Основы сертификации в химической промышленности

Переменные погрешности - это погрешности, изменяющиеся в процессе измерения. Они делятся на:

- прогрессивные (монотонно изменяющиеся) - непрерывно монотонно возрастающие или убывающие погрешности;

- периодические погрешности - погрешности, значение которых является периодической функцией времени или перемещения указателя измерительного прибора;

- погрешности, изменяющиеся по сложному закону - погрешности, которые происходят вследствие совместного действия нескольких систематических погрешностей.

К прогрессивным (монотонно изменяющимся) погрешностям относятся, например, погрешности вследствие: а) износа измерительных наконечников, контактирующих с деталью при контроле ее прибором активного контроля; б) постепенного разряда батареи, питающей измерительный прибор.

Периодическая погрешность присуща, например, измерительным приборам с круговой шкалой (индикатор часового типа, применяемый для измерений малых линейных перемещений) и обусловлена несовпадением оси шкалы и оси вращения указателя.

Результаты наблюдений, полученные при наличии систематической погрешности, называются неисправленными. Обнаружение и исключение систематических погрешностей - одна из главных задач при планировании, подготовке, проведении измерений и обработке их результатов.

Для обнаружения систематических погрешностей измерений используются следующие способы.

Первый способ основан на поверке СИ. При этом разность между средним арифметическим результатом измерений и значением меры (показанием образцового СИ) равна искомой систематической погрешности.

Второй способ обнаружения систематических погрешностей основан на построении графика последовательности неисправленных значений случайных отклонений результатов измерений от средних арифметических. На графике через построенные точки проводят плавную кривую, характеризующую тенденцию результата измерения, если она существует. Если тенденция не прослеживается, то переменную систематическую погрешность считают практически отсутствующей.

Третий способ, являющийся разновидностью второго, предполагает вместо построения графика анализ изменения числовых данных неисправленных случайных погрешностей. Если неисправленные случайные погрешности резко изменяются при изменении условий измерений( например, при замене СИ), то данные результаты содержат постоянную систематическую погрешность, зависящую от условий наблюдений. Если знаки неисправленных случайных погрешностей чередуются с какой-либо закономерностью, то наблюдается переменная систематическая погрешность. Если последовательность знаков «+» у случайных погрешностей сменяется последовательностью знаков «» или наоборот, то присутствует монотонно изменяющаяся систематическая погрешность. Если группы знаков «+» и «» у случайных погрешностей чередуются, то присутствует периодическая систематическая погрешность.

Способы исключения систематических погрешностей

Способы исключения систематических погрешностей можно разделить на четыре основные группы:

1) устранение источников погрешностей до начала измерений (профилактика погрешностей);

2) исключение погрешностей с применением специальных методов измерения;

3) исключение погрешностей путем определения и внесения поправок в результат измерения;

4) оценка границ возможных систематических погрешностей, если их нельзя исключить.

1. Устранение источников погрешностей до начала измерений является наиболее рациональным способом исключения систематических погрешностей, т. к. это позволяет существенно упростить и ускорить процесс измерений.

Под устранением источника погрешностей понимают как непосредственное его удаление (например, удаление источника тепла), так и защиту средств измерений и, при необходимости, объекта измерений от влияния этих источников.

Исключение влияния изменений температуры окружающей среды осуществляют термостатированием и (или) кондиционированием всего помещения лаборатории, термостатированием всего средства измерений или отдельного, наиболее термочувствительного, узла этого средства.

Исключение влияния внешних электромагнитных полей достигается удалением самих источников этих полей или экранированием средств измерений, а, в ряде случаев, и всего рабочего помещения.

Для устранения влияния вибраций и сотрясений применяют специальные амортизаторы или устанавливают средства измерений на массивные фундаменты.

Источники инструментальной погрешности, присущие данному экземпляру средства измерений, устраняют путем регулировки или ремонта средства измерений. Необходимость ремонта устанавливается по результатам предварительной поверки или калибровки этого средства. Таким образом, следует сделать вывод, что перед началом измерений следует обязательно убедиться в метрологической пригодности используемых средств измерений к применению.

Многие погрешности, являющиеся следствием неправильной установки средств измерений, также могут быть исключены до начала измерений. Для этого, в ряде случаев, средства измерений необходимо устанавливать в строго определенных положениях, учитывать требования электромагнитной совместимости средств измерений при их совместном использовании, требования по согласованию входных и выходных сопротивлений средств измерений и другие.

