью получения достоверных результатов измерений, что влияет на качество продукции, её конкурентоспособность.

Калибровка может проводиться юридическим лицом или предпринимателем, которые в добровольном порядке аккредитованы в области обеспечения единства измерений. Обязательным условием является то, что калибровка производится с использованием эталонов, прослеживаемых к государственным первичным эталонам

Результаты калибровки удостоверяются калибровочным знаком (клеймом), наносимым на СИ, или сертификатом о калибровке, а также записью в эксплуатационных документах.

38. Правовые основы стандартизации в РФ. Основные положения закона «О техническом регулировании».

Техническое регулирование — деятельность по установлению обязательных требований, добровольных правил, общих принципов, характеристик в отношении продукции, процессов (методов) производства, эксплуатации и утилизации, работ или услуг, оценки соответствия, а также по контролю за соблюдением обязательных требований. Правовой основой технического регулирования являются Федеральный закон «О техническом регулировании в Российской Федерации (РФ).

В законе приводятся следующие основные положения технического регулирования:

• даны основные термины и определения в области технического регулирования;

• описаны технические регламенты, их цели, виды, содержание, применение, порядок разработки и принятия, изменения и отмены технических регламентов;

• разработаны вопросы стандартизации, цели и принципы стандартизации, виды нормативных документов по стандартизации, функции национального органа по стандартизации (Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии — Росгостехрегулирование) и т.д.;

• рассмотрены вопросы обязательного и добровольного подтверждения соответствия, вопросы аккредитации органов по сертификации и испытательных лабораторий;

• описаны основы государственного контроля и надзора требований технических регламентов;

• прописаны ответственность и процедуры, применяемые в случаях несоответствия продукции, работ и услуг требованиям технических регламентов;

• даны правила официальной информации о технических регламентах и документах по стандартизации, правила финансирования в области технического регулирования.

39. Технические регламенты (ТР). Их содержание применение, порядок разработки и применение ТР.

Технический регламент (ТР) — федеральный закон, или постановление Правительства РФ, или указ Президента РФ, устанавливающий обязательные для применения и соблюдения требования к объектам технического регулирования (продукции, в том числе к зданиям и сооружениям, процессам и методам производства, эксплуатации и утилизации), а также устанавливающий в случае необходимости процедуры оценки соответствия обязательным требованиям и (или) требования к терминологии, упаковке, конструкции, способу исполнения, маркировке или этикетированию, если это необходимо для достижения целей принятия технических регламентов.

Целью принятия технических регламентов является обеспечение защиты жизни, здоровья физических лиц, в том числе их отдельных категорий, имущества физических или юридических лиц, государственного или муниципального имущества; охраны окружающей среды, в том числе жизни и здоровья животных или растений. Принятие технических регламентов в иных целях не допускается.

Общий технический регламент содержит требования, обязательные для применения и соблюдения в отношении любых видов выпускаемой продукции. Специальный технический регламент содержит требования, учитывающие технологические и иные особенности отдельных видов деятельности или продукции. Технические регламенты устанавливают минимально необходимые требования, обеспечивающие: безопасность излучений, биологическую безопасность, взрывобезопасность, механическую безопасность, пожарную безопасность и тд. Порядок разработки, принятия, изменения и отмены технических регламентов. Технический регламент может быть принят следующими способами: международным договором РФ, ратифицированным в установленном порядке; федеральным законом; Постановлением Правительства; Указом Президента РФ.

Разработчиком технического регламента может быть любое лицо. Разработчик обязан обеспечить доступность проекта регламента всем заинтересованным сторонам. Разработчик учитывает замечания при доработке проекта регламента. Срок обсуждения проекта не может быть меньше 3-х месяцев. По окончании обсуждения разработчик публикует уведомление об этом и передает проект регламента в экспертную комиссию. Далее проект регламента вносится на рассмотрение Государственной Думы Федерального Собрания, которая принимает соответствующий федеральный закон в соответствии с регламентом работы Думы, либо направляется на рассмотрение Правительства РФ, которое принимает соответствующее постановление.В случае отклонения проект технического регламента проходит процедуру доработки.

40. Цели, принципы, объекты, уровни стандартизации.

