Метрологія як наука

Метрологія (від грецьких метрон – міра й логос – учення) – це вчення про вимірювання, методи та засоби, за допомогою яких досягається потрібна точність; це наука з єдиними принципами, методами, засобами.

На сучасному етапі розрізняють теоретичну метрологію, яка розглядає загальні теоретичні проблеми вимірювання, істо­ричну метрологію, курс якої викладається в історико-архівних інститутах, законодавчу метрологію, що охоплює комплекси взаємозв’язаних загальних правил, вимог і норм, а також інші питання, які потребують регламентації й контролю з боку держави, прикладну метрологію, яка вирішує питання прак­тичного застосування методів і засобів вимірювання.

Технічні вимірювання є складовою частиною прикладної метрології.

Вимірювання – це сукупність дій, що виконуються за допо­могою засобів вимірювання з метою знаходження числового значення певної величини, яке виражається в прийнятих одиницях.

Розмір величини існує реально, незалежно від того, знаємо ми його чи ні. Визначити розмір величини можливо за допо­могою одиниць вимірювання цієї величини у вигляді її числового значення.

Дійсне значення величини – числове значення, що виражає дійсний розмір величини в певних одиницях вимірювання.

Виміряне значення величини – це числове значення, одержане внаслідок вимірювання; воно тільки наближено відповідає дійсному розміру. Ступінь наближення залежить від точності методу й засобів вимірювання.

Метрологія – наукова основа контролю якості. Прикладні дисципліни цієї науки дозволяють нормувати кількісні харак­теристики якості продукції і процесів, виявляти ступінь точності й надійності результатів вимірювання, що необхідні для поелементного контролю якості продукції на всіх етапах її проектування, виготовлення і експлуатації.

Вимірювальна техніка – одна зі складових частин мате­ріально-технічної бази забезпечення якості продукції. Вона являє собою сукупність методів і засобів вимірювання, яка дає повну й достовірну інформацію про властивості речовин, мате­ріалів і виробів, про характеристики технологічних процесів. Базуючись на єдності мір і одноманітності вимірювання, за допомогою вимірювальної техніки можливо однозначно визна­чити рівень якості й технічні можливості її підвищення.

Під метрологічною надійністю засобів вимірювання розу­міють їхню властивість зберігати на заданому рівні свої показники протягом потрібного часу.

Під системою одиниць фізичних величин розуміють сукуп­ність величин, зв’язаних системою рівнянь і з яких вибрані декілька, які можуть бути виміряні без використання інших. Це є основні величини для конкретної системи.

Однією з найважливіших характеристик фізичної величини є її розмірність. Розмірність фізичної величини відображує зв’язок цієї величини з величинами, які прийняті за основні в цій системі одиниць.

Міжнародна система одиниць (SІ – «Sisteme International») була прийнята в жовтні 1960 р. ХІ Генеральною конференцією з мір і ваг. Вона складається із 6 основних і 2 додаткових, а також 27 перших похідних одиниць. Основні й додаткові одиниці SІ показані в табл. 3.1.

Система СГС, у якій основними одиницями є сантиметр, грам і секунда, була встановлена першим Міжнародним конгресом електриків. Ця система для механічних величин охоплює систему величин довжина – маса – час, розмірності цих величин однакові, відрізняються тільки розміри одиниць.

Система МКГСС, у якій основними одиницями є метр, кілограм-сила й секунда, сформувалась у кінці ХІХ століття. Однією з причин поширення системи є зручність виразу сил у одиницях ваги й зручний розмір основної одиниці сили – кілограм-сила. Але одиниця маси була похідною, величини були некогерентні, тобто неузгоджені з одиницями електричних і магнітних величин.

Система МТС, у якій основними одиницями є метр, тонна й секунда, була встановлена у Франції в 1929 р. Система МТС діяла в СРСР до 1955 р.

Різноманітність систем одиниць фізичних величин була пере­поною розвитку економічних відносин міжнародної спільноти, тому, щоб уніфікувати ці системи, і була прийнята система СІ.

До метрологічної служби країни входять державна й відомчі метрологічні служби.

Державна метрологічна служба – служба, яка відповідає за забезпечення вимірів у країні на міжгалузевому рівні й орга­нізацію відомчих метрологічних служб. До складу державної метрологічної служби входять Головний центр державної метрологічної служби – Державний науково-дослідний інститут метрологічної служби (ДНДІМС); Головний центр і центр державних еталонів – НВО й метрологічний інститут Держстан­дарту України, органи метрологічної служби автономної рес­публіки Крим, в обласних і районних центрах – лабораторії стандартизації й метрології.

Основна діяльність Державної метрологічної служби спря­мована на забезпечення єдності вимірів у країні. Вона відповідає за створення державних і вторинних еталонів, розробку систем передачі розміру одиниць фізичних величин робочим засобам вимірів, державний нагляд за виробництвом, станом, викорис­танням і ремонтом засобів вимірювання.

