Метрология. Стандартизация. Сертификация

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛЕКЦИИ

Модуль 1

Тема 1 Общая характеристика стандартизации

Тема 2 Методы стандартизации

Тема 3 Государственная стандартизация Республики Казахстан

Тема 4 Характеристика стандартов разных видов

Тема 5 Межгосударственная, региональная и международная стандартизации

Модуль 2

Тема 1 Метрология - техническая основа стандартизации. Роль метрологии в науке и производстве

Тема 2 Единицы измерения физических величин

Тема 3 Методы обработки результатов измерений

Тема 4 Средства измерений

Тема 5 Поверка средств измерений

Модуль 3

Тема 1 Сущность и основные понятия сертификации

Тема 2 Виды сертификации

Тема 3 Проведение инспекционного контроля

Тема 4 Аккредитация

Тема 5 Сущность качества как объекта управления

МОДУЛЬ 1

Тема 1 Общая характеристика стандартизации

Переход Казахстана к рыночной экономике определил новые условия для деятельности предприятий и организаций транспортного комплекса не только на внутреннем рынке, но и в сфере международных перевозок. Международное сотрудничество по любым направлениям и на любом уровне требует гармонизации в области стандартизации, сертификации и технических измерений с международными и национальными нормами. Законы суверенного Казахстана «Об обеспечении единства измерений», «О техническом регулировании», «О защите прав потребителя» создали необходимую правовую базу для внесения существенных новшеств в организацию стандартизации, сертификации и технических измерений нашей страны.

Стандартизация, сертификация и технические измерения неразрывно связаны между собой. Базовой основой стандартизации и сертификации являются технические измерения.

Краткие сведения из истории стандартизации

Слово «стандарт» в переводе с английского (standard) означает норму, образец, эталон, модель, принимаемые за исходные для сопоставления с ними других подобных объектов.

В 1785 году французский инженер Леблан изготовил партию ружейных замков ? 50 штук, каждый из которых обладал важными качествами ? взаимозаменяемостью и совместимостью, и его можно было использовать в любом из ружей без предварительной подгонки.

В 1846 году в Германии были унифицированы ширина железнодорожной колеи и сцепные устройства для вагонов; в 1869 году там же был впервые издан справочник, содержащий размеры стандартных профилей катаного железа.

Началом международной стандартизации можно считать принятие в 1875 году в Париже представителями 17 государств Международной метрической конвенции и учреждение Международного бюро мер и весов.

В 1946 году в Лондоне была основана Международная организация по стандартизации (ИСО), в состав которой вошли 33 страны. В настоящее время ИСО является одной из самых крупных международных технических организаций (ее членами являются 146 стран мира).

История развития стандартизации в Казахстане получила свое начало в советское время. В 1923 году в городе Семипалатинске было открыто Омское отделение поверочной палаты мер и весов. В 1925 году в городе Алма-Ате было открыто Алма-Атинское отделение Семипалатинской поверочной палаты мер и весов.

Для периода 1992-2003 гг. характерны следующие направления развития системы стандартизации Республики Казахстан:

- развитие межгосударственной стандартизации в соответствии с Соглашением стран СНГ от 13 марта 1992 года;

- активизация работ по гармонизации казахстанских стандартов с международными в связи с необходимостью освоения международного рынка и подготовкой к вступлению во Всемирную торговую организацию;

- первоочередная разработка государственных стандартов на продукцию и услуги, подлежащие обязательной сертификации;

- внедрение международных стандартов ИСО серии 9000 и создание отечественных систем менеджмента качества, соответствующих этим стандартам, и др.

Основные понятия в области стандартизации. В документах ИСО термин «стандартизация» определяется следующим образом: «Стандартизация ? деятельность, заключающаяся в нахождении решений для повторяющихся задач в сферах науки, техники и экономики, направленная на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области». В общем понимании эта деятельность проявляется в процессах разработки, опубликования и применения стандартов.

Стандарт. Правильное определение этого термина имеет важное значение. Международная организация по стандартизации приняла следующее определение: «Стандарт ? это нормативный документ, разработанный на основе консенсуса, утвержденный признанным органом, направленный на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области» (определение термина дано согласно Руководству 2 ИСО/МЭК, 1991).

Система стандартизации ? это совокупность участников Стандартизации, нормативных документов, устанавливающих требования к продукции, процессам, работам, услугам.

Цели, задачи, принципы и функции стандартизации

Основной целью стандартизации является достижение оптимальной степени упорядочения в той или иной области посредством широкого и многократного использования установленных положений, требований, норм для решения реально существующих, планируемых или потенциальных задач. Основными принципами стандартизации являются:

1)- согласие;

2- открытость;

3)- добровольность;

4)- равные требования в сфере стандартизации для отечественных и зарубежных производителей и поставщиков.

Литература: 3 (с. 13-23), 4 (с. 44-59), 24 (с. 16-37).

Тема 2 Методы стандартизации

Стандартизация как вид деятельности базируется на совокупности общенаучных и специфических методов, необходимых для установления оптимального решения повторяющихся задач. Наиболее применяемыми в работах по стандартизации методами являются:

- упорядочение объектов стандартизации;

- параметрическая стандартизация;

- унификация;

- агрегатирование;

- комплексная стандартизация;

- опережающая стандартизация.