Стандартизация — это деятельность, направленная на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области посредством установления положений для всеобщего и многократного использования в отношении реально существующих или потенциальных задач. Фактически это разработка и принятие как обязательных для выполнения, так и рекомендуемых требований, правил, норм и характеристик, обеспечивающих должное качество товаров и услуг, безопасность и комфортность труда.

Стандартизация выполняет различные функции в обществе.

Экономическая функция проявляет себя через активное влияние стандартизации на все составляющие производства, обеспечивая оптимальность общественных затрат на создание и потребление продукции и услуг.

Информационная функция проявляет себя через создание нормативных документов, классификаторов, каталогов продукции и др., являющихся носителями ценной технической и экономической информации.

Социальная функция выражается через требования нормативных документов в области здравоохранения, санитарно-гигиенических правил, безопасности, экологичности товаров и услуг.

Коммуникативная функция выражается через улучшение взаимопонимания в обществе путем обмена информацией с помощью стандартизированных терминов, единых правил оформления документации и т.д.

Объектом (предметом) стандартизации является продукция, процесс или услуга, для которой разрабатываются и устанавливаются нормативные документы, содержащие определенные требования, характеристики, правила.

Уровень стандартизации различается по составу участников принимаемого стандарта (по территориальному охвату). Различают международную, региональную, национальную и административно-территориальную стандартизации.

Международная стандартизация — совместная деятельность соответствующих органов, открытая для любой страны мира.

Региональная стандартизация — деятельность, в которой участвуют органы государств какого-либо одного географического, политического или экономического региона мира.

Национальная стандартизация — стандартизация в конкретном государстве.

В свою очередь, национальная стандартизация осуществляется на разных подуровнях — на государственном, отраслевом, на уровне отдельных предприятий, фирм.

Административно-территориальная (местная) — стандартизация, которая проводится в отдельной административно-территориальной единице (область, край, провинция, земля и т.д.).

Стандартизация осуществляется в целях: повышения уровня безопасности жизни, здоровья граждан, а также жизни и здоровья животных и растений, сохранности имущества физических или юридических лиц, государственного или муниципального имущества, окружающей среды, в том числе для содействия выполнению требований технических регламентов; стимулирования научно-технического прогресса; повышения конкурентоспособности продукции, работ и услуг; экономии и рационального использования ресурсов; технической и информационной совместимости; сопоставимости результатов измерений и испытаний; взаимозаменяемости продукции.

Принципы стандартизации: добровольность применения стандартов; максимальный учет при разработке стандартов интересов всех заинтересованных лиц; использование международных стандартов как основы для подготовки национальных стандартов; недопустимость создания препятствий для производства и оборота продукции, работ и услуг в большей степени, чем это минимально необходимо; стандарты должны основываться на требованиях к характеристикам потребительских свойств и (или) эксплуатационным характеристикам продукции, а не на требованиях к ее конструктивным или описательным характеристикам; недопустимость установления в стандартах требований, противоречащих требованиям технических регламентов; обеспечение условий для единообразного применения стандартов.

41. Виды и методы стандартизации.

Для обеспечения высокой эффективности необходимо соблюдать определенные правила проведения стандартизации: научный и системный подходы, целенаправленность и технико-экономическую целесообразность, прогрессивность и оптимальность стандартов, взаимную их увязку, комплексность стандартизации.

Различают следующие виды стандартизации:

стандартизация по достигнутому уровню устанавливает требования, фиксирующие уже достигнутый уровень производства продукции.

• комплексная стандартизация — это целенаправленное и планомерное установление требований не только к продукции в целом, но и к ее составляющим элементам. Заключается в введении комплекса взаимоувязанных стандартов на изделия, их составные части, материалы, технологию изготовления, маркировку, упаковку, транспортировку и хранение, эксплуатацию и ремонт.

Основными методами стандартизации являются метод предпочтительных чисел, методы симплификации, типизации, агрегатирования и унификации.

Метод предпочтительных чисел является теоретической базой современной стандартизации. Решение задач рационального выбора номенклатуры изделий одного назначения, установление градаций количественных значений параметров изделий и пр. основываются на использовании рядов предпочтительных чисел, построенных по определенным математическим правилам. Примером таких рядов могут служить ряды номинальных значений сопротивлений резисторов, емкостей конденсаторов и пр.