Відомча метрологічна служба – служба, яка відповідає за забезпечення єдності й належної точності вимірів при розробці, виготовленні, випробуваннях, експлуатації продукції і іншої діяльності, яка закріплена за відомством (міністерством). До її складу входять: відділ, що здійснює керівництво метрологічною службою відомства, головна організація метрологічної служби, базова організація метрологічної служби, відділ головного метролога підприємства (організації).

До обов’язків відомчої метрологічної служби входить:

- проведення систематичного аналізу стану вимірів у галузі; розробка, здійснювання і контроль на його основі програм метрологічного забезпечення галузі;

- вивчення потреб галузі в технічних засобах, у тому числі робочих еталонах; розробка пропозицій з їх створення і придбання;

- участь у створенні сучасних засобів і методів вимірів і їх впровадження;

- участь у визначенні вихідних вимог на розробку засобів вимірів і в державних приймальних випробуваннях;

- проведення метрологічної атестації засобів вимірів, що не підлягають державним випробуванням;

- проведення робіт зі встановлення відповідності номенкла­тури виміряних параметрів, норм точності вимірів, засобів вимірів, що використовуються, вимогам до норм точності вимі­рів, показників якості готової продукції, сировини й матеріалів;

- участь в атестації технологічних процесів і робочих місць;

- організація й проведення робіт з вивірення і ремонту засобів вимірів, що перебувають в експлуатації;

- розробка й упровадження стандартів та іншої НТД ДСВ.

Метрологічна служба, створена для виконання завдань із забезпечення єдності вимірів і метрологічного забезпечення дослідів, розробки й випробувань, експлуатації продукції або іншої діяльності, називається метрологічною службою підпри­ємства.

Основні завдання метрологічної служби підприємства:

- забезпечення єдності й належної точності вимірів, підвищення рівню метрологічного забезпечення підприємства;

- впровадження в практику сучасних методів і засобів вимірів;

- організація і проведення вивірення і ремонту засобів вимірювань;

- проведення метрологічної атестації засобів вимірювань, що не підлягають державним випробуванням;

- проведення метрологічної експертизи технічних завдань, проектної, конструкторської і технологічної документації, проектів стандартів та ін.;

- проведення робіт з метрологічного забезпечення підго­товки виробництва;

- інші.

Докладно всі питання, пов’язані з правами й обов’язками відомчої метрологічної служби, метрологічної служби підпри­ємства, викладені в РД 50-54-87 «Типове положення про метрологічну службу міністерства (відомства)».

Забезпечення єдності вимірів повинне засновуватись на:

- нормативно-технічній базі;

- організаційній базі (органи державної і відомчих метрологічних служб).

Нормативно-технічна база метрологічної служби скла­дається з технічної бази (еталони, установки найвищої точності, зразкові засоби вимірів та інші технічні засоби) і нормативної бази (нормативно-технічні і методичні документи).

Побудова, зміст та оформлення метрологічних НТД регла­ментується ДСТ 8.010-72 «ДСВ. Загальні вимоги до стандарти­зації і атестації методик виконання вимірів», ДСТ 8.467-82 «ДСВ.НТД на методики виконання вимірів. Вимоги до побу­дови та змісту»; РД 50-660-88 «ДСВ. Інструкція. Документи до методики вивірення засобів вимірів».

Термін метод вимірів визначає спосіб вирішення вимірю­вальної задачі, що характеризується його теоретичним обґрун­туванням і розробкою основних прийомів використання засобів вимірів.

Основними методами є:

- метод безпосередньої оцінки, у якому значення величини, що буде вимірюватись, визначають безпосередньо за відрахованими пристроями вимірювального пристрою прямої дії (відра­хування за годинниками, барометром-анероїдом, термометром);

- метод порівняння з мірою, у якому величину, що вимі­рюється, порівнюють із величиною, що відтворюється мірою (виміри маси на вагах із зрівнянням гирями);

- нульовий метод – метод порівняння з мірою, у якому результуючий ефект дії вимірювальної величини й міри зводять до нуля (зважування на шкальних вагах);

- контактний і безконтактний методи – методи, при яких чутливий елемент пристрою приводиться або не приводиться до контакту з об’єктом виміру (виміри діаметра вала вимірю­вальною скобою здійснюються контактним методом; темпе­ратури в доменній печі – безконтактним методом);

- метод заміщення – підвид методу порівняння з мірою, у якому вимірювальну величину заміщають відомою величиною, що відтворюється мірою (зважування з почерговим перемі­щенням вимірюючої маси вантажу й гир на одну й ту ж чашу ваг).

Виміри можуть робитись комбінованими методами.