1. Упорядочение объектов стандартизации заключается в управлении многообразием объектов стандартизации.

Результатом работ по упорядочению являются, например, классификаторы, типовые конструкции, комплектующие изделия, процессы, правила, формы документов.

2. Параметрическая стандартизация ? метод стандартизации, заключающийся в выборе и обосновании целесообразной номенклатуры и численного значения параметров.

Параметр (от греч. parametron ? отмеривающий) ? величина, характеризующая какое-либо свойство процесса, явления или системы, машины, прибора. Продукция определенного назначения, принципа действия и конструкции, т.е. продукция определенного типа, характеризуется рядом параметров. Набор установленных значений параметров называется параметрическим рядом. Параметрические ряды машин, приборов, тары строятся согласно системе предпочтительных чисел ? набору последовательных чисел, изменяющихся в геометрической прогрессии. Смысл этой системы заключается в выборе лишь тех значений параметров, которые подчиняются строго определенной математической закономерности, а не любых значений.

Основными стандартами в параметрической стандартизации являются ГОСТ 8032 «Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел» и ГОСТ 6636 «Нормальные линейные размеры».

ГОСТ 8032 предусматривает четыре основных ряда предпочтительных чисел:

- 1-й ряд ? R5 ? 1,00; 1,60; 2,50; 4,00; 6,30; 10,00... имеет знаменатель прогрессии 1,6;

- 2-й ряд ? R10 ? 1,00; 1,25; 1,60; 2,00; 2,50... имеет знаменатель прогрессии 1,25;

- 3-йряд ? R20 ? 1,00; 1,12; 1,25; 1,40; 1,60... имеет знаменатель прогрессии 1,12;

врд4-й ряд ? R40 ? 1,00; 1,06; 1,12; 1,18; 1,25... имеет знаменатель прогрессии 1,06.

Примечание. Индекс R назван в честь французского инженера Ш. Ренара. С его именем связывают историю создания рядов предпочтительных чисел.

Количество чисел в интервале 1-10: для ряда R5 ? 5, R10 ? 10; R20 ? 20 и R40 ? 40.

В радиотехнике уже давно применяются предпочтительные числа, построенные по рядам Е, принятым Международной электротехнической комиссией (МЭК). Ряды Е состоят из округленных величин теоретических чисел со знаменателем для ряда Е3 ? 2,2, для ряда Е6 ? 1,5, для ряда Е12 ? 1,2. Например, ряды номинальных сопротивлений постоянных резисторов и ряды номинальной емкости постоянных конденсаторов (ГОСТ 2825 и ГОСТ 2519 соответственно) выбираются по ряду Е6. Так, для конденсаторов ряд емкостей будет следующим: 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8 (пФ, мкФ).

3. Унификация (от лат. unus ? один) ? выбор оптимального числа разновидностей продукции, процессов или услуг, значений их параметров и размеров.

Унификация ? это приведение чего-либо к единой системе, форме, единообразию. Например, в технике под унификацией понимают приведение различных видов продукции и средств ее производства к наименьшему числу типоразмеров, марок, свойств; рациональное сокращение типов деталей, агрегатов одинакового функционального назначения.

4. Агрегатирование ? это метод создания и эксплуатации изделий, машин, приборов и оборудования из отдельных стандартных унифицированных деталей и узлов.

5. Комплексная стандартизация - один из основных методов стандартизации. При комплексной стандартизации осуществления установление и применение системы взаимоувязанных требований как к самому объекту стандартизации в целом, так и к его основным элементам в целях оптимального решения конкретной проблемы.

6. Опережающая стандартизация (разработка перспективных стандартов) ? установление повышенных по отношению к уже достигнутому на практике уровню норм и требований к объектам стандартизации, которые, согласно прогнозам, будут оптимальными в последующее время.

В ряде случаев опережающие стандарты влияют на организацию производства совершенно новых видов продукции. Например, американские стандарты на цветное телевидение, утвержденные в 1953 году, способствовали созданию в США в 1957-1960 гг. массового производства телевизоров цветного изображения.

Большим достижением международной стандартизации в конце 80-х годов было утверждение международного стандарта на аудиокомпактный диск до начала производства самого изделия. Это позволило обеспечить полную совместимость компакт-диска с другими техническими средствами и тем самым избежать непроизводительных затрат.

Литература: 4 (с. 44-55), 6 (с. 85-90), 27 (с. 319-340).

Тема 3 Государственная стандартизация Республики Казахстан

Правовые основы стандартизации. Правовые основы стандартизации в Республике Казахстан впервые были установлены Законом Республики Казахстан «О стандартизации и сертификации», принятым в 1993 году.

В 1999 году Закон «О стандартизации и сертификации» был пересмотрен с учетом развития Казахстана и проведения рыночных реформ и принят новый Закон Республики Казахстан «О стандартизации», который 10 июня 2003 года был существенно изменен и дополнен.

Основная цель закона ? установление мер государственной защиты интересов потребителей и государства в вопросах качества и безопасности продукции, процессов (работ) и услуг посредством разработки и применения нормативных документов по стандартизации, устанавливающих требования, правила, нормы, и государственного контроля за выполнением обязательных требований стандартов при их применении.