Метод симплификации (ограничения) заключается в простом сокращении при производстве изделия марок материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий и прочего до количества, технически и экономически целесообразного, достаточного для выпуска изделия с требуемым качеством. Симплификация приводит к упрощению производства, материально-технического снабжения, представляет собой простейший метод стандартизации.

Метод типизации (метод базовых конструкций) заключается в разработке и установлении типовых решений (конструктивных, технологических, организационных и др.) на основе наиболее прогрессивных методов работы.

Метод агрегатирования — метод создания нового оборудования, приборов и пр. путем компоновки изделия из ограниченного набора стандартных взаимозаменяемых унифицированных узлов и агрегатов, многократно используемых при создании различных изделий.

Метод унификации — выбор оптимального числа разновидностей продукции, процессов и услуг, значений их параметров и размеров. Возможны:

• частичная унификация — унификация производится только среди части изделий из всего их многообразия;

• комплексная унификация — проводится среди всех изделий тождественного функционального назначения, возможна замена всех изделий либо одним типовым унифицированным решением, либо несколькими типовыми решениями — унифицированным рядом изделий;

• опережающая унификация — проведение специальных работ по созданию унифицированных изделий, обеспечивающих выполнение большинства функций изделий этого класса и исключающих создание изделий аналогичного назначения.

Следует иметь в виду, что к одним и тем же объектам могут применяться указанные методы стандартизации по отдельности либо в любой совокупности. Результатом в любом случае должно быть сокращение номенклатуры изделий или создание более качественного изделия с максимальной технико-экономической эффективностью.

42. Государственная система стандартизации (ГСС). Научная и организационная основа ГСС.

Государственная система стандартизации (ГСС) представляет собой комплекс взаимоувязанных основополагающих национальных стандартов и общероссийских классификаторов технико-экономической и социальной информации, которые определяют основные стороны и направления практической стандартизации в масштабах страны.

Работы по стандартизации в РФ осуществляются специальными органами и службами, составляющими организационную основу ГСС. Система организаций по стандартизации носит иерархический характер. Во главе системы стоит национальный орган РФ по стандартизации — Федеральное Агентство Российской Федерации по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулирование). В систему, кроме того, входят: технические комитеты по стандартизации; подразделения стандартизации федеральных министерств и ведомств; территориальные органы (центры) стандартизации и метрологии; подразделения стандартизации (отделы, бюро, группы), создаваемые субъектами хозяйственной деятельности.

43. Нормативные документы по стандартизации.

К документам в области стандартизации, используемым на территории Российской Федерации, относятся: 1 национальные стандарты; 2 правила стандартизации, нормы и рекомендации в области стандартизации; 3 общероссийские классификаторы технико-экономической и социальной информации; 4 стандарты организаций; своды правил; 5 международные стандарты и их своды правил, региональные стандарты и их своды правил, зарегистрированные в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов; 6 заверенные переводы на русский язык международных стандартов, региональных стандартов, региональных сводов правил, стандартов иностранных государств и сводов правил иностранных государств, принятые на учет национальным органом Российской Федерации по стандартизации; 7 предварительные национальные стандарты. Национальные стандарты и общероссийские классификаторы, а также информация об их разработке должны быть доступны заинтересованным лицам. Официальное опубликование в установленном порядке национальных стандартов и общероссийских классификаторов осуществляется национальным органом по стандартизации. Порядок опубликования национальных стандартов и общероссийских классификаторов определяется Правительством Российской Федерации.

Виды: - основополагающие (общие положения); - на продукцию (требования к группам продуктов); - на процессы производства, эксплуатации, хранения и транспортировки; - на услуги; - на термины и определения; - на методы контроля (т.е. испытания, измерения, анализ).

Правила и рекомендации о стандартизации – нормативные документы методического содержания, касаются порядка согласования нормативных документов.

Технические условия (ТУ) разрабатываются предприятиями и другими субъектами хоз. деятельности, когда целый стандарт создавать нецелесообразно. Объектом может быть малая партия продукции, произведения искусства и проч.