Основные понятия и определения метрологии

Введение

 

Метрология возникла как наука о различных мерах и соотношениях между ними. Слово метрология образовано из двух греческих слов: µετpoν - мера и λογοξ - учение, что буквально можно перевести как «учение о мерах».

Измерения являются одним из важнейших путей познания природы, дают количественную характеристику окружающего нас мира, помогают раскрыть действующие в природе закономерности. Д. И. Менделеев, подчеркивая значение измерений для науки, писал, что «наука начинается с тех пор, как начинают измерять... точная наука немыслима без меры».

Измерения имеют большое значение в современном обществе. Они дают возможность обеспечить взаимозаменяемость узлов и деталей, совершенствовать технологию, безопасность труда и других видов человеческой деятельности, качество продукции.

Круг величин, подлежащих измерению, определяется разнообразием явлений, с которыми приходится сталкиваться человеку. Например, необходимость измерения длины, площади, объема, веса, механических, тепловых, электрических, световых и других величин.

Сравнение опытным путем измеряемой величины с другой, подобной ей, принятой за единицу, составляет общую основу любых измерений.

Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

В метрологии решаются следующие основные задачи: разработка общей теории измерений единиц физических величин и их систем, разработка методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства и единообразия средств измерений, эталонов и образцовых средств измерений, методов передачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств измерений к рабочим средствам измерений.

 

 

1 Основные понятия и определения метрологии

 

Основные термины и определения метрологии, которые необходимо усвоить при изучении курса, приведены в приложении А1. Термины и определения даны в соответствии с рекомендациями по межгосударственной стандартизации РМГ 29-99 «Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения», введенными в действие с 1 января 2001 г. взамен ГОСТ 16263-70. Этот нормативный документ уточняет некоторые термины и определения метрологии и приводит их в соответствие с международными стандартами. Одним из основных понятий метрологии является понятие «измерение». Однако прежде, чем давать определение этому понятию, необходимо определить такие понятия, как свойство и величина.

Свойство - философская категория, выражающая такую сторону объекта (явления или процесса), которая обусловливает его различие или общность с другими объектами (явлениями или процессами). Свойство - категория качественная, а для количественного описания различных свойств объектов необходимо вводить понятие величины.

Величина - свойство чего-либо, которое может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом (в том числе и количественно).

Анализ, проведенный в работе, позволяет классифицировать величины по видам в соответствии с рисунком 1.1.

Идеальные величины (математические) являются обобщением (моделью) конкретных реальных понятий. Они вычисляются тем или иным способом.

Реальные величины делятся на физические и нефизические.

Физическая величина (ФВ) - величина, свойственная материальным объектам (явлениям или процессам), изучаемым в естественных и технических науках.

Нефизические величины - величины, присущие общественным наукам (философии, социологии, экономике и т. п.).

Среди ФВ выделяют измеряемые, которые могут быть выражены количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения данной ФВ, и оцениваемые, которым по установленным правилам приписывается определенное число. Оценивание ФВ осуществляется при помощи шкал.

Нефизические величины отличаются тем, что для них единица измерения в принципе не может быть введена. Поэтому они могут быть только оценены. Оценивание нефизических величин не входит в задачи метрологии.

Таким образом, метрология как наука об измерениях имеет дело только с физическими величинами.

Что же такое измерение? Можно дать следующее определение этого понятия.

Измерение - нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. В этом определении отражены три главных признака понятия «измерение»:

1. измерять можно свойства реально существующих объектов познания (физические величины);
2. измерение требует проведения опытов (теоретические рассуждения и расчет не могут заменить эксперимента);
3. для проведения опыта требуются специальные технические средства - средства измерений. Определение понятия «измерение» в соответствии с РМГ 29-99 приведено в приложении П1.

Таким образом, измерение - информационный процесс, результатом которого является получение измерительной информации (количественной информации об измеряемых физических величинах). Основные характеристики измерения как информационного процесса представлены на рисунке 1.2. Определение всех понятий, приведенных на этом рисунке (а также и на всех последующих подобных рисунках данного учебного пособия) даны в приложении А1.

Измерения как экспериментальные процедуры определения значения измеряемых величин весьма разнообразны. В зависимости от признака, положенного в основу классификации, измерения могут быть классифицированы:

• по характеристике точности - равноточечные, неравноточечные;
• по числу измерений в ряду измерений - однократные, многократные,
• по отношению к изменению измеряемой величины - статические, динамические;
• по метрологическому назначению - технические (не связанные с передачей размера ФВ), метрологические (связанные с передачей размера ФВ);
• по выражению результата измерений - абсолютные (результаты выражены в единицах измеряемой ФВ), относительные;
• по общим приемам получения результата (или по способу обработки экспериментальных данных для нахождения результата) все измерения делятся на четыре вида - прямые, косвенные, совместные, совокупные, представленные в приложении А1.