Государственная система стандартизации Республики Казахстан

В развитие Закона Республики Казахстан «О стандартизации» разработана Государственная система стандартизации Республики Казахстан (ГСС РК), которая представляет собой совокупность органов государственного управления, физических и юридических лиц, осуществляющих работы в области стандартизации, в том числе в области каталогизации продукции, в пределах их компетенции, нормативных документов, устанавливающих порядок проведения работ по стандартизации в Республике Казахстан.

Основные задачи ГСС РК. Для достижения целей стандартизации, установленных законодательством, ГСС РК должна решать следующие основные задачи:

- установление оптимальных требований к номенклатуре и качеству продукции, процессов (работ), услуг в интересах потребителя и государства, в том числе обеспечивающих их безопасность;

-установление требований по совместимости (конструктивной, электрической, электромагнитной, информационной, программной и др.), взаимозаменяемости и унификации продукции к. технологическим процессам, метрологическим нормам и правилам;

- нормативное обеспечение производства, процессов (работ) и услуг, контроля (испытаний, анализа, измерений), сертификации и оценки качества продукции;

- развитие и ведение систем классификации и кодирования технико-экономической информации, каталогизации и штрихового кодирования продукции;

- совершенствование действующего законодательства и переход на иные формы регулирования качества и безопасности продукции путем формирования в Республике Казахстан системы технических регламентов, в том числе технического законодательства, гармонизированного с законодательством стран с развитой рыночной экономикой;

- обеспечение прямого применения международных стандартов и норм на территории Республики Казахстан, гармонизация действующих нормативных документов и системы стандартизации с международными нормами и системами;

- совершенствование системы информационного и нормативного обеспечения работ по стандартизации, метрологии и сертификации и формирование государственного фонда стандартов Республики Казахстан;

- осуществление государственного надзора за соблюдением обязательных требований нормативных документов, качеством и безопасностью сертифицированной продукции, процессов (работ), услуг.

Организация работ по стандартизации в Республике Казахстан

Организационная структура Государственной системы стандартизации Республики Казахстан состоит из:

- уполномоченного органа по стандартизации, метрологии и сертификации, его территориальных подразделений и подведомственных предприятий;

- органов государственного управления Республики Казахстан в пределах их компетенции в области стандартизации;

- физических и юридических лиц, в том числе технических комитетов, экспертов-аудиторов по стандартизации;

- государственного фонда стандартов Республики Казахстан.

Категории нормативных документов по стандартизации

Категорией нормативного документа по стандартизации называют его статус в зависимости от сферы действия.

Нормативные документы по стандартизации, действующие в Государственной системе стандартизации Республики Казахстан, могут быть следующих категорий:

- государственные стандарты Республики Казахстан;

- отраслевые стандарты;

- стандарты научно-технических, инженерных обществ и других общественных объединений;

- фирменные стандарты;

- технические условия;

- межгосударственные стандарты;

- рекомендации;

- технические регламенты;

- государственные классификаторы технико-экономической информации.

Межгосударственные стандарты (ГОСТ). К объектам межгосударственной стандартизации относятся:

- общетехнические нормы и требования, в том числе единый технический язык;

- типоразмеры, типоразмерные ряды и типовые конструкции изделий общемашинного применения (подшипники, крепежные изделия и т.д.), совместимые программы и технические средства информационных технологий, справочные данные о свойствах веществ и материалов, классификация и кодирование продукции;

- объекты крупных промышленных и хозяйственных комплексов (транспорт, энергетика, связь);

- объекты крупных межгосударственных социально-экономических и научно-технических программ, таких, как обеспечение населения питьевой водой, создание системы контроля среды обитания, обеспечение безопасности населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф;

- взаимопоставляемая продукция, выпускаемая в ряде государств.

Литература: 5 (с. 19-26), 20 (с. 17-38), 23 (с. 212-260).

Тема 4 Характеристика стандартов разных видов

Виды стандартов. В зависимости от специфики объекта стандартизации и содержания устанавливаемых требований разрабатывают стандарты следующих видов:

- стандарты основополагающие;

- стандарты на продукцию и услуги;

- стандарты на методы контроля (испытаний, измерений, анализа);

- стандарты на процессы.

Основополагающие стандарты устанавливают общие организационно-методические положения для определенной области деятельности, общетехнические требования, нормы и правила, обеспечивающие взаимопонимание, техническое единство, взаимосвязь различных областей науки, техники и производства в процессе создания и использования продукции, процессов (работ) и услуг, а также другие общетехнические требования.

В узком смысле основополагающий стандарт ? стандарт, определяющий общие положения в комплексе стандартов конкретной системы, например: СТ РК 1.0-2000 «Государственная система стандартизации Республики Казахстан. Основные положения».

Стандарты на продукцию (услуги) устанавливают требования к группам однородной продукции (услуги) или к конкретной продукции (услуге), например, СТ РК 1040-2001 «Услуги транспортные по пассажирским перевозкам. Общие технические условия».

Стандарты на методы контроля устанавливают методы (отборы, приемы, методики и др.) проведения испытаний, измерений, анализа продукции (услуги) при ее создании, сертификации, использовании (например, СТ РК 1049-2001 «Премиксы. Методы анализа»).

Стандарты на процессы (работы) устанавливают требования к методам (способам, приемам, режимам, нормам) выполнения различного рода работ на отдельных этапах жизненного цикла продукции (услуги) ? при разработке, изготовлении, хранении, транспортировании, эксплуатации, ремонте и утилизации.