До начала измерений могут быть исключены и многие субъективные погрешности. Для этого в ряде случаев устанавливаются определенные требования к квалификации оператора или ограничения по некоторым физиологическим параметрам оператора.

Подобных приемов и рекомендаций можно привести достаточно много. Основным правилом по исключению погрешностей до начала измерений является создание таких условий измерений, при которых отдельные составляющие погрешности, обусловленные влияющими факторами, будут иметь минимальные значения.

Контрольные вопросы

1. Что такое результаты измерений и погрешность измерений?

2. Разновидности систематической погрешности.

3. Что является источником методических погрешностей?

ЛЕКЦИЯ 4. Оценка средств измерений

На практике измерения проводятся различными методами, позволяющими исключить из результатов измерений отдельные составляющие погрешности и тем самым освободить оператора от необходимости определения многочисленных поправок с целью повышения достоверности результатов измерений.

При этом под методом измерения понимается прием или совокупность приемов использования средств измерений в соответствии с реализованным принципом измерений, т. е. физическим явлением или эффектом, положенным в основу измерений.

Как уже указывалось, прямые измерения являются основой всех других видов измерений, в связи с этим следует особо рассмотреть методы прямых измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения.

Наиболее простым, широко распространенным и не требующем высокой квалификации оператора является метод непосредственной оценки при котором значение величины определяют непосредственно по показанию средства измерений.

В качестве примера можно привести измерения давления манометром, электрического тока амперметром, длины микрометром.

Метод непосредственной оценки, однако, не обеспечивает высокую точность измерения.

Более сложным, но и более точным, является метод сравнения при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Сравнение измеряемой и известной величин может проводиться различными способами. В связи с этим метод сравнения имеет несколько разновидностей.

Дифференциальный или разностный метод - метод сравнения с мерой, при котором измерительный прибор регистрирует разность между измеряемой и известной величинами.

Обычно метод применяют при незначительной разности между сравниваемыми величинами. Следует отметить, что при уменьшении разности между этими величинами точность измерения возрастает.

Примером являются измерения, выполняемые при поверке мер длины сравнением с эталонной мерой на компараторе.

Нулевой метод - метод сравнения с мерой, при котором результирующий эффект воздействия измеряемой и известной величин на прибор сравнения доводят до нуля.

Нулевой метод является предельным случаем дифференциального. При этом погрешность самого прибора сравнения не влияет на погрешность измерения. Этот прибор должен иметь как можно более высокую чувствительность для четкой фиксации самого факта равенства между сравниваемыми величинами. Такие приборы сравнения часто называют нуль-индикаторами.

Примером нулевого метода является измерение электрического сопротивления мостом при полном его уравновешивании.

Метод замещения - метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают величиной, воспроизводимой мерой, находящейся в тех же условиях.

Например, точное взвешивание с поочередным помещением измеряемого объекта и гирь известной массы на одну и ту же чашку весов (метод Борда).

Метод совпадений - метод сравнения с мерой, в котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов.

Например, измерения длины с помощью штангенциркуля, имеющего, как известно, дополнительную, так называемую, нониусную шкалу, основано на наблюдении совпадения отметок шкал - основной шкалы штангенциркуля и шкалы нониуса.

Другим примером метода является измерение частоты вращения детали с помощью мигающей лампы стробоскопа.

Качественная оценка результатов измерений

Для качественной оценки результатов измерений часто используют такие понятия как, правильность, сходимость, воспроизводимость, точность измерений.

При этом под понятием «правильность измерения» (правильность результатов измерения) понимают качество измерения, отражающее близость к нулю систематической составляющей погрешности измерений.

Понятие «сходимость результатов измерений» (сходимость измерений) характеризует близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях, т.е. близость к нулю случайной составляющей погрешности данной серии измерений.

Под понятием «воспроизводимость измерений» понимают качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполненных в различных условиях (в различное время, в различных местах, различными методами и средствами).

Точность измерений (точность результатов измерений) - характеристика качества измерений, отражающая близость к нулю как систематической, так и случайной составляющих погрешности измерений.

Случайная погрешность может рассматриваться как случайная величина с математическим ожиданием равным нулю. Другими словами, среднее арифметическое бесконечного числа повторных измерений одной и той же величины не будет содержать случайной погрешности.

Для конечного числа наблюдений возможные границы случайной погрешности могут быть определены путем специальной математической обработки результатов этих наблюдений. Окончательный результат при этом может быть уточнен с некоторой вероятностью, естественно, не равной 100 %. Но так как в каждом из результатов наблюдений присутствует некая систематическая составляющая (систематическая погрешность), то и окончательный результат будет искажен этой погрешностью.

