Метрологические основы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Томский государственный педагогический университет» ТГПУ

Факультет экономики и управления

Кафедра менеджмента

Специальность: 061100 «Менеджмент организации»

Метрологические основы

Выполнила

студентка группы 91 МО

Щербюк А.В.

Проверил

зав. кафедрой менеджмента,

д.ф.-м.н., профессор

Филонов Н.Г.

Томск - 2014



Содержание

Введение

1. Основные понятия и определения в метрологии

2. Классификация измерений

3. Роль метрологии в развитии, конструировании производства, естественных и технических наук

4. Нормативная база законодательной метрологии

5. Метрологическое обеспечение

Заключение

Список литературы



Введение

метрология измерение точность

Развитие естественных наук привело к появлению все новых и новых средств измерений, а они, в свою очередь, стимулировали развитие наук, становясь все более мощным средством исследования.

Измерения являются одним из важнейших путей развития научно-технического прогресса, познания природы и общества человеком. В практической деятельности мы постоянно имеем дело с измерениями, они имеют первостепенное значение во всех сферах производства и потребления, оценки качества товаров, внедрения новых технологий и управления ими.

Метрическая система в России была введена в 1918 г. декретом Совета Народных Комиссаров “О введении Международной метрической системы мер и весов”. Дальнейшее развитие метрологии в России связано с созданием системы и органов служб стандартизации.

Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Метрология имеет большое значение для прогресса естественных и технических наук, так как повышение точности измерений - одно из средств совершенствования путей познания природы человеком, открытий и практического применения точных знаний.

Долгое время метрология оставалась в основном описательной (эмпирической) наукой о различных мерах и соотношениях между ними. Метрология как наука об измерениях наиболее интенсивно стала развиваться в XX в. благодаря открытиям в области математических и физических наук. Сегодня можно считать, что уровень развития современного государства, включая его торговлю, промышленность, медицину, науку, оборону, строительство, экологию и услуги, в значительной мере определяется состоянием и динамичным развитием метрологического обеспечения.



1. Основные понятия и определения в метрологии

Метрология (от греч. «Metron» - мера, измерительный инструмент и «Logos» - учение) - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью. Средством метрологии является совокупность измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих требуемую точность.

Метрология состоит из трех разделов: теоретическая, прикладная, законодательная.

Теоретическая метрология занимается фундаментальными вопросами теории измерений, разработкой новых методов измерений, созданием систем единиц измерений и физических постоянных.

Прикладная метрология изучает вопросы практического применения результатов разработок теоретической и законодательной метрологии в различных сферах деятельности.

Законодательная метрология устанавливает обязательные правовые, технические и юридические требования по применению единиц величин, эталонов, стандартных образцов, методов и средств измерений, направленные на обеспечение единства и точности измерений в интересах общества.

Предметом метрологии является получение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью.

Физическая величина - одно из свойств объекта (системы, явления, процесса), которое может быть выделено среди других свойств и оценено (измерено) тем или иным способом, в том числе и количественно. Если свойство объекта (явления, процесса) является качественной категорией, так как характеризует отличительные особенности в различии или общности его с другими объектами, то понятие величины служит для количественного описания одного из свойств этого объекта. Величины подразделяются на идеальные и реальные, последние из которых бывают физические и нефизические.

Единица физической величины - физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин.

Основное понятие метрологии - измерение. Измерение - это нахождение значения величины опытным путем с помощью специальных технических средств или, другими словами, совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины.

Значимость измерений выражается в трех аспектах: философском, научном и техническом.

Философский аспект заключается в том, что измерения являются основным средством объективного познания окружающего мира, важнейшим универсальным методом познания физических явлений и процессов.

Научный аспект измерений состоит в том, что с помощью измерений осуществляется связь теории и практики, без них невозможны проверка научных гипотез и развитие науки.

Технический аспект измерений - это получение количественной информации об объекте управления и контроля, без которой невозможно обеспечение условий проведения технологического процесса, качества продукции и эффективного управления процессом.

Единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности известны с заданной вероятностью. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разное время, с использованием различны методов и средств измерений, а также в различных по территориальному расположению местах. Единство измерений обеспечивается их свойствами: сходимостью результатов измерений, воспроизводимостью результатов измерений и правильностью результатов измерений.

Сходимость - это близость результатов измерений, полученных одним и тем же методом, идентичными средствами измерений, и близость к нулю случайной погрешности измерений.