Порядок применения международных, региональных, национальных стандартов зарубежных стран в Республике Казахстан

В соответствии с действующим законодательством Республики Казахстан и действующими стандартами Государственной системы стандартизации допускается применение (использование) хозяйствующими субъектами при производстве продукции, оказании услуг, выполнении работ международных, региональных и национальных стандартов зарубежных стран.

Применению подлежат международные, региональные и национальные стандарты зарубежных стран, требования которых:

- не противоречат нормам действующего в республике законодательства, в том числе обеспечения безопасности для жизни и здоровья, имущества граждан, окружающей среды, совместимости и взаимозаменяемости;

- отвечают потребностям экономики Республики Казахстан и не ущемляют прав и интересов юридических и физических лиц, работающих на территории республики.

Основными целями проведения работ по применению стандартов других стран в республике являются:

- защита экономических интересов республики;

- гармонизация Государственной системы стандартизации Республики Казахстан с международными требованиями;

- повышение технического уровня и конкурентоспособности отечественной продукции на мировом рынке и устранение технических барьеров во внешнеэкономических связях;

- максимальное использование научно-технического потенциала других стран;

- формирование государственного фонда стандартов на основе широкого применения международных, региональных и национальных стандартов зарубежных стран.

Применение стандартов зарубежных стран в республике осуществляется:

- путем прямого применения их аутентичных переводов предприятиями-пользователями, без оформления на их основе нормативных документов Республики Казахстан;

- через нормативные документы (государственные стандарты, рекомендации) Республики Казахстан.

Информационное обеспечение работ по стандартизации

Исключительное право официального опубликования международных, межгосударственных и национальных стандартов зарубежных стран, государственных стандартов, стандартов научно-технических, инженерных обществ и других общественных объединений и классификаторов технико-экономической информации принадлежит Комитету по стандартизации, метрологии и сертификации.

Функции национального информационного центра в Республике Казахстан выполняет государственное предприятие «Государственный информационный центр стандартов» (ГИЦС) Комитета по стандартизации, метрологии и сертификации. ГИЦС ведет фонд отечественных, межгосударственных, международных, региональных и зарубежных стандартов, который постоянно совершенствуется, а также имеет автоматизированные банки данных.

Государственный фонд стандартов Республики Казахстан ? совокупность специализированных фондов органов государственного управления Республики Казахстан, содержащих стандарты, технические регламенты и документы, обязательные для соблюдения на территории Республики Казахстан.

По состоянию на 2003 год в Государственном фонде стандартов имеется около 36 тысяч нормативных документов, из них:

- более 20 тысяч межгосударственных стандартов (ГОСТ);

- около 400 государственных стандартов Республики Казахстан (СТ РК);

- более 3 тысяч международных стандартов (ИСО, МЭК, МОЗМ);

- около 10 тысяч национальных стандартов зарубежных стран.

- более 70 правил и рекомендаций, а также санитарные правила и нормы (СанПиНы), строительные нормы и правила (СНиПы), государственные классификаторы.

Кроме того, Государственный фонд стандартов располагает 13 электронными базами данных, в том числе полнотекстовыми государственными и межгосударственными стандартами, европейскими директивами и нормами.

Государственный надзор за соблюдением обязательных требований нормативных документов по стандартизации

Государственный надзор за соблюдением обязательных требований нормативных документов по стандартизации (далее ? государственный надзор) осуществляют на основании Закона Республики Казахстан «О стандартизации» Комитет по стандартизации, метрологии и сертификации и его территориальные подразделения.

Основными задачами государственного надзора являются:

- предупреждение и пресечение нарушений обязательных требований государственных стандартов, правил обязательной сертификации и Закона Республики Казахстан «Об обеспечении единства измерений» всеми субъектами хозяйственной деятельности;

- предоставление информации органам исполнительной власти и общественным организациям по результатам проверок.

Государственный надзор осуществляется у физических и юридических лиц на территории Республики Казахстан, включая иностранные организации, на стадиях разработки и постановки продукции на производство, ее изготовления, реализации (поставки, продажи), использования (эксплуатации), хранения, транспортирования и утилизации, а также при выполнении процессов (работ) и оказании услуг.

Литература: 19 (с. 309-319), 24 (с. 17-29).

Тема 5 Межгосударственная, региональная и международная стандартизации

Началом развития межгосударственной стандартизации в рамках СНГ явилось «Соглашение о проведении согласованной политики в области стандартизации, метрологии и сертификации», подписанное главами правительств стран СНГ в марте 1992 года.

Отмечая международный характер стандартизации, метрологии и сертификации, основными целями Соглашения, которые должны решаться через стандартизацию, являются:

- защита интересов потребителей и каждого государства-участника Соглашения в вопросах качества продукции и услуг, обеспечивающих безопасность для жизни, здоровья и имущества населения, охрану окружающей среды;

- обеспечение совместимости и взаимозаменяемости продукции и других требований, представляющих межгосударственный интерес;

- устранение технических барьеров в производстве и торговле, содействие повышению конкурентоспособности продукции государств-участников Соглашения на мировых товарных рынках;

- содействие повышению безопасности хозяйственных объектов государств-участников Соглашения при возникновении природных и техногенных катастроф, а также других чрезвычайных ситуаций.