Как наличие случайной погрешности невозможно выявить по результату однократного наблюдения, так и систематическую погрешность невозможно определить математической обработкой результатов многократных наблюдений.

Систематическая погрешность может быть определена и, соответственно, исключена только опытным путем. Многообразие причин, вызывающих систематические погрешности, определяет и многообразие приемов их обнаружения и исключения.

Методики выполнения измерений

Любая область измерений имеет свою специфику, обусловленную физической природой измеряемых величин, техническими особенностями используемых средств измерений, экспериментальных процедур. Процедура выполнения измерений также имеет специфику в виде некоторой совокупности правил и процедур, выполнение которых позволяет получить результат измерения с известной погрешностью.

При этом в зависимости от вида и (или) объекта измерений процедуры измерений могут приобретать очень сложный характер, а их выполнение требовать не только соблюдения целого ряда условий, но и привлечения специалистов высокой квалификации.

Например, специфическими особенностями определения состава веществ являются:

а) крайне сложный доступ к измеряемой величине, например, массе некоторого компонента, находящегося, обычно, в анализируемом веществе в химической связи с другими элементами. Поэтому перед измерением массы определяемого компонента или отношения масс - массовой доли, необходимо провести, в большинстве случаев, сложные химико-аналитические процедуры по освобождению этого компонента от связи с матрицей вещества, в ходе которых возможно накопление значительных погрешностей. Эта сложность усугубляется огромным многообразием веществ, определяемых в них компонентов и возможных вариантов химических связей определяемых элементов;

б) отсутствие эталонов для воспроизведения единиц величин, характеризующих состав вещества, поверочных схем, регламентирующих передачу их размеров;

в) большое разнообразие химико-аналитических методик измерений, в которых переплетаются аналитические и измерительные процедуры, требующие высокой квалификации оператора, и от которых в значительной мере зависит правильность получаемых результатов;

г) использование специфических приборов многофункционального назначения - хроматографов, спектрометров, квантометров и других анализаторов, не имеющих постоянных шкал и нуждающихся в индивидуальных градуировках, которые не обладают достаточной стабильностью во времени. Это требует периодической градуировки приборов по стандартным образцам или контрольным опытам.

В процессе подобных измерений, для достижения требуемой точности их результата, оператор должен не только учесть и, по возможности, исключить все значимые составляющие погрешности измерения, в том числе методическую погрешность, составляющие погрешности средств измерений, ошибки самого оператора и пр., но и принять меры по минимизации влияния разнообразных факторов на объект измерений и провести соответствующую математическую обработку полученных опытных данных.

Для однозначного воспроизведения сложных, многофакторных измерений часто возникает необходимость четкой регламентации всей совокупности правил и процедур выполнения таких измерений специальным руководством - методикой выполнения измерений.

Методика выполнения измерений (МВИ) - это совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с известной точностью.

МВИ, как правило, необходимы при сложных многофакторных измерениях, на результаты которых значительное влияние может оказывать квалификация оператора.

Применение таких методик позволяет обеспечить воспроизводимость и повторяемость подобных измерений при их выполнении разными людьми, обладающими соответствующей квалификацией, в различное время и на различных комплектах оборудования. Практически МВИ необходимо составлять для большинства косвенных измерений.

Особенно велика роль МВИ при измерениях, связанных с определением состава веществ и материалов. В этой области измерений МВИ в настоящее время являются порой основным инструментом, обеспечивающим точность измерений.

Измерения состава веществ проводятся с применением химических и физических методов, требующих преобразования измерительной информации, что значительно затрудняет анализ погрешностей измерений и обеспечение их единства. В этом случае наличие методик выполнения измерений, обеспечивающих гарантированную погрешность результата измерений, является необходимым условием.

Содержание, построение, изложение, оформление методик выполнения измерений установлены межгосударственным стандартом ГОСТ 8.010-99 и подробно детализированы в национальных рекомендациях по метрологии O'z T 51-088:1999.

