Погрешности, их виды. Качество измерений.

Виды погрешностей:

Абсолютная погрешность — разность между показаниями прибора хnистинным значением измеряемой величины —

∆= хn- х

Относительная погрешность — отношение абсолютной погрешности прибора к истинному (действительному) значению измеряемой величины —

 ∆d= ∆/х

(может быть выражена в процентах);

• систематическая погрешность — погрешность, которая независимо от количества проводимых измерений остается неизменной или изменяется закономерно;

• случайная погрешность — погрешность, изменения которой
при проведении повторных измерений носит случайных характер;

• инструментальная погрешность — погрешность инструмента (прибора), с помощью которого проводятся измерения;

• методическая погрешность — погрешность, возникшая благодаря выбору данного метода измерения;

• личная погрешность — погрешность, возникшая по вине человека, проводящего измерения (в результате невнимательности и т.д.);

• основная погрешность — погрешность средств измерения, определенная при нормальных условиях;

• дополнительная погрешность — погрешность, обусловленная выходом значений влияющих величин за пределы нормальных значений;

• статическая составляющая погрешности — погрешность средства измерения при статическом режиме работы;

• динамическая составляющая погрешности — погрешность средства измерения при динамическом режиме работы (может носить случайный характер).

Погрешность меры характеризует отличие номинального значения меры от истинного значения воспроизводимой ею величины.

Погрешность прибора — отличие показаний прибора от истинного или действительного значения измеряемой величины.

Приведенная погрешность прибора — отношение в процентах абсолютной погрешности прибора к нормирующему значению — g = 100/хнорм.

В соответствии с ГОСТ 8.401-80 хнорм принимается равным:

• большему из пределов измерений или большему из модулей пределов измерений для СИ с равномерной или степенной шкалой, если нулевая отметка находится на краю или вне диапазона измерений;

• арифметической сумме модулей пределов измерений, если нулевая отметка находится внутри диапазона измерений;

• установленному номинальному значению для СИ с установленным номинальным значением измеряемой величины;

• всей длине шкалы для приборов с существенно неравномерной шкалой, при этом абсолютные погрешности также выражают в единицах длины.

Во всех остальных случаях нормирующее значение устанавливается стандартами для соответствующих видов СИ.

Качество измерения, или точность измерения — близость к нулю систематических погрешностей результатов (т.е. таких погрешностей, которые остаются постоянными или закономерно изменяются при повторных измерениях одной и той же величины). Правильность измерений зависит от того, насколько были верны средства измерений, используемые при эксперименте. Наличие погрешности ограничивает достоверность измерений, так как вносит ограничение в число достоверных значащих цифр числового значения измеряемой величины и определяет точность измерений.

1.6. Правовые основы метрологического обеспечения
и основные положения закона РФ об обеспечении
единства измерений

Одним из основных документов, регулирующим метрологические  нормы и правила, является Закон РФ «Об обеспечении единства измерения», принятый 27 апреля 1993 г.
   Закон устанавливает правовые основы обеспечения единства измерений в Российской Федерации, регулирует отношения государственных органов управления с юридическими и физическими лицами по вопросам изготовления, выпуска, эксплуатации, ремонта, продажи и импорта средств измерений и направлен на защиту прав и законных интересов граждан, установленного правопорядка и экономики Российской Федерации от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений.

В законе прописаны следующие положения:

1. приводится основная терминология, используемая в метологии;

2.  регламентируется регулирование отношений, связанных с обеспечением единства измерений в Российской Федерации;

3. оговаривается, что если международным договором Российской Федерации установлены иные правила, чем те, которые содержатся в законодательстве Российской Федерации об обеспечении единства измерений, то применяются правила международного договора;

4.  устанавливается, что государственное управление деяностью по обеспечению единства измерений в Российской Ферации осуществляет Комитет Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарт России);

5.   устанавливаются рамки компетенции Госстандарта России;

6. оговаривается, что в РФ применяются единицы величин мехдународной системы единиц;

7.  устанавливается, что государственные эталоны единиц
величин используются в качестве исходных для воспроизведения и хранения единиц величин с целью передачи их размеров всем средствам измерений данных величин на территории РФ;

8. измерения проводятся в соответствии с методиками Госстандарта России;

9. устанавливается понятие, состав и порядок работы государственной метрологической службы РФ;

10. рассматриваются виды и сферы государственного метрологического контроля и надзора;

11. утверждаются типы и способы поверки, сертификации
средств измерения;

12. законом предусмотрена юридическая ответственность
нарушителей метрологических правил и норм, определены меры
предупреждения нарушений (запреты, предписания и т.п.).

Однако после введения в действие Постановления Правительства Российской Федерации «О Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии» полномочия по управлению деятельностью по обеспечению единства измерений в Российской Федерации передаются агентству по техническому регулированию и метрологии. До утверждения Правительством перечня подведомственных организаций федеральных органов исполнительной власти в ведении Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии находятся организации, находившиеся в ведении Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии.