Благодаря Соглашению были сохранены существовавшие в СССР фонды нормативных документов (около 25 тысяч государственных и 40 тысяч отраслевых стандартов, 35 классификаторов технико-экономической информации). Были достигнуты договоренности о признании государственных стандартов бывшего СССР (ГОСТ) в качестве действующих межгосударственных стандартов и сохранении за вновь вводимыми межгосударственными стандартами аббревиатуры «ГОСТ».

Отдавая должное большой работе, проводимой МГС в рамках СНГ, Совет Международной организации по стандартизации (ИСО) в 1995 году признал МГС региональной организацией по стандартизации Евроазиатского региона с регистрацией названия «Евразийский совет по стандартизации, метрологии и сертификации», а также его эмблему.

Международная и региональная стандартизация

Международная организация по стандартизации (ИСО)

Национальные стандарты отражают особенности и уровень научного и технического развития страны, в которой они разработаны и применяются. Поэтому требования стандартов различных стран на однородные изделия часто отличаются друг от друга, что является серьезным препятствием для развития международной торговли, так как вызывает необходимость согласования характеристик продукции со стандартами той страны, которая ее покупает.

Международная организация по стандартизации, являющаяся всемирной федерацией национальных органов по стандартизации, была создана в Лондоне по решению ООН в 1947 году 25 национальными организациями по стандартизации.

При выборе ее названия решено было использовать производное от греческого слова isos ? «равный». Вот почему на всех языках мира Международная организация по стандартизации имеет краткое название ISO (ИСО).

К руководящим органам относятся Генеральная ассамблея, Совет ИСО и его комитеты, к рабочим органам ? технические комитеты (ТК), подкомитеты (ПК) и технические консультативные группы (ТКГ)

Высшим органом ИСО является Генеральная ассамблея ? собрание должностных лиц и делегатов, назначенных членами. Каждый член имеет право представлять не более трех делегатов. Члены-корреспонденты и подписавшиеся члены участвуют как наблюдатели.

В перерывах между сессиями Генеральной ассамблеи работой ИСО руководит Совет ИСО, во главе которого стоит президент ИСО. Совет состоит из 18 членов ? представителей национальных организаций по стандартизации, избираемых на три года, и имеет право, не созывая Генеральной ассамблеи, направлять членам ИСО вопросы для консультации или поручать членам их решение. На заседаниях совета решения принимаются большинством голосов присутствующих. В период между заседаниями и при необходимости совет может принимать решения путем переписи. При совете создано Исполнительное бюро, которое руководит техническими комитетами ИСО.

Совету ИСО подчиняются семь комитетов: ПЛАКО (Техническое руководящее бюро), СТАКО (Комитет по изучению научных принципов стандартизации), КАСКО (Комитет по оценке соответствия), ИНФКО (Комитет по информационным системам и услугам), ДЕВКО (Комитет по оказанию помощи развивающимся странам), КОПОЛКО (Комитет по защите интересов потребителей), РЕМКО (Комитет по стандартным образцам).

Региональные организации по стандартизации

В мире действует семь региональных организации по стандартизации, подобных МГС, ? в Скандинавии, Латинской Америке, Арабском регионе, в Африке, в Европейском союзе. Наиболее интересен опыт стандартизации в ЕС.

Европейскими организациями по стандартизации являются Европейский комитет по стандартизации (СЕН), утвержденный в 1961 году, и Европейский комитет по стандартизации в электротехнике (СЕНЭЛЕК), созданный в 1972 году.

Литература: 3 (с. 46-53), 4 (с. 94-114), 24 (с. 30-42).

МОДУЛЬ 2

Тема 1 Метрология - техническая основа стандартизации. Роль метрологии в науке и производстве

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

Метрология делится на три раздела: теоретическую, законодательную и прикладную (практическую) метрологию.

Теоретическая метрология ? раздел метрологии, который занимается разработкой фундаментальных основ метрологии, созданием системы единиц измерений, физических постоянных, разработкой новых методов измерений.

Законодательная метрология устанавливает государственные требования к допускаемым к применению в государстве единицам измерений, методам измерений, средствам измерений и измерительным лабораториям.

Прикладная метрология занимается практическим применением разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии в различных сферах деятельности.

Нет ни одной области практической деятельности, где можно было бы обойтись без измерений, когда находятся соотношения между измеряемой величиной и единицей измерения этой величины.

При любом анализе, прогнозировании, планировании, контроле, регулировании необходима достоверная информация о количестве и качестве сырья, готовой продукции, информация о ходе технологической операции, всего производственного цикла. Эту информацию получают путем измерений большого числа различных физических величин, показателей и параметров.

Достоверная, полученная с требуемой точностью измерительная информация обеспечивает правильность принимаемых решений. Недостоверная информация может привести к снижению качества продукции, авариям, неверным выводам при научных исследованиях, неверным оценкам запасов полезных ископаемых, обвесу и обсчету при торгово-коммерческих операциях.

Огромное значение приобретает метрологическое обеспечение в решении задач экономии материальных, энергетических и других ресурсов, так как достоверный количественный учет является основой экономии и сокращения потерь материальных ценностей, электрической и тепловой энергии, нефти и нефтепродуктов, газа, водных ресурсов.

История становления метрологии в Казахстане

В 2003 году метрологи Казахстана отметили 80-летний путь развития метрологии Казахстана.