В стандартах на методики выполнения измерений (или в соответствующих разделах стандартов технологических процессов, методов испытаний и контроля, методов и средств поверки) указываются:

- назначение и область применения стандартизированной методики выполнения измерения;

- требования к средствам измерений и вспомогательным устройствам, необходимым для выполнения измерений (в том числе к уровню их автоматизации);

- метод измерений;

- порядок подготовки и выполнения измерений;

- нормы на показатели точности измерений и зависимости, выражающие связи между этими показателями и всеми факторами, существенно влияющими величин, для которых эти зависимости справедливы. Указанные зависимости могут быть представлены в виде таблиц, графиков, уравнений;

- способы обработки результатов измерений и оценки показателей точности измерений;

- требования к квалификации операторов;

- требования к технике безопасности.

Как правило, МВИ оформляют в виде документа, устанавливающего требования к совокупности операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленной погрешностью (далее - документ МВИ). Документ МВИ содержит наименование, область применения и разделы, в которых излагаются:

- требования к погрешности измерений или приписанные характеристики погрешности измерений;

- перечень средств измерений, вспомогательных устройств, материалов, растворов, химических реактивов и т.д., необходимых для реализации МВИ;

- метод (методы) измерений на которых основана МВИ;

- требования безопасности, охраны окружающей среды;

- требования к квалификации операторов;

- условия измерений;

- процедуры и операции по подготовке к выполнению измерений;

- процедуры и операции выполнения измерений;

- порядок и алгоритмы обработки (вычисления) результатов измерений;

- порядок и описание процедур оперативного контроля точности результатов измерений;

- правила оформления результатов измерений.

Поскольку МВИ является инструментом выполнения измерений, она, как и средство измерений, обладает совокупностью метрологических характеристик.

Определяющими метрологическими характеристиками МВИ являются:

- область применения, включающая в себя диапазон измерений;

- ограничивающие параметры влияющих факторов;

- погрешность измерений, состоящую, в общем виде из систематической и случайной составляющих погрешности.

МВИ может быть оформлена в виде самостоятельного документа или входить составной частью в другой документ (стандарт, технические условия, методика испытаний и пр.).

Обеспечение единства измерений

Системы единиц величин. Числовые значения измеряемых величин зависят от того, какие используются единицы измерений. Поэтому роль единиц очень велика.

Если допустить произвол в выборе единиц, то результаты измерений невозможно будет сопоставить между собой и это приведет к нарушению единства измерений. Поэтому единицы величин устанавливают по определенным правилам и закрепляют законодательным путем, т. е. вводят в обращение так называемые «узаконенные единицы».

Единицей величины (единицей измерения величины, единицей измерения, единицей) называют величину фиксированного значения, которой условно присвоено числовое значение равное единице и применяемую для количественного выражения однородных с ней величин (например, метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, ньютон и др.).

Единицы величин, как и сами величины, делятся на основные и производные единицы. Совокупность основных и производных единиц величин, образованная в соответствии с принципами, принятыми для заданной системы величин, называют системой единиц величин (системой единиц).

Если размеры основных единиц системы выбираются произвольно и определяются исключительно соображениями удобства их использования на практике, то размеры производных единиц устанавливаются на основании размеров основных единиц и уравнений, описывающих связь каждой конкретной производной величины с основными величинами.

Связи между измеряемыми величинами могут отражать законы природы, как, например, закон Ома I = U/R или второй закон Ньютона F = m•a, а могут быть определениями некоторых величин, например, плотности p = m/V или скорости прямолинейного равномерного перемещения v = L/T. Такие уравнения называют определяющими.

Если в системе единиц коэффициенты пропорциональности в уравнениях, определяющих производные единицы, равны 1, то такая система единиц называется когерентной или согласованной. Согласованные системы единиц являются наиболее простыми и удобными в обращении.

Погрешность воспроизведения с помощью эталонов производных единиц системы в значительной степени зависит от погрешности воспроизведения основных единиц.

Поэтому в качестве основных выбирают единицы величин, воспроизведение которых, на данном уровне развития науки и техники, возможно с наивысшей точностью.

Количество основных единиц в согласованной системе должно быть минимальным, но, в то же время, достаточным для образования всего комплекса производных единиц, необходимых для практического использования.

Данное правило обусловлено тем, что с увеличением числа основных величин увеличивается число уравнений, описывающих связь конкретной производной величины с основными величинами.

Если при установлении размера единицы этой производной величины (размера производной единицы) одно из таких уравнений выбрать в качестве определяющего и установить в нем коэффициент пропорциональности равный единице, то в других уравнениях неизбежно появятся коэффициенты отличные от единицы.

Такие коэффициенты носят название «физические постоянные (константы)». Для обеспечения единства измерений значения физических постоянных определяют с наивысшей возможной точностью, что всегда связано с значительными материальными затратами.