В веденном в действие Федеральном законе «О техническом регулировании» от 15 декабря 2002 г. устанавливается, что технические регламенты должны обеспечивать единство измерения, правила и методы исследований (испытаний) и измерений, а также правила отбора образцов для проведения исследований (испытаний) и измерений, необходимые для применения технических регламентов, разрабатываются с соблюдением положений статьи 9 данного Закона федеральными органами исполнительной власти.

 

1.7. Федеральное агентство по техническому
регулированию и метрологии

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии осуществляет государственный метрологический контроль и надзор. В его ведении находится Государственная метрологическая служба, которая включает государственные научные метрологические центры, метрологические научно-исследовательские институты и органы Государственной метрологической службы (Центры стандартизации, метрологии и сертификаации).

Агентство осуществляет руководство:

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

· Государственной службой стандартных образцов состава и
свойств веществ и материалов (ГССО);

· Государственной службой стандартных справочных данных
о физических константах и свойствах веществ и материалов
(ГСССД).

Государственный метрологический контроль включает:

· угверждение типа средств измерений;

· поверку средств измерений;

· лицензирование деятельности юридическич и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений.

Государственный метрологический надзор осуществляется:

 

· за выпуском, состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами единиц величин, соблюдением метрологических правил и норм;

· за количеством товаров, отчуждаемых при совершении торговых операций;

· за количеством фасованных товаров в упаковках любого вида при их расфасовке и продаже.

Международное сотрудничество Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии осуществляется в рамках:

 

· Международной организации законодательной метрологии (МОЗМ);

· Международного бюро мер и весов (МБВБ);

· Организации государственных метрологических учреждений стран Центральной и Восточной Европы (КООМЕТ);

· Азиатско-Тихоокеанского форума по законодательной метрологии (АТФЗМ).

Основополагающая. база государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) — комплекс нормативных документов, включающих в себя государственные стандарты и другие нормативные документы, определяющие порядок передачи размера единиц величин на всю территорию России и порядок проведения испытаний, поверки и калибровки средств иэмерений. Технической основой ГСИ является государственная эталонная база России, которая состоит из 1176 государственных первичных и специальных эталонов.

 

1.8. Метрологический надзор и контроль, структура
и функции метрологической службы предприятия

Метрологический контроль и надзор — деятельность, осуществляемая органом государственной метрологической службы (государственный метрологический контроль и надзор) или метрологической службой юридического лица в целях проверки соблюдения установленных метрологических правил и норм.

Метрологическая служба — совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.

Метрологический контроль и надзор осуществляются метрологическими службами путем:

• утверждения типа средства измерения; поверки средств измерения (в том числе и эталонов);

• лицензирования деятельности юридических и физических лиц
на право изготовления, ремонта, продажи и проката средств
измерения;

• калибровки средств измерения.

Утверждение типа — первая составляющая госконтроля. Оно проводится в целях обеспечения единства измерений в стране и постановки на производство средств измерения, соответствия установленным требованиям.

Поверка — совокупность операций, выполняемых органами
с целью определения и подтверждения соответствия средств
измерения установленным требованиям.

Калибровка — совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик, не подлежащих государственному метрологическому контролю и надзору. Калибровка может проводиться любой метрологической службой.

Государственная метрологическая служба включает головное
предприятие ВНИИМС, государственные научные метрологические центры и центры стандартизации и метрологии в субъектах Федерации. В РФ принято типовое положение о метрологических службах. Организуются метрологические службы в министерствах, ведомствах, организациях и предприятиях. Руководство деятельностью Государственной метрологической службы, Государственной службы времени, частоты и определения параметров вращения Земли, Государственной службы стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов, Государственной службы стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов осуществляет
Феральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Постановление Правительства РФ от 17 июня 2004 г. № 294).

Основная деятельность государственной службы направлена на обеспечение единства измерений, независимо от времени и места их проведения. Эта деятельность также включает в себя функции создания государственных и вторичных эталонов, разработки систем передачи размеров единиц физических величин рабочим средствам, надзора за производством, состоянием, применением и ремонтом средств измерений. Отдельные миристерства и ведомства РФ имеют Ведомственную метрологическую службу. В состав этой службы также входят отделы, на которые возлагаются функции руководства и организации метогической службы. Как правило, ведомственная метрологическая служба имеет: головную организацию; базовые организации на предприятиях; службу Главного метролога; другие подразделения, осуществляющие работы по метрологическому обеспечению.