История развития мер и техники измерений в Казахстане тесно связана с развитием и становлением метрологии в России. Первое учреждение на территории Казахстана, в задачи которого входило определение пригодности приборов к применению, появилось в 1923 году как Семипалатинское отделение Омской поверочной палаты. Проводилось сличение показаний более точных мер и приборов с показаниями мер и приборов, находящихся в торговле, на предприятиях. Это называлось поверкой, а учреждения, соответственно, поверочными.

Решением Совета Народных Комиссаров Казахской ССР в 1930 году Казахская краевая палата переведена из Семипалатинска в столицу республики г. Алма-Ату.

В это время в Казахстане поверялись и клеймились только простейшие приборы: весы, гири, меры длины и вместимости, манометры.

С подъемом культурно-экономической жизни, с развитием промышленности в Казахстане начинается рост поверочных органов, расширяется номенклатура поверяемых приборов.

Особо бурное развитие метрологии в Казахстане началось в 60-е годы. В это время активно строились областные лаборатории 2-го и 3-го разрядов с оснащением их соответствующими образцовыми средствами и вспомогательным оборудованием.

В Алма-Атинской государственной контрольной лаборатории создается отдел поверки, включающий секторы по видам измерений: механические, линейно-угловые, теплотехнические, электрические.

Казахское республиканское управление Госстандарта СССР было создано в феврале 1971 года. Вводится новое положение, определяющее функции управления. Положением определяются новые задачи, обязанности и расширяются права Госстандарта СССР в области стандартизации и метрологии.

В начале 70-х годов построены лаборатории в Усть-Каменогорске, Целинограде, Чимкенте, Джамбуле; они оснащались новейшим поверочным оборудованием 2-го и 3-го разрядов.

С 1971 года в Казахской ССР, как и во всех республиках СССР, проводилась большая работа по переходу от государственного надзора за обеспечением единообразия средств измерений к обеспечению единства измерений.

С 1977 года по поручению Госстандарта СССР в Алма-Атинском центре стандартизации и метрологии (АЦСМ) организуется производство государственных стандартных образцов (ГСО) состава цветных металлов. Свердловским филиалом Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии для производства ГСО разработано специальное технологическое оборудование. Центром было разработано и внесено в реестр 35 типов ГСО, реализовано 9000 экземпляров ГСО.

В республике находилось в эксплуатации более 8 млн. средств измерений. Для их метрологического обслуживания создана эталонная база, образованы на базе АЦСМ Главный центр государственных эталонов и Главный центр стандартных образцов. Республика была оснащена 17 рабочими эталонами, 13 тысячами высокоточных образцовых средств измерения (ОСИ), в том числе более 500 исходными ОСИ 1-го разряда и более 700 исходными ОСИ 2-го разряда.

В 1992 году становление Республики Казахстан как суверенного государства, связанное с децентрализацией управления отраслями народного хозяйства, разрыв связей с бывшими республиками СССР обусловливают значительные структурные изменения в экономике республики и в системе Госстандарта.

Правительством республики принята «Программа развития государственной системы единства измерений», от выполнения которой ожидалось повышение уровня измерений. В октябре 1994 года Казахстан вступил в Международную организацию законодательной метрологии в качестве полноправного члена. Республика является членом ИСО и участником подписанного странами СНГ «Соглашения о проведении согласованной политики в области стандартизации, метрологии и сертификации».

Нормативно-правовые основы метрологии

Единство измерений ? это состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах величин и погрешность измерений находится в установленных границах с заданной вероятностью.

Это значит, что все результаты множества выполняемых измерений необходимо приводить к воспроизводимым единицам измеряемых величин, сопровождать указанием их точности и гарантировать требуемую точность.

Обеспечение единства измерений (ОЕИ) ? это деятельность метрологических служб, направленная на достижение и поддержание единства измерений в соответствии с законодательными актами, а также правилами и нормами, установленными государственными стандартами и другими нормативными документами по обеспечению единства измерений.

Основная цель обеспечения единства измерений ? это защита интересов граждан и экономики Республики Казахстан от последствий недостоверных результатов измерений.

Другими целями обеспечения единства измерений является обеспечение:

- безопасности и качества отечественной и импортируемой продукции, процессов (работ) и услуг;

- достоверности измерений при фундаментальных исследованиях и научных разработках;

- достоверности учета материальных и энергетических ресурсов;

- достоверных результатов измерений при диагностике и лечении заболеваний, контроле безопасности условий труда и быта людей, обеспечении безопасности движения, охране окружающей среды.

Проблема повышения точности и достоверности измерительной информации, т.е. проблема, которую должна решать метрология и результаты решения которой используют все отрасли народного хозяйства, была и остается одной из первостепенных государственных задач.

Понятие «измерительная информация» охватывает любые данные о количественных характеристиках свойств веществ, материалов, изделий, продукции, процессов, явлений, полученных опытным путем с использованием технических средств.

Таким образом, метрологическая деятельность, направленная на обеспечение возможности правильного и единообразного определения погрешности измерительной информации, определяется как обеспечение единства измерений.

До введения Государственной системы обеспечения единства измерений метрологи Республики Казахстан осуществляли свою деятельность по обеспечению единообразия мер и измерительных приборов, т.е. следили за тем, чтобы они имели градуировку в установленных в республике единицах и их метрологические характеристики соответствовали нормам.

