Метрология и метрологическое обеспечение. Стандартизация. Определение, цели и организационные основы

Л Е К Ц И И

по дисциплине “Метрология, стандартизация и сертификация”

1.  Введение.

Перед настоящим курсом лекций в четвертом семестре первому потоку студентам электромеханического факультета был прочитан курс по дисциплине "Измерительная информационная техника", который завершился экзаменом. Настоящий курс основан на прочитанном материале и подкрепляется лабораторными занятиями в объеме 34 часа. Тем не менее допускается частичное цитирование предыдущего курса, поскольку метрология тесно связана с измерительными процессами и с измерительной информационной техникой. Это, в частности, следует из официальных определений метрологии и измерений.

2. Метрология и метрологическое обеспечение

Метрология (metrology) - сфера деятельности и наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Измерение (measurement) - познавательный процесс, заключающийся в нахождении численного значения измеряемой величины (of a measurand)  опытным путем с помощью специальных технических средств, называемых средствами измерений.

Таким образом измерение является первым этапом получения исходной информации о природных явлениях и о параметров рукотворных объектов. Качество и достоверность результатов измерений играет основополагающую роль в научных исследованиях, в регулировании технологическими процессами, в испытаниях изделий, в экологическом мониторинге, в медицине, в строительстве, в торговле, при регистрации рекордов. Достоверность результатов измерений и их взаимное признание в сильной степени определяет исход судебного производства, в том числе, международного. Взаимное доверие к результатам измерений, где бы они не производились, достигается путем обеспечения единства измерений в международном масштабе.

Единство измерений (traceabilityofameasurement) - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.

Обеспечение единства измерений во всех сферах деятельности есть метрологическое обеспечение этих сфер.

Основной причиной нарушения единства измерений в настоящее время является неконтролируемое превышение погрешностями измерений и измерительных преобразований установленных границ или норм. Классификация погрешностей приведена в приложении 1.

Напомним о разновидностях погрешностей и о причинах их возникновения с помощью общих метрологических структурных схем прямых измерений и измерительных преобразований, приведенных на рис. 1, 2. Эти схемы отличаются тем, что при измерении результатом является величина , однородная с измеряемой x, отличающаяся от нее на величину абсолютной погрешности . При измерительном преобразовании выходная величина в общем случае неоднородна с входной величиной x и может представлять собой некоторую функцию от входной величины. Здесь  - абсолютная погрешность преобразования, приведенная к выходу преобразователя. На обоих рисунках через e обозначена погрешность применения, которая вызвана неадекватной математической моделью объекта и измеряемой величины, взаимодействием средства измерений с объектом, а также помехами и наводками. Номинальная и реальная функции преобразования обозначены соответственно через f(x) и ,  и  - собственная аддитивная погрешность средства измерения и погрешность передачи единицы измерения от эталона соответственно.

Как известно, погрешности результата измерения или преобразования делятся на инструментальную погрешность и погрешность применения. Инструментальная погрешность определяется метрологическими характеристиками средств измерений, и на эти характеристики устанавливаются нормы, превышение которых влечет за собой изъятие средства измерений из употребления.

За метрологические характеристики и за их сохранность в пределах установленных норм в реальных условиях эксплуатации отвечает разработчик и изготовитель средства измерений. Сохранность этих характеристик в пределах норм при эксплуатации, транспортировании или хранении средств измерений должен контролировать государственный или независимый, но компетентный метрологический орган.

Погрешность применения средства измерений не может быть нормирована. Она вызывается некорректным применением средства измерения и целиком определяется разработанной и применяемой методикой выполнения конкретных измерений. Каждая методика выполнения измерений должна содержать оценку характеристик погрешностей измерений, выполняемых по этой методике.

Контроль сохранности метрологических характеристик и надзор