Обязанности ведомственной службы:

· проведение систематического анализа состояния средств измерений в отрасли;

· разработка, осуществление и контроль на его основе программ метрологического обеспечения;

· изучение потребности отрасли в технических средствах, вклю-
чая рабочие эталоны, разработка предложений по их созда-
нию и приобретению;

· проведение метрологической аттестации средств измерений и  выполнение работ по установлению соответствия номенклатуры измерительных параметров, норм, точности измерений, показателей качества продукции;

· аттестация технологических процессов; организация и проведение работ по поверке и ремонту средств измерений на предприятиях и организациях, которые находятся в эксплуатации;

· разработка и внедрение стандартов и других нормативно-технических документов государственных средств измерений;

· внедрение в практику современных методов и средств измерений, направленных на увеличение эффективности производства;

· проведение метрологической экспертизы технических заданий, проектной, конструкторской и технологической документации;

· метрологический контроль за разработкой, производством,
состоянием, применением и ремонтом средств измерений, за внедрением и соблюдением метрологических правил.

Основополагающая база органов метрологической службы:

техническая база (эталоны, установки высшей точности, образцовые средства измерений); нормативная база (нормативно-технические и методические документы); организационно-правовая база.

 

Средства измерения

Виды средств измерений: меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки и измерительные системы.

Измерительный прибор — предназначенное для получения информации средство измерения в удобной для восприятия форме.

Измерительные преобразователи — средства измерения, предназначенные для преобразования сигнала измерительной информации в форму, удобную для передачи в показывающее устройство, обработки и хранения.

Измерительная система — совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи, предназначенная для измерения физических величин объекта, выработки сигналов измерительной информации в удобной для автоматической обработки форме, передачи и использования в АСУ.

Измерительная установка — совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для восприятия непосредственного наблюдателя, и соединенных между собой каналами связи.

Признаки классификации измерительных приборов.

1. По используемым физическим процессам:

• механические;

• электромеханические;

• электронные;

• оптоэлектронные и т.п.

2. По физической природе измеряемой величины:

• вольтметры;

• амперметры;

• термометры;

• манометры;

• уровнемеры;

• влагомеры и т.д.

3. По виду измеряемой величины или сигнала измерительной информации, а также по способу обработки сигнала:

· аналоговые (в которых показания являются непрерывной функцией измеряемой величины, т.е. могут так же, как и измеряемая величина, принимать бесконечное множество значений). Аналоговые приборы разделяют на приборы непрерывного и дискретного действия;

· цифровые (приборы, в которых непрерывная по размеру и во времени величина преобразуется в дискретную, квантуется, кодируется и цифровой код отображается на цифровом отсчетном устройстве). Показания цифрового прибора могут принимать лишь конечное число значений.
         4.По структурному принципу:

· измерительные устройства прямого действия (преобразования). В них реализуется метод непосредственной оценки;

· измерительные устройства, работа которых основана на методе сравнения.

5. По структурным признакам:

· по числу каналов — одноканальные (с одним входом), двухканальные (с двумя входами), многоканальные (с тремя и более входами);

· по временной последовательности преобразований входных сигналов — с одновременным (параллельным) преобразованием (сигналы обрабатываются одновременно), последовательным преобразованием (сигналы обрабатываются поочередно, за цикл измерения каждый сигнал через входное переключающее устройство (коммутатор) подается на вход преобразователя один раз).

6. По точности:

· образцовые (используемые для поверки других измерительных установок);

· рабочие (используемые непосредственно в практических измерениях.

7. По частотному диапазону:
низкочастотные;
высокочастотные;
сверхвысокочастотные;
широкополосные;
избирательные (селективные).

8.По месту использования:
лабораторные;
производственные.

Измерительные преобразователи делятся на:

· преобразователи физического рода сигнала;

· функциональные преобразователи

· масштабные преобразователи;

· согласующие преобразователи;

· промежуточные;

· передающие;

· линейные;

· нелинейные.

 

 

1.10. Поверка (калибровка) средств измерений

 

Поверка средств измерений —- определение метрологическим органом погрешности средств измерений и установление их пригодности к применению.

Виды поверок:

• государственные (внеплановые);

• обязательные (при производстве прибора);

• периодические.

При поверке сравниваются меры или показатели измерительных приборов с более точной образцовой мерой или с показаниями образцового прибора. Класс точности образцового прибора должен быть на 3 единицы выше поверяемого. В операцию поверки входит предварительный внешний осмотр и
проверка комплектности прибора. Поверка производится по поверочной схеме, составленной соответствующей метрологической организацией. Сроки и методы поверки регламентируются нормативной документацией. Результаты поверки оформляются в виде протокола, и по окончании поверки делается вывод о
пригодности данного прибора к эксплуатации.

Методы поверки:

1. Путем непосредственного сличения.

2. С помощью приборов сравнения.

3. Поверка СИ по образцовым мерам.

4. Поэлементная поверка СИ.