Основная цель ГСИ РК ? создание правовых, нормативных, организационных, технических и экономических условий для решения задач по обеспечению единства измерений.

Основными задачами ГСИ РК являются:

- разработка оптимальных принципов управления деятельностью по обеспечению единства измерений;

- создание и совершенствование эталонной базы единиц величин;

- установление основных понятий, терминов и определений в области метрологии;

- создание и совершенствование нормативной базы по обеспечению единства измерений;

- гармонизация правил, норм и требований в области метрологии с международными, межгосударственными, региональными и национальными правилами, нормами и требованиями;

- информационное обеспечение в области измерений.

Единицы величин. На территории Республики Казахстан к применению допускаются единицы величин Международной системы единиц. По решению уполномоченного органа по стандартизации, метрологии и сертификации к применению могут быть допущены единицы величин, не входящие в Международную систему единиц.

Государственные эталоны единиц величин. Техническую основу ГСИ РК образуют государственные эталоны единиц величин, создание и содержание которых осуществляется государством. Государственные эталоны предназначены для воспроизведения и (или) хранения единиц величин (кратных либо дольных значений единиц величин) и используются в качестве исходных на территории Республики Казахстан с целью передачи их размеров другим средствам измерений.

Средства измерений используются для определения величин, единицы которых допущены к применению в Республике Казахстан, и должны соответствовать условиям эксплуатации и установленным к ним требованиям.

Методики выполнения измерений, применяемые в сферах осуществления государственного метрологического надзора (статья 23 Закона Республики Казахстан «Об обеспечении единства измерений»), подлежат обязательной метрологической аттестации и регистрации в реестре ГСИ РК. Метрологические службы, осуществляющие разработку и аттестацию методик выполнения измерений, должны быть аккредитованы уполномоченным органом по стандартизации, метрологии и сертификации в установленном порядке.

Организационной основой ГСИ РК является метрологическая служба Республики Казахстан.

Литература: 3 (с. 198-215), 4 (с. 140-171), 6 (с. 117-213).

Тема 2 Единицы измерения физических величин

Физическая величина ? это характеристика физического объекта (физической системы, явления или процесса), общая в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальная для каждого из них.

Единица измерения физической величины ? это физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1.

Единицы измерения начали появляться тогда, когда возникла потребность выражать что-либо количественно, например, количество сыпучих или жидких веществ, расстояние, характеристику процессов. Стали появляться меры объема, длины, массы.

Развитие единиц измерения величин можно разделить на несколько этапов.

Первый этап, когда единицу измерения величин связывали с мерой. Размер единицы измеряемой величины равнялся размеру величины, воспроизводимой мерой.

Второй этап характеризуется отказом от единиц величин, воспроизводимых природой, и переходом к вещественным, предметным эталонам (метру, килограмму).

На третьем этапе развития единиц физических величин выяснилось, что вещественные эталоны единиц величин не могут обеспечить передачу этих единиц с той точностью, которую стали требовать наука и техника. Открытие новых физических явлений позволило воспроизвести единицы физических величин, не изменяя сами единицы. Сейчас размер метра определен через секунду.

Переход от одного этапа к другому по отдельным физическим величинам совершился и продолжает совершаться.

Исключение составляет единица массы, которая осталась на втором этапе. До сих пор наиболее точно единица массы воспроизводится вещественным эталоном килограмма ? платиново-иридиевой гирей, изготовленной в 1889 году. Определение килограмма не связано ни с какими другими единицами; она остается независимой единицей. Вся централизованная система эталонов массы, опирающаяся на международный прототип, принципиально уничтожима, так как не опирается ни на какие физические процессы и константы.

Впервые понятие о системе единиц физических величин ввел в 1832 году немецкий ученый Карл Гаусс (1777-1855). Он предложил выбрать произвольно несколько независимых величин. Единицы этих величин были названы основными. А затем, пользуясь закономерной связью между величинами, были образованы единицы других величин, которые были названы производными. Совокупность основных и производных единиц и является системой единиц физических величин.

Первоначально была создана система единиц МКС, основанная на трех основных единицах ? длине, массе и времени (метр ? килограмм ? секунда), затем ? система СГС, основанная на основный единицах ? сантиметре, грамме, секунде.

Некоторое время применялась техническая система единиц МКГСС, основанная на единицах длины, массы, силы и времени (метр ? килограмм ? сила ? секунда).

В 1948 году на IX Генеральной конференции по мерам и весам была предложена единая практическая система единиц, в которой в качестве основных единиц рекомендованы метр, килограмм, секунда и одна из электрических величин.

На X Генеральной конференций по мерам и весам (1954 год) были приняты в качестве основных единиц новой системы: длины ? метр, массы ? килограмм, времени ? секунда, силы тока ? ампер, температуры термодинамической ? кельвин, силы света - кандела.

В 1963 году в СССР был введен ГОСТ 9867-61 «Международная система единиц», согласно которому устанавливалось предпочтительное применение единиц СИ.

Затем был введен ГОСТ 8.417-81 «ГСИ. Единицы физических величин», охватывающий все отрасли науки, техники и экономики.

Преимуществами новой системы единиц являются ее универсальность (охватывает все области измерений), согласованность (все производные единицы образованы по единому правилу) и возможность создания новых производных единиц по мере развития науки и техники.

