Московский государственный университет печати

Козлов М.Г.


         

Метрология и стандартизация

Учебник


Козлов М.Г.
Метрология и стандартизация
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление

Предисловие

Часть I. МЕТРОЛОГИЯ

1.

Введение в метрологию

1.1.

Исторические аспекты метрологии

1.2.

Основные понятия и категории метрологии

1.3.

Принципы построения систем единиц физических величин

1.4.

Воспроизведение и передача размера единиц физических величин. Эталоны и образцовые средства измерения

1.5.

Измерительные приборы и установки

1.6.

Меры в метрологии и измерительной технике. Поверка средств измерений

1.7.

Физические константы и стандартные справочные данные

1.8.

Стандартизация в обеспечении единства измерений. Метрологический словарь

2.

Основы построение систем единиц физических величин

2.1.

Системы единиц физических величин

2.2.

Формулы размерности

2.3.

Основные единицы системы СИ

2.4.

Единица длины системы СИ - метр

2.5.

Единица времени системы СИ - секунда

2.6.

Единица температуры системы СИ - Кельвин

2.7.

Единица силы электрического тока системы СИ - Ампера

2.8.

Реализация основной единицы системы СИ - единицы силы света - канделы

2.9.

Единица массы системы СИ - килограмм

2.10.

Единица количества вещества системы СИ - моль

3.

Оценка погрешностей результатов измерения

3.1.

Введение

3.2.

Систематические погрешности

3.3.

Случайные погрешности измерений

Часть II. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

4.

Введение в измерительную технику

5.

Измерения механических величин

5.1.

Линейные измерения

5.2.

Измерения шероховатости

5.3.

Измерения твердости

5.4.

Измерения давления

5.5.

Измерения массы и силы

5.6.

Измерения вязкости

5.7.

Измерение плотности

6.

Измерения температуры

6.1.

Методы измерения температуры

6.2.

Контактные термометры

6.3.

Неконтактные термометры

7.

Электрические и магнитные измерения

7.1.

Измерения электрических величин

7.2.

Принципы, лежащие в основе магнитных измерений

7.3.

Магнитные преобразователи

7.4.

Приборы для измерения параметров магнитных полей

7.5.

Квантовые магнитометрические и гальваномагнитные приборы

7.6.

Индукционные магнитометрические приборы

8.

Оптические измерения

8.1.

Общие положения

8.2.

Фотометрические приборы

8.3.

Спектральные измерительные приборы

8.4.

Фильтровые спектральные приборы

8.5.

Интерференционные спектральные приборы

9.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

9.1.

Особенности измерения состава веществ и материалов

9.2.

Измерения влажности веществ и материалов

9.3.

Анализ состава газовых смесей

9.4.

Измерения состава жидкостей и твердых тел

9.5.

Метрологическое обеспечение физико-химических измерений

Часть III. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

10.

Организационные и методические основы метрологии и стандартизации

10.1.

Введение

10.2.

Правовые основы метрологии и стандартизации

10.3.

Международные организации по стандартизации и метрологии

10.4.

Структура и функции органов Госстандарта РФ

10.5.

Государственные службы по метрологии и стандартизации РФ

10.6.

Функции метрологических служб предприятий и учреждений, являющихся юридическими лицами

11.

Основные положения государственной службы стандартизации РФ

11.1.

Научная база стандартизации РФ

11.2.

Органы и службы систем стандартизации РФ

11.3.

Характеристика стандартов разных категорий

11.4.

Каталоги и классификаторы продукции как объект стандартизации. Стандартизация услуг

12.

Сертификация измерительной техники

12.1.

Основные цели и задачи сертификации

12.2.

Термины и определения, специфические для cертификации

12.3.

12.3. Системы и схемы сертификации

12.4.

Обязательная и добровольная сертификация

12.5.

Правила и порядок проведения сертификации

12.6.

Аккредитация органов по сертификации

12.7.

Сертификация услуг

Заключение

Приложения

Указатели
12   именной указатель
583   предметный указатель
145   указатель иллюстраций
Рис. 10.02. Схема поясного времени Земли

Руководство и организация работ по обеспечению единства измерений в нашей стране осуществляется не только через государственные научные центры, но и через территориальные органы Госстандарта - центры Стандартизациястандартизации и Метрологияметрологии, а также через Государственную службу времени, частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ) и Государственную службу стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО).

Кроме научных центров и территориальных органов Госстандарта РФ Государственная метрологическая служба (ГМС) тесно связана со следующими государственными службами:

  • Государственной службой времени, частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ);

  • Государственной службой стандартных образцов (ГССО);

  • Государственной службой стандартных справочных данных (ГССД) о физических константах и свойствах веществ и материалов.