5. Поверка измерительных приборов сравнения.

6. Поверка измерительных преобразователей.

Поверку средств измерений осуществляют государственные
инспекторы, подлежащие обязательной аттестации в качестве
поверителей.

Средства измерений, не подлежащие поверке, могут подвергаться калибровке при выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту, при эксплуатации, прокате и продаже.

Калибровка — способ поверки измерительных средств, заключающийся в сравнении различных мер, их сочетаний или отметок шкал многозначных мер в различных комбинациях и вычислении по результатам этих сравнений значении отдельных мер или отметок шкал (или поправок к ним), исходя из известного значения одной из них. В результате сравнения получают систему уравнений, решив которую, находят действительные значения мер.

Калибровка средств измерений производится метрологическим и службами юридических лиц с использованием эталонов, соподчиненных государственным эталонам единиц величин.
   Результаты калибровки средств измерений удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на средства измерений, или сертификатом о калибровке, а также записью в эксплуатационрых документах. Ответственность за ненадлежащее выполнение калибровочных работ несут юридические лица, метрологическими службами которых выполнены калибровочные работы.
    Калибровочная деятельность аккредитованных метрологических служб юридических лиц контролируется Федеральным Агентством по техническому регулированию и метрологии, государственными научными метрологическими центрами, органами Государственной метрологической службы в соответствии с условиями заключенных договоров.

 

РАЗДЕЛ 2. ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ,
СТАНДАРТИЗАЦИЯ

Основные понятия

Стандарт — нормативно-технический документ, определящий требования к объектам стандартизации: продукции, правилам, обеспечивающим ее разработку, производство и применение, и др. Утвержденные в СССР государственные и отраслевые стандарты (ГОСТы, ОСТы) являются обязательными на территории России вплоть до их отмены.
   Стандартизация — деятельность, направленная на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области посредством установления положений для всеобщего и многократного использования в отношении реально существующиx или потенциальных задач (например, в процессах разработки, опубликования и применения стандартов).
   Важнейшие результаты деятельности по стандартизации - повышение степени соответствия продукции, процессов и услуг их функциональному назначению, устранение барьеров в торговле и содействие научно-техническому сотрудничеству.

Техническое регулирование — правовое регулирование отношений в области установления, применения и исполнения обязательных требований к продукции, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, а также в области установления и применения на добровольной основе требований к продукции, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнению работ или оказанию услуг и правовое регулирование отношений в области оценки соответствия.

Технический регламент - документ, принятый международным договором Российской Федерации, ратифицированным в порядке, установленном законодательством Российской Федерации, или федеральным законом, или указом Президента Российской Федерации, или постановлением Правительства Российской Федерации. В нем устанавливаются обязательные для применения и исполнения требования к объектам технического регулирования (продукции, в том числе зданиям, строениям и сооружениям, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации).

Объект стандартизации — материальный предмет (продукция, услуга, процесс), подлежащий стандартизации, а также абстрактные понятия.

Предмет стандартизации — природные, технические и социальные объекты жизни и деятельности общества.

Метод стандартизации — способ отбора важнейших показателей, определяющих качественные и количественные характеристики объектов, а также процедуры выбора оптимальных значений этих показателей и приведения их в обязательную форму, удобную для использования.

Область стандартизации — совокупность взаимосвязанных объектов стандартизации.

Аспект стандарта — требования или условия, которым должна соответствовать выпускаемая по стандарту продукция.

Принципы стандартизации — отражают необходимость и закономерности разработки стандарта, определяют условия эффективной реализации и развития стандартизации.

Различают следующие виды стандартизации:

1. Международная — форма стандартизации, открытая для соответствующих органов различных стран мира и проводимая для облегчения взаимной торговли, культурных, научных и иных связей.

2.Государственная — стандартизация, осуществляемая под руководством государственных органов по единым государственным планам стандартизации.

 3. Региональная — открытая для органов государств одного географического, политического или экономического региона.

4.Национальная — стандартизация, проводимая в масштабе одного конкретного государства.

5.Официальная — завершается созданием, построением, отменой какого-либо документа, имеющего определенный срок действия (ГОСТ, ОСТ, СТП, ТУ).

6. Административно-территориальная стандартизация —стандартизация, проводимая в административно-территориальной единице (крае, губернии и т.д.).

Государственный стандарт России (ГОСТ Р) — стандарт,принятый Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулированием).
   Международные стандарты - устанавливают показатели, соответствующие современным научно-техническим требованиям: качеству, надежности, безопасности и другим важнейшим свойствам и характеристикам продукции, а также определяют унифицированные методы и средства испытаний и аттестации
материалов и товаров.

Региональный стандарт — стандарт, принятый региональной организацией по стандартизации.

Национальный стандарт — стандарт, принятый национым органом по стандартизации.