Воспроизводимость результатов измерений характеризуется близостью результатов измерений, полученных различными средствами измерений (естественно одной и той же точности) различными методами.

Правильность результатов измерений определяется правильностью как самих методик измерений, так и правильностью их использования в процессе измерений, а также близостью к нулю систематической погрешности измерений.

Процесс решения любой задачи измерения включает в себя, как правило, три этапа: подготовку, проведение измерения (эксперимента) и обработку результатов. В процессе проведения самого измерения объект измерения и средство измерения приводятся во взаимодействие.

Средство измерения - техническое устройство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики.

Результат измерения - значение физической величины, найденное путем ее измерения. В процессе измерения на средство измерения, оператора и объект измерения воздействуют различные внешние факторы, именуемые влияющими физическими величинами.

Эти физические величины не измеряются средствами измерения, но оказывают влияние на результаты измерения. Несовершенство изготовления средств измерений, неточность их градуировки, внешние факторы (температура окружающей среды, влажность воздуха, вибрации и др.), субъективные ошибки оператора и многие другие факторы, относящиеся к влияющим физическим величинам, являются неизбежными причинами появления погрешности измерения.

Точность измерений характеризует качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины, т.е. близость к нулю погрешности измерений.

Погрешность измерения - отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Под истинным значением физической величины понимается значение, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующие свойства измеряемого объекта.

Основные постулаты метрологии: истинное значение определенной величины существует и оно постоянно; истинное значение измеряемой величины отыскать невозможно. Отсюда следует, что результат измерения математически связан с измеряемой величиной вероятностной зависимостью.

Поскольку истинное значение есть идеальное значение, то в качестве наиболее близкого к нему используют действительное значение. Действительное значение физической величины - это значение физической величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что может быть использовано вместо него. На практике в качестве действительного значения принимается среднее арифметическое значение измеряемой величины.

Рассмотрев понятие об измерениях, следует различать и родственные термины: контроль, испытание и диагностирование.

Контроль - частный случай измерения, проводимый с целью установления соответствия измеряемой величины заданным пределам.

Испытание - воспроизведение в заданной последовательности определенных воздействий, измерение параметров испытуемого объекта и их регистрация.

Диагностирование - процесс распознавания состояния элементов объекта в данный момент времени. По результатам измерений, выполняемых для параметров, изменяющихся в процессе эксплуатации, можно прогнозировать состояние объекта для дальнейшей эксплуатации.

2. Классификация измерений

По способу получения измерения:

прямые - когда физическая величина непосредственно связывается с ее мерой;

косвенные - когда искомое значение измеряемой величины установлено по результатам прямых измерений величин, которые связаны с искомой величиной известной зависимостью;

совокупные - когда используются системы уравнений, составляемых по результатам измерения нескольких однородных величин.

По характеру изменения измеряемой величины:

статические - связаны с определением характеристик случайных процессов, то есть необходимое количество измерений определяется статическими способами;

динамические - связаны с такими величинами, которые в процессе измерений меняются (температура окружающей среды).

По отношению к основным единицам измерения:

абсолютные - (используют прямое измерение одной основной величины и физической константы);

относительные - базируются на установлении отношения измеряемой величины, применяемой в качестве единицы.

По условиям, определяющим точность результата, измерения делят на три класса:

измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники;

контрольно-поверочные измерения, выполняемые с заданной точностью;

технические измерения, погрешность которых определяется метрологическими характеристиками средств измерений.



3. Роль метрологии в развитии, конструировании производства, естественных и технических наук

Главные задачи метрологии по обеспечению единства измерений и способов достижения требуемых точностей непосредственно связаны с проблемами взаимозаменяемости как одного из важнейших показателей качества современных изделий. В большинстве стран мира меры по обеспечению единства и требуемой точности измерений установлены законодательно, и в Российской Федерации в 1993 г. был принят закон "Об обеспечении единства измерений".

Целями Закона являются:

установление правовых основ обеспечения единства измерений в РФ;

защита прав и законных интересов граждан, общества и государства от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений и обеспечение их потребности в получении объективных, достоверных и сопоставимых результатов измерений;

содействие развитию экономики РФ и научно-техническому прогрессу.