Государственная служба времени, частоты и параметров вращения Земли обеспечивает воспроизведение, хранение и передачу размера единиц времени и частоты, шкал атомного, всемирного времени, координированного времени, измеряет координаты полюсов Земли. Именно эта служба следит за расхождениями во времени, определенного как часть суток и как часть года по параметрам движения Земли вокруг собственной оси, вокруг Солнца и относительно неподвижных звезд. Поскольку сейчас время определяется по продолжительности стабильных процессов в атомах, служба времени и частоты следит за соответствием временных интервалов, определенных разными способами. В ведении ГСВЧ находятся такие хорошо известные процедуры, как переход с летнего времени на зимнее и обратно. Отслеживается и отличие регионального времени как на территории РФ, так и во всем мире.

При едином подходе всех стран к определению времени на каждые 15° земной долготы относительно времени Меридиан нулевой (Гринвич)нулевого меридиана (Гринвича) следует добавлять один час поясного времени при движении на восток и отнимать один час поясного времени при движении на Запад. Этого принципа придерживаются не все страны. В целях удобства в определении во многих странах поясное время изменяют. Иногда это целый час, например, «декретное» время в РФ, когда полдень по положению Солнца наступает не в 12 часов пополудни, а в 13 часов. На нашей планете имеются зоны, где местное время отличается от поясного не на целый час, а на половину часа.

На рис. 10.2.Рис. 10.02. Схема поясного времени Земли приведена схема поясного времени в различных регионах Земли.

Из схемы видно, что в некоторых точках Земли, например на острове Ньюфаундленд в Канаде, в Юго-Восточной Азии, Центральной Австралии и в некоторых других точках планеты время отличается от времени Гринвича на промежуток, кратный 0,5 часа. Для нашей страны такие моменты оказываются иногда очень важными. Например, многие авиарейсы из нашей страны в Западное полушарие осуществляются через международный аэропорт Гандера, который находится на острове Ньюфаундленд в Канаде. Там заправляются самолеты, отдыхают летные экипажи, и какое-то время отечественные авиарейсы вынужденно выполняются по времени Гандера. Из этого ясно, какую важную роль играет правильно организованная служба времени в жизни жителей России.

Государственная служба стандартных образцов ГССО обеспечивает создание, аттестацию и применение стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов: чистых веществ, сплавов, нефтепродуктов, медицинских препаратов, образцов почв, образцов газов и газовых смесей. Обычно процедура создания и аттестации стандартных образцов состоит в создании однородного по составу материала, в определении (анализе) его состава и в исследовании условий его хранения и применения. В качестве примера рассмотрим процедуру создания стандартного образца какого-либо сплава. В первую очередь выплавляются образцы сплава однородного состава. Затем образец делится на части и рассылается в несколько наиболее авторитетных аналитических центров для определения состава. Результаты анализа сравниваются и при отсутствии расхождений заносятся в паспорт стандартного образца. К паспорту прилагается краткое описание особенностей хранения и применения образца. В сплавах обычно не рекомендуют использовать для анализа центральную часть образца - зону, в которой содержание примесей сильно отличается от состава других зон. Некоторые зарубежные фирмы-производители высверливают центральные участки образцов. Если в результатах анализов одного и того же образца различными аналитическими центрами наблюдаются расхождения, собирается согласительная комиссия, которая принимает решение о надежности измерений и возможности утверждения стандартного образца как средства измерения.

Особый статус среди стандартных образцов имеют газы и газовые смеси в баллонах под давлением. Это баллоны с давлением 150-200 атмосфер и аэрозольные баллоны с небольшим повышенным давлением. Особенностью стандартных образцов в баллонах под давлением в метрологической практике является то, что этот образец является расходуемой мерой и не может, как, например, стандартный образец белизны, цвета или твердости, использоваться повторно. Еще одна особенность стандартных образцов газовых смесей, получивших в метрологической практике название поверочных газовых смесей (ПГС), состоит во фракционировании содержимого баллона. Это означает, что состав первой пробы из баллона может не соответствовать составу последующих. Тем не менее, тщательное исследование особенностей хранения и отбора ПГС из баллонов позволяет регламентировать использование в метрологической практике большого количества ПГС.

Стандартные образцы состава и свойств веществ, материалов и изделий создают и разрабатывают предприятия многих министерств и ведомств. В функции ГССО входит упорядочение этой деятельности, организация выпуска тех или иных стандартных образцов в соответствии с перспективными развития науки, техники и промышленности. Служба ГССО ведет учет имеющихся СО, организует международные работы по сличению идентичных образцов, выпускаемых в разных странах, по заявкам предприятий предоставляет информацию об имеющихся стандартных образцах и об их свойствах.