Качественной характеристикой величины является размерность величины - выражение в форме степенного одночлена с коэффициентом пропорциональности равным единице, составленное из произведений символов основных величин в различных степенях и отражающего связь данной величины с основными величинами системы величин.

Каждой основной физической величине системы величин присваивается символ в виде строчной буквы латинского или греческого алфавитов: длине - L, массе - M, времени - T, силе электрического тока - I, температуре - и, количеству вещества - N, силе света - J.

Степени символов основных величин могут быть целыми, дробными, положительными отрицательными. Понятие размерность распространяется и на основные величины. Размерность основной величины в отношении самой себя равна единице, т.е. формула размерности основной величины совпадает с ее символом.

В соответствии с международным стандартом ИСО/МЭК 31/0, размерность величины обозначается символом dim (от французского dimension). В системе величин LMTIИNJ, соответствующей Международной системе единиц, размерность величины Х будет:

dim X = L^б•M^в•T^г•I^л•И^е•N^з•J^о,

где: L, M, T, I, И, N, J - символы величин, принятых за основные;

б, в, г, л, е, з, о - показатели степени с которой основная величина входит в уравнение при определении производной величины Х - показатели размерности.

При определении размерности производных величин учитывают следующие правила:

- размерности левой и правой части уравнения не могут не совпадать, так как сравнивать можно только одинаковые свойства;

- алгебра размерностей мультипликативна, т. е. состоит из одного единственного действия - умножения

- размерность произведения нескольких величин равна произведению их размерностей, т.е.

если Q = A•B•C, то dim Q = dim A•dim B•dim C;

- размерность частного равна отношению размерности величин, т.е.

если Q = A/B, то dim Q = dim A/dim B;

- размерность величины, возведенной в некоторую степень равна ее размерности в той же степени, т.е.

если Q = Dⁿ, то dim Q = dimⁿ D.

Величины бывают размерными и безразмерными. Величина, в размерности которой хотя бы одна из основных величин возведена в степень не равную нулю, называется размерной величиной, а величина, в размерности которой основные величины присутствуют в степени равной нулю, называется безразмерной величиной.

К качественной определенности величины относится и род величины. Например, длина и диаметр детали - однородные величины, а длина и масса детали - неоднородные величины.

Международная система единиц и внесистемные единицы

Некоторая условность в выборе величин в качестве основных и условность выбора размера единиц привела к образованию значительного числа различных систем единиц, что к середине ХХ века стало существенным тормозом научно-технического прогресса. Поэтому в 1960 г. на XI Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) была утверждена и рекомендована ко всеобщему применению Международная система единиц, получившая в странах СНГ обозначение СИ (от французского обозначения SI - Systеme International).

В настоящее время СИ является официальной системой единиц для более чем ста стран мира.

В Республике Узбекистан СИ законодательно утверждена как единственная система единиц, допущенных к применению во всех, без исключения, отраслях деятельности.

Международная система единиц базируется на семи основных единицах, наименования, международные обозначения и определения которых приведены в таблице 2.

Таблица 2 Основные единицы Международной системы единиц

Наименование величины	Единица
	Наименование	Обозначение	Определение
Длина	метр	m	Метр есть длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 s [XVII ГКМВ (1983 г.), Резолюция 1]
Масса	килограмм	kg	Килограмм есть единица массы, равная массе международного прототипа килограмма [I ГКМВ (1889 г.) и III ГКМВ (1901 г.)]
Время	секунда	s	Секунда есть время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 [XIII ГКМВ (1967 г.), Резолюция 1]
Электрический ток (сила электрического тока)	ампер	A	Ампер есть сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным, прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечногосечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 m один от другого, вызывал бы на каждом участке проводника длиной 1 m силу взаимодействия, равную 2·10-7 N [МКМВ (1946 г. ) Резолюция 2, одобренная IX ГКМВ (1948 г.)].
Термодинамическая температура	кельвин	K	Кельвин есть единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды [XIII ГКМВ (1967 г.) Резолюция 4]
Количество вещества	моль	mol	Моль есть количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 kg. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц [XIV ГКМВ (1971 г.), Резолюция 3]
Сила света	кандела	сd	Кандела есть сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540•1012 Hz, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 W/sr [XVI ГКМВ (1979 г.) Резолюция 3]

До 1995 г. в структуру СИ входил класс так называемых дополнительных единиц. Это единица плоского угла - радиан (rad) и единица телесного угла - стерадиан (sr). Решением XX ГКМВ (1995 г.) единицы плоского и

телесного угла принято считать безразмерными производными единицами, а класс дополнительных единиц исключен.