В Законе установлено, что сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений распространяется на:

здравоохранение;

ветеринарную деятельность;

охрану окружающей среды;

обеспечение безопасности при чрезвычайных ситуациях;

обеспечение безопасных условий и охраны труда;

производственный контроль за соблюдением установленных законодательством требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта;

торговлю и товарообменные операции, расфасовку товаров;

выполнение государственных учетных операций;

оказание услуг почтовой связи и электросвязи;

оборону и безопасность государства;

геодезическую и картографическую деятельность;

гидрометеорологию;

проведение банковских, налоговых и таможенных операций;

оценку соответствия продукции обязательным требованиям;

проведение официальных спортивных соревнований, обеспечение подготовки спортсменов высокого класса;

выполнение поручений суда, органов прокуратуры, государственных органов исполнительной власти;

осуществление мероприятий государственного контроля (надзора).

Законодательная метрология ставит главной задачей разработку комплекса взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил, требований и норм, а также других вопросов, нуждающихся в регламентации и контроле со стороны государства, направленных на обеспечение единства измерений, прогрессивных методов, способов и средств измерений и их точностей.

В Российской Федерации основные требования законодательной метрологии сведены в Государственные стандарты 8-го класса.

Метрология имеет большое значение для прогресса в области конструирования, производства, естественных и технических наук, так как повышение точности измерений - один из наиболее эффективных путей познания природы человеком, открытий и практического применения достижений точных наук.

Значительное повышение точности измерений неоднократно являлось основной предпосылкой фундаментальных научных открытий.

Так, повышение точности измерения плотности воды в 1932 г. привело к открытию тяжелого изотопа водорода - дейтерия, определившего бурное развитие атомной энергетики. Благодаря гениальному осмыслению результатов экспериментальных исследований по интерференции света, выполненных с высокой точностью и опровергавшим существовавшее до того мнение о взаимном движении источника и приемника света, А. Эйнштейн создал свою всемирно известную теорию относительности. Основоположник мировой метрологии Д.И. Менделеев говорил, что наука начинается там, где начинают измерять. Велико значение метрологии для всех отраслей промышленности, для решения задач по повышению эффективности производства и качества продукции.

Приведем лишь несколько примеров, характеризующих практическую роль измерений для страны: доля затрат на измерительную технику составляет около 15 % всех затрат на оборудование в машиностроении и приблизительно 25 % в радиоэлектронике; ежедневно в стране выполняется значительное число различных измерений, исчисляемых миллиардами, трудятся по профессии, связанной с измерениями, значительное число специалистов.

Современное развитие конструкторской мысли и технологий всех отраслей производства свидетельствуют об органической связи их с метрологией. Для обеспечения научно-технического прогресса метрология должна опережать в своем развитии другие области науки и техники, ибо для каждой из них точные измерения являются одним из основных путей их совершенствования.

4. Нормативная база законодательной метрологии

Законодательная метрология - это раздел метрологии, предметом которого является установление обязательных нормативно-правовых, технических и юридических требований по применению единиц величин, средств и методов измерений, эталонов, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений в интересах общества. Она распространяется на такие законодательно регулируемые сферы деятельности, существующие в любом государстве, как торговля, здравоохранение, безопасность, охрана окружающей среды.

Законодательная метрология служит средством государственного регулирования метрологической деятельности посредством законов и законодательных положений, которые вводятся в практику через метрологические службы государственных органов управления и юридических лиц.

В настоящее время создана система законодательного управления метрологической деятельностью на базе:

Конституции Российской Федерации;

Федерального закона № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений»;

Других федеральных законов, регулирующих отношения в области обеспечения единства измерений;

других нормативных и правовых документов по обеспечению единства измерений.

Государственная система обеспечения единства измерений состоит из трех подсистем:

правовой;

технической;

организационной.

В систему метрологического обеспечения входит ряд государственных научных метрологических центров и научно-исследовательских институтов. Наиболее крупные из них - Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы (ВНИИМС, г. Москва), Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева (ВНИИМ, г. Санкт-Петербург), Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ, Московская область), Уральский научно-исследовательский институт метрологии (УНИИМ, г. Екатеринбург), Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений (ВНИИОФИ, г. Москва), Сибирский государственный научно-исследовательский институт метрологии (СНИИМ, г. Новосибирск), Всероссийский научно-исследовательский институт расходометрии (ВНИИР, г. Казань).

Основные задачи государственных научных метрологических институтов:

проведение фундаментальных и прикладных научных исследований, экспериментальных разработок в области обеспечения единства измерений;

разработка, совершенствование, содержание, сличение и применение государственных первичных эталонов единиц величин;

передача единиц величин от государственных первичных эталонов;

участие в разработке проектов нормативных документов;

проведение метрологической экспертизы нормативных и правовых документов;

создание и ведение Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений;

участие в международном сотрудничестве в области метрологии.