Основные единицы. В СИ основной единицей длины является метр (м), времени ? секунда (с), массы ? килограмм (кг), силы электрического тока ? ампер (А), термодинамической температуры ? кельвин (К), силы света ? кандела (кд) и количества вещества ? моль (моль).

Метр равен длине пути, проходимого светом в вакууме за 1 / 299792458 долю секунды.

299792458 м / с ? постулированная скорость света в вакууме, точная, не имеющая погрешности константа.

Секунда ? это интервал, в течение которого совершается 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущений полями.

Килограмм равен массе международного прототипа килограмма ? платиново-иридиевой гири.

Определение килограмма не связано ни с какими другими единицами, но с помощью килограмма образуются многие производные единицы.

Ампер равен силе неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, вызывал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2·10^?7 ньютона.

Согласно определению размер ампера опирается на эталоны килограмма и метра. Однако ампер, как и метр, является основной единицей.

Эталон ампера, соответствующий определению, никогда не существовал, так как нельзя создать (даже представить) такого технического устройства.

Эталоны в виде ампер-весов не соответствуют реальным способам получения размера ампера.

Кельвин равен 1 / 273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды. Этот эталон не зависит от других величин.

Кандела равна силе света в заданном направлении источника, использующего монохроматическое излучение частотой 540·10¹² Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1 / 683 Вт / ср.

Эталон канделы по воспроизведению, согласно определению, также зависит от ряда других эталонов.

Моль ? количество вещества системы, содержащий столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг.

Эталон моля не реализован из-за неоднозначности его определения. Система единиц со дня ее принятия функционирует без эталона одной из основных единиц.

Дополнительными единицами СИ являются радиан (рад) ? единица плоского угла и стерадиан (ср) ? единица телесного угла.

Радиан ? угол между двумя радиусами окружности, дуга между которыми по длине равна радиусу.

В градусном исчислении радиан равен 57⁰17'44,8" и применяется для образования производных единиц.

Стерадиан ? телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий из поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, длина которой равна радиусу сферы.

Стерадиан имеет теоретическое и расчетное значение, в частности, в светотехнике.

Производные единицы СИ образованы из основных и дополнительных единиц СИ по правилам их образования.

Измерение физических величин

Измерение ? нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Для проведения измерения необходимо наличие:

- физической величины;

- метода измерений;

- средства измерений;

- оператора;

- условий, необходимых для измерения.

Цель измерения ? получение значения физической величины в форме, наиболее удобной для пользования.

Физическая величина характеризуется размером, значением, числовым значением, истинным и действительным значениями.

Размер физической величины ? количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу.

Значение физической величины ? выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

Числовое значение физической величины ? отвлеченное число, входящее в значение величины.

Единица физической величины ? физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1.

Физическую величину характеризует ее истинное значение, которое идеальным образом отражает в качественном и количественном отношении соответствующее свойство объекта.

Действительным называют значение физической величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближенное к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Виды измерений. По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения делятся на четыре основных вида: прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямыми называются измерения, при которых искомое значение физической величины получают непосредственно из опытных данных (например, измерение массы на весах, длины детали микрометром).

Косвенные измерения ? определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.

Примером косвенных измерений является определение твердости (НВ) металлов путем вдавливания стального шарика определенного диаметра (D) с определенной нагрузкой (Р) и получения при этом определенной глубины отпечатка (h):

НВ = P / (D·h).

Совокупными называются проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых значения искомых величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях.

Например, измерения, при которых массы отдельных гирь набора находят по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь.

Совместные измерения ? это производимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения функциональной зависимости между ними. Например, определения зависимости длины тела от температуры, температур кипения и плавления от давления и т.д.

Метод измерения ? это прием или совокупность приемов сравнения измеряемого состава или свойства вещества или измеряемой физической величины с известным составом или свойством вещества или с единицей физической величины в соответствии с реализованным принципом измерений. Каждую величину можно измерить различными методами (рис. 1).

По условиям измерения различают:

1) контактный

2) бесконтактный методы измерений.

Контактный метод измерений основан на том, что чувствительный элемент средства измерений приводится в контакт с объектом измерения (измерение температуры тела термометром).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 - Измерение величин

стандартизация метрология сертификация

Бесконтактный метод измерений основан на том, что чувствительный элемент средства измерений не приводится в контакт с объектом измерения (измерение расстояния до объекта радиолокатором, измерение температуры в доменной печи пирометром).

Исходя из способа сравнения измеряемой величины с ее единицей, различают:

- метод непосредственной оценки

- метод сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценки ? метод, при котором значение величины определяют непосредственно по показанию средства измерений (термометра, вольтметра). Этот метод обеспечивает быстроту процесса измерений, но точность измерения ограничена.

В случае выполнения особо точных измерений применяется метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение напряжения постоянного тока с помощью компенсатора сравнения с ЭДС нормального элемента. К разновидностям метода сравнения с мерой относят метод противопоставления, дифференциальный (разностный) метод, нулевой метод, метод совпадений и метод замещения.

Метод сравнения с мерой, в котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами, называется методом противопоставления. Этим методом взвешивают груз на равноплечих весах, уравновешивая его гирями.

Дифференциальный (разностный) метод характеризуется измерением разности между значениями измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой. Например, измерения путем сравнения мер длины с эталонной мерой на компараторе.