Указанные семь основных единиц СИ позволяют образовать десятки производных единиц для всех областей современных знаний. Двадцать две производные единицы СИ имеют собственные наименования. Эти единицы, приведенные в приложении А, также могут быть использованы для образования других производных единиц СИ.

СИ - когерентная система единиц. Когерентность (согласованность) системы единиц заключается в том, что во всех формулах, определяющих производные единицы в зависимости от основных, коэффициент всегда равен единице. Это существенно упрощает образование единиц разных величин, а также проведение вычислений с ними.

В настоящее время СИ является наиболее удобной и универсальной системой, признанной во всем мире, однако практические соображения заставляют применять в ряде случаев и единицы, не входящие в систему. Такие единицы, например, единица длины - световой год, единица массы - карат, называются внесистемными единицами.

На практике также часто возникают случаи, когда удобнее использовать единицы в определенное число раз больше или меньше исходной единицы системы. Например, в геодезии удобнее использовать единицу длины километр (km), размер которой в 1000 раз больше размера исходной единицы длины СИ, имеющей, как известно, наименование - метр, а обозначение - m. В часовой промышленности удобнее использовать единицу длины миллиметр (mm), размер которой в 1000 меньше. Такие единицы называются кратными и дольными.

Наименования и обозначения кратных и дольных единиц образуют путем прибавления соответствующих приставок (в нашем примере - «кило» и «милли») или обозначений (в примере - «k» и «m») к наименованию или обозначению исходной единицы системы единиц.

Образование кратных и дольных единиц от единиц СИ допускается только по принципу десятичной кратности, т. е. умножением размера исходной единицы СИ на 10ⁿ (n - целое положительное или отрицательное число). В настоящее время диапазон приставок для получения кратных и дольных единиц расширен от 10^-24 [наименование приставки - иокто, обозначение - y] до 10²⁴ [иота, (Y)] (Решение XX ГКМВ, 1995 г.).

Образование широко распространенных единиц времени - минута (min), час (h), не подчиняется принципу десятичной кратности. По этой причине указанные единицы времени являются внесистемными единицами.

Единицы системы СИ и внесистемные единицы, допускаемые к применению в Узбекистане, правила образования кратных и дольных единиц, наименования и обозначения единиц и правила их применения установлены в стандарте Узбекистана O'z DSt 8.012:2004.

Стандартом допускается применение ограниченного числа внесистемных единиц и в строго обозначенных областях деятельности. Например, единица массы карат может использоваться только при добыче и производстве драгоценных камней и жемчуга, а единица энергии киловатт-час - только для счетчиков электрической энергии. Внесистемные единицы времени (минута, час, сутки, год) допускаются к применению без ограничений. Также без ограничений допускается к применению, наряду с единицей температуры СИ - кельвин (обозначение - K), внесистемная единица температуры - градус Цельсия (обозначение - єC), при этом 273,15 К = 0 єС. Без ограничений допускается выражать значения плоского угла в угловых градусах (единица плоского угла в СИ - радиан).

С другой стороны в стандарте отсутствует ряд традиционных внесистемных единиц, например, единица мощности - лошадиная сила. Следовательно, применение непредусмотренных стандартом внесистемных единиц недопустимо.

Все величины в международной системе единиц имеют одну единственную единицу (основную или производную), за исключением концентрации - величины, характеризующей относительное содержание данного компонента в многокомпонентной системе (смеси, растворе, сплаве и другие), имеющую целый ряд единиц, и все они являются производными единицами СИ, а именно:

- mol/m³ - единица молярной концентрации (отношение количества данного компонента в молях к объему системы);

- mol/kg - единица молярности (отношения числа молей данного компонента к массе системы);

- kg/m³ - единица массовой концентрации (отношения массы данного компонента к объему системы);

- 1, % (процент - сотая часть), ‰ (промилле - тысячная часть), ppm (миллионная часть), ppb (миллиардная часть) - единицы массовой доли ( отношения массы данного компонента к массе системы), молярной доли (отношения количества вещества данного компонента к количеству вещества системы), объемной доли (отношение объема данного компонента к объему системы) данного компонента в многокомпонентной системе.

В соответствии с изложенным не допускается к применению часто встречающиеся на практике единицы:

- объёмной доли компонента смеси - ml/l, мl/l;

- массовой доли компонента смеси - mg/kg, мg/kg, g/t, mg/t.