Для реализации любого вида измерений необходимы специальные технические средства - средства измерений (СИ). Дня того чтобы можно было ориентироваться в большом многообразии СИ, их классифицируют по разным признакам. Наиболее широко используется классификация по функциональному назначению. Эта классификация представлена на рисунке 1.3.

Меры, измерительные преобразователи и средства (устройства) сравнения называют элементарными СИ. Они позволяют реализовать отдельные операции прямого измерения. Все остальные СИ называют комплексными. Они позволяют реализовать всю процедуру измерения.

Все ФВ, подлежащие измерению, можно разделить на две группы: непосредственно измеряемые ФВ; и ФВ, преобразуемые с заданной точностью в непосредственно измеряемые. Физическая величина называется непосредственно измеряемой, если она может быть воспроизведена с заданными размерами (например, с помощью многозначной меры) и сравнима с однородной ей ФВ.

Любая измерительная процедура включает ряд операций, выполняемых с помощью соответствующих СИ. Например, условием реализации простейшего прямого измерения в общем случае является выполнение следующих элементарных операций:

4. измерительного преобразования измеряемой ФВ в другую, непосредственно измеряемую ФВ (с помощью измерительных преобразователей);
5. воспроизведение непосредственно измеряемой ФВ заданного размера, однородной с преобразованной величиной (с помощью многозначных мер, например);
6. сравнение однородных ФВ: преобразованной и воспроизводимой мерой (с помощью средств сравнения).

 

 

2 Техническое законодательство как основа деятельности по стандартизации, метрологии и подтверждению соответствия

 

Техническое законодательство - совокупность правовых норм, регламентирующих требования к техническим объектам: продукции, процессам ее жизненного цикла и контроль (надзор) за соблюдением установленных требований.

Техническое законодательство - один из результатов деятельности по техническому регулированию как сферы государственного регулирования экономики. Ф3 о техническом регулировании является основным источником технического права в России.

Одним из основных условий вступления России в ВТО является соблюдение принципов технического регулирования, установленных в Соглашении по техническим барьерам в торговле, Соглашении по применению санитарных и фитосанитарных мер.

 

1. Общая характеристика технического регулирования

 

Эффективно работающий мировой рынок - это экономическое пространство, в котором свободно перемещаются через границы государств товары, капитал, трудовые ресурсы, информация туда, где для них складываются долее выгодные условия. Создание такого рынка возможно, если государство будет осуществлять функцию регулирования в отношении объектов и субъектов.

Безопасность продукции - главный приоритет системы технического регулирования. Если объектом регулирования является продукция, то регулирование заключается в поддержании определенного значения параметров безопасности с помощью технических средств.

Регулирование в отношении субъектов -это упорядочение отношений между ними как участниками работ по управлению параметрами объектов.

Техническое регулирование как частный случай управления проявляется прежде всего в принятии государством мер, направленных на устранение технических барьеров.

Под техническим барьером понимаются различия в требованиях национальных и международных (зарубежных) стандартов, приводящие к дополнительным по сравнению с обычной коммерческой практикой затратам средств и (или) времени для продвижения товаров на соответствующий рынок.

Так, в начале 2003 г. в Нью-Йорке была отозвана из торговых точек партия российского молока «Можайское» и Милая Мила», так как в продуктах был обнаружен сульфонамид - вещество, способное вызвать у человека аллергическую реакцию. Причина - в различии требований национальных стандартов. Хотя российские ГОСТы на пищевые продукты в целом жестче, но тест на сульфонамид ими не был предусмотрен (в связи с этим инцидентом велись переговоры о закупке соответствующего испытательного оборудования).

Приведенный пример иллюстрирует естественный «технический» барьер. Но в практике очень много искусственно создаваемых технических барьеров для России, не являющейся членом ВТО. Очень часто они возникают из-за отсутствия соглашений о взаимном признании результатов оценки соответствия. Например, к нашей бытовой технике (автомобилям, холодильникам), поступающей на европейский рынок, часто предъявляют по отдельным характеристикам более жесткие требования, чем к продукции других европейских стран, несмотря на наличие сертификатов соответствия, выданных международно признанными органами по сертификации и признаваемых в странах ЕС.

Поэтому Россия, как и все другие страны, должна разрабатывать программы по преодолению барьеров в торговле, тем более что реализация данных программ дает огромный экономический эффект.

По данным Экономического комитета Азиатско-Тихоокеанского сотрудничества (АТЭС), разработанные про- граммы по нетарифным барьерам и торговле (стандартизации, оценке соответствия) дают странам АТЭС 0,26% прибыли от фактического валового внутреннего продукта (около 45 миллиардов долларов, тогда как программа тарифного регулирования - всего лишь 0,14% почти вдвое меньше).

В Германии эффект от применения мер технического регулирования достигает 2,0% ВВП.

Задача государственного регулирования не ограничивается обеспечением свободного перемещения товаров, как этого требует бизнес. Оно должно быть направлено на предотвращение появления опасных товаров на рынке в соответствии с требованиями граждан и общества (значение безопасности рассмотрено в предыдущей главе).