5. Метрологическое обеспечение

Достижение высокого качества продукции и обеспечение точности и взаимозаменяемости деталей или сборочных единиц невозможно без метрологического обеспечения производства. Метрологическое обеспечение (МО) - установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерения.

Юридическую основу МО составляет закон Российской Федерации "Об обеспечении единства измерений", а также нормативные документы Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Федерального агентства), как организации, на которые правительством возложено проведение единой государственной технической политики в области метрологии.

Научно-технической основой МО являются системы государственных эталонов единых физических величин; передачи размеров единиц физических величин от эталонов к рабочим средствам измерений; государственных испытаний средств измерений, их поверки и калибровки и др.

Организационные основы МО составляют государственные и ведомственные метрологические службы (в том числе на фирмах и предприятиях различных форм собственности).

В состав государственной метрологической службы, осуществляющей свою деятельность под руководством Федерального агентства, входят:

государственные научные метрологические институты, осуществляющие создание, совершенствование и хранение государственных эталонов, а также проводящие исследовательские работы по научным основам метрологии;

Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССА), отвечающая за создание и внедрение стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов с целью обеспечения единства измерений;

Государственная служба стандартных справочных данных о специфических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД), осуществляющая информационное обеспечение организаций;

Государственная служба времени и частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ), сеть организаций, несущих ответственность за воспроизведение и хранение единиц времени и частоты и передачу их размеров, а также за обеспечение потребности народного хозяйства соответствующей информацией.

С целью МО производства на предприятиях различных форм собственности создаются метрологические службы или службы главного метролога, которые должны быть аккредитованы органами Федерального агентства.

В понятие МО производства входят научные и организационные основы, технические средства, правила и нормы, обеспечивающие полноту, точность и достоверность контроля качества продукции на всех этапах ее производства, необходимых для управления современным производством и обеспечения стабильного уровня, качества продукции.

Метрологическое обеспечение охватывает все стадии жизненного цикла изделия, начиная с этапа научно-исследовательских и опытно-конструкционных работ. На этом этапе устанавливаются, а затем закладываются в конструкторской и технологической документации параметры точности, обеспечивающие высокие эксплуатационные характеристики изделия и их допуски; производится выбор и обоснование необходимых средств измерения и контроля. Значение метрологического обеспечения производства для достижения высокого качества продукции определено рядом между народных документов, в том числе стандартом ИСО 10002-1.

Соблюдение этого стандарта является одним из условий аккредитации системы качества на предприятии.



Заключение

Метрология имеет большое значение для прогресса естественных и технических наук, так как повышение точности измерений - одно из средств совершенствования путей познания природы человеком, открытий и практического применения точных знаний.

Для обеспечения научно-технического прогресса метрология должна опережать в своем развитии другие области науки и техники, ибо для каждой из них точные измерения являются одним из основных путей их совершенствования.

В деятельности по метрологическому обеспечению участвуют не только метрологи, т.е. лица или организации, ответственные за единство измерений, но и каждый специалист: или как потребитель количественной информации, в достоверности которой он заинтересован, или как участник процесса её получения и обеспечения измерений.

Современное состояние системы метрологического обеспечения требует высокой квалификации специалистов. Механическое перенесение зарубежного опыта в отечественные условия невозможно, и специалистам необходимо иметь достаточно широкий кругозор, чтобы творчески подходить к выработке и принятию творческих решений на основе измерительной информации. Это касается не только работников производственной сферы. Знания в области метрологии важны и для специалистов по сбыту, менеджеров, экономистов, которые должны использовать достоверную измерительную информацию в своей деятельности.



Список литературы

1. Закон РФ "Об обеспечении единства измерений" от 04.04.1993 // СПС "Консультант +".

2. ГОСТ 16263-70 "ГСИ. Метрология. Термины и определения".

3. Шишкин И.Ф. Метрология, стандартизация и управление качеством. - М.: Издательство стандартов, 1990. - 342 с.

4. «Метрология и стандартизация» электронное издание. Каллиников П.Ю., Петров А.М., Лещенко А.М., Баринова Е.В., Соловьева А.В., Соловьева А.В.

5. «Метрология, стандартизация и сертификация» Никифоров А.Д., Бакиев Т.А., М.: Высшая школа, 2005. - 422 с.

6. «Метрология, стандартизация и технические средства измерений», Тартовский Д.Ф., Ястребов А.С., - М.: Высш. Шк., 2001.

Размещено на Allbest.ru