Не допускаются также к применению слова «концентрация, состав, содержание, количество» вместо терминов «массовая концентрация, молярная концентрация, молярность, а также массовая, молярная и объемная доли данного компонента в многокомпонентной системе».

Стандарт O'z DSt 8.012:2004, в отличие от действовавшего ранее стандарта РСТ Уз 8.012-93, устанавливает во всех видах публикаций, включая нормативные документы, научно-технические и иные публикации, в том числе публикации средств массовой информации, учебную, учебно-методическую и справочную литературу, только один вид обозначений единиц - международные обозначения. При этом допускается в научно-технической литературе на русском языке применять русские обозначения единиц по ГОСТ 8.417:2002. Не допускается применение разных видов обозначений единиц в одном тексте.

Обозначения единиц применяют только с числовым значением и не разделяют их при переносе. Между числовым значением и обозначением единицы должен быть интервал на один знак.

Например, 10 m/s, 15 %, 20 єC, но 35є 16ґ 48Ё.

Обозначения единиц, наименования которых даны в честь ученых, записывают с прописной (заглавной) буквы.

Например, Pa - обозначение единицы давления (паскаль).

В обозначениях единиц точка, как знак сокращения, не применяется.

Контрольные вопросы

1. Что такое абсолютный способ измерения?

2. Что называется вариацией измерительного прибора?

ЛЕКЦИЯ 5. Основные проблемы метрологии

Задачи, рассматриваемые метрологией

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".

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 Узбекистане 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.

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; обязательной государственной поверки или метрологической аттестации средств измерений, эксплуатации и ремонта; стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов, обеспечивающих воспроизведение единиц величин, характеризующих состав и свойства веществ 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.

Государственной или ведомственной поверке подлежат все средства измерений.

Средства измерений, не прошедшие поверки, неисправные, и в том числе имеющие внешние повреждения или своевременно не поверенные, к эксплуатации не допускаются.

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.

Контрольные вопросы

1. Какие объекты входят в состав государственной метрологической службы?

2. Что охватывает понятие метрологическое обеспечение?

ЛЕКЦИЯ 6. Структура государственной стандартизации

Структура государственной стандартизации

Стандартизация, метрология и сертификация являются инструментами обеспечения качества продукции, работ и услуг - важного аспекта многогранной коммерческой деятельности.

Проблема качества актуальна для всех стран независимо от зрелости их рыночной экономики. Чтобы стать участником мирового хозяйства и международных экономических отношений необходимо совершенствование национальной экономики с учетом мировых достижений и тенденций.

Отставание национальных систем стандартизации и сертификации во многом предопределило те трудности, которые испытывают отечественные предприятия, производящие верхнюю одежду, в условиях современной конкуренции не только на внешних рынках, но и на внутреннем.

Переход Узбекистана к рыночной экономике определяет новые условия для деятельности отечественных фирм и предприятий легкой промышленности. Право предприятий на самостоятельность не означает вседозволенность в решениях, а заставляет изучать, знать и применять в своей практике принятые во всем мире «правила игры». Международное сотрудничество по любым направлениям и на любом уровне требует гармонизации этих правил с международными и национальными нормами.

Стандартизация, сертификация и метрология в том виде как это было в плановой экономике, не только не вписывались в новые условия работы, но и тормозили либо просто делали невозможной интеграцию Узбекистана в цивилизованное экономическое пространство. Особенно ярким примером служит тому условие вступления нашего государства в ГАТТ/ВТО.

Закон РУз. «О защите прав потребителей», «О стандартизации», «О сертификации продукции и услуг», «Об обеспечении единства средств измерений» создали необходимую правовую базу для внесения существенных новшеств в организацию этих важнейших для экономики областей деятельности.

Сегодня изготовитель и его торговый посредник, стремящиеся поднять репутацию торговой марки, победить в конкурентной борьбе, выйти на мировой рынок, заинтересованы в выполнении как обязательных, так и рекомендуемых требований стандарта. В этом смысле стандарт приобретает статус рыночного стимула. Таким образом, стандартизация является инструментом обеспечения не только конкурентоспособности, но и эффективного партнерства изготовителя, заказчика и продавца на всех уровнях управления.

Стандартизация основывается на последних достижениях науки, техники и практического опыта и определяет прогрессивные, а также экономически оптимальные решения многих народнохозяйственных, отраслевых и внутрипроизводственных задач. Органически объединяя функциональные и прикладные науки, она способствует усилению их целенаправленности и быстрейшему внедрению научных достижений в практическую деятельность.