Государственная служба стандартизации справочных данных (ГССД) о физических константах и свойствах веществ и материалов осуществляет сбор, анализ, публикацию стандартных справочных данных, координирует работу по внедрению справочных данных в науке и технике в целях обеспечения единства измерений. ГССД обеспечивает разработку необходимых справочных данных на основе анализа направлении развития науки и техники, а также по заданиям министерств и ведомств. Это могут быть сведения об уточненных значениях фундаментальных физических констант, затабулированные свойства стандартных образцов, физико-химические и спектральные свойства веществ, атомные и молекулярные константы. Стандартные справочные материалы могут составляться по заказам промышленности, например сведения о свойствах и составе нефтепродуктов, газа, конструкционных материалов. Новые данные справочного характера периодически публикуются. Например, справочник «Фундаментальные физические константы» периодически обновляется в связи с появлением уточненных данных по константам. Такого рода публикации издаются после соответствующего утверждения международными метрологическими организациями или ИСО.

Согласно закону «Об обеспечении единства измерений» по решению Госстандарта РФ право поверки измерительной техники может быть предоставлено аккредитованным службам юридических лиц. Порядок аккредитации определяется Правительством Российской Федерации. Процедура аккредитации состоит в том, что назначается утвержденная Госстандартом комиссия, в которую входят, как правило, представители НИИ Госстандарта поданному виду измерения и (или) представители регионального центра Стандартизациястандартизации и Метрологияметрологии. Комиссия знакомится с наличием и работоспособностью образцовых приборов, с наличием методик выполнения измерений, с условиями работы образцовых приборов, с уровнем квалификации обслуживающего персонала. Затем, используя какие-либо средства обеспечения единства измерений (образцовые приборы, образцовые меры, стандартные образцы) проводятся контрольные измерения. Результаты этих измерений анализируются на соответствие с теми, которые были получены в период создания и исследования образцового оборудования юридического лица. На основании положительной оценки указанных моментов комиссия ходатайствует перед Госстандартом об аккредитации метрологической службы юридического лица на право поверки измерительной техники.

Метрологические службы юридических лиц могут проводить контроль правильности показаний измерительной техники, не подлежащей поверке. В этом случае результаты контроля называются калибровкой средства

измерения. Результаты калибровки средств измерений удостоверяются калибровочным знаком или сертификатом о калибровке, а также записью в эксплуатационных документах. Допускается подвергать калибровке средства измерения, не подлежащие поверке, при выпуске из производства, после ремонта, при ввозе по импорту, при эксплуатации, прокате и продаже. Перечень средств измерений, не подлежащих поверке, для которых допускается процедура Калибровкакалибровки, утверждается Госстандартом.

Результаты калибровки могут служить аргументом при разрешении споров в суде, в арбитражном суде, государственных органах управления РФ. Калибровочная деятельность аккредитованных метрологических служб юридических лиц контролируется государственными научными метрологическими центрами или территориальными органами Госстандарта РФ.

Калибровка имеет добровольный характер, но это не освобождает юридическое лицо, проводящее калибровочные работы, использовать средства измерения, соподчиненные с образцовыми средствами измерений или с государственными эталонами.

Лаборатория, калибрующая средство измерения по заявке заказчика, не делает вывода о пригодности прибора. Установленные характеристики могут отличаться от паспортных, и только от заказчика зависит, в каких условиях и для каких целей будет использоваться данное средство измерения. В других случаях, когда заказчик требует определения и подтверждения пригодности средства измерения к применению, последнее признается пригодным, если действительные значения его метрологических характеристик соответствуют техническим требованиям, установленным в нормативной документации или заказчиком. Калибровочная лаборатория в этом случае делает вывод о пригодности средства измерения, и этот вывод имеет юридический статус.

В ряде практических задач калибровка может проводиться только как подтверждение пригодности средства измерения, т. е. как проверка работоспособности. Иногда, например, требуется знать не действительные значения измеряемой величины, а лишь констатировать наличие величины измеряемого сигнала определенного уровня. Примером такой калибровки может служить контроль сигнализаторов - устройств порогового срабатывания. Такие устройства часто используются в системах автоматической регулировки температуры или в газоанализаторах - сигнализаторах взрывоопасных концентраций.

Поскольку калибровка является не обязательной процедурой, то все работы проводятся по принципу самоокупаемости. Это означает, что аккредитация метрологических служб является услугой платной.

© Центр дистанционного образования МГУП