Стандартизация создает организационно-техническую основу изготовления высококачественной продукции, специализации и кооперирования производства, придает ему свойства самоорганизации.

Стандарт - это образец, эталон, модель принимаемые за исходные для сопоставления с ними других подобных объектов. Как нормативно-технический документ стандарт устанавливает комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации и утверждается компетентным органам.

Стандарт разрабатывается на материальные предметы (продукцию, эталоны, образцы веществ), нормы, правила и требования различного характера.

Итак, переход страны к рыночной экономике с присущей ей конкуренцией, борьбой за доверие потребителей заставляет специалистов коммерции шире использовать методы и правила стандартизации, метрологии и сертификации в своей практической деятельности для обеспечения высокого качества товаров, работ и услуг.

Диапазоном применяемости отраслевых стандартов ограничивается предприятиями, подведомственными государственному органу управления, принявшему данный стандарт. Контроль за выполнением обязательных требований организует ведомство, принявшее данный стандарт.

Республиканские стандарты (РСТ) устанавливаются по согласованию с Госстандартом и соответствующими ведущими министерствами и ведомствами по закрепленным группам продукции, на отдельные виды продукции, изготовляемой предприятиями.

РСТ устанавливают требования к продукции, которая может выпускаться находящимися на территории республики предприятиями, но не является объектом государственной и отраслевой стандартизации.

РСТ устанавливаются также на товары народного потребления, изготавливаемые предприятиями, находящимися на территории республики, независимо от их подчиненности, в тех случаях, когда на продукцию отсутствуют государственные стандарты или отраслевые стандарты.

РСТ обязательны для всех предприятий, находящихся на территории республики, выпускающих и потребляющих данную продукцию.

Стандарты предприятий (СТП) разрабатываются и принимаются самими предприятиями. Объектами стандартизации в этом случае являются составляющие организация и управление производством, продукция, составные части продукции, технологическая оснастка, общие технологические нормы процесса производства. Эта категория стандартов обязательна для предприятия принявшего этот стандарт.

Стандарты общественных объединений (научно-технических обществ, инженерных обществ и др.). Эти нормативные документы разрабатывают на принципиально новые виды продукции, процессов или услуг; передовые методы испытаний, а также нетрадиционные технологии и методы управления производством. Общественные объединения преследуют цель распространения перспективных результатов мировых научно-технических достижений, фундаментальных и прикладных исследований.

Эти стандарты служат важным источником информации о передовых достижениях, и по решению самого предприятия они принимаются на добровольной основе для использования отдельных положений при разработке стандартов предприятия.

Правила по стандартизации (ПР) и рекомендации по стандартизации (Р) по своему характеру соответствуют нормативным документам методического содержания. Они могут касаться порядка согласования норм документов, предоставления информации о принятых стандартах отраслей, общественных и других организаций в Госстандарт РУз., создание службы по стандартизации на предприятии, правил проведения государственного контроля за соблюдением обязательных требований ГОСТ и других вопросов организационного характера. ПР и Р разрабатываются организациями, подведомственными Госстандарту РУз. и Госстрою РУз.

Технические условия (ТУ) разрабатываются предприятиями и другими субъектами хозяйственной деятельности в том случае, когда стандарт создавать нецелесообразно. Объектом ТУ может быть продукция разовой поставки, выпускаемая малыми партиями, а также произведения художественных промыслов. Особенность процедуры принятия ТУ состоит в том, что во время приемки новой продукции происходит их окончательное согласование с приемочной комиссией. Перед этим предварительно рассылается проект ТУ тем организациям, представители которых будут на приемке продукции. ТУ считаются окончательно согласованными, если подписан акт приемки опытной партии (образца).

Международные стандарты (ИСО/МЭК) разрабатываются международными организациями по стандартизации для того, чтобы устранить технические барьеры в торговле, то есть гармонизировать требования, предъявляемые к продукции, услугам в соответствие с требованиями международных стандартов.

Если стандарт гармонизирован с международным стандартом, то по нему можно проводить сертификацию продукции.

Региональные стандарты разрабатываются региональными органами по стандартизации. Например, такой организацией является ЕОКК (европейская организация по контролю качества).

Национальные стандарты разрабатываются национальными организациями по стандартизации. Например, Госстандартом Узбекистана. Национальные стандарты действуют только на территории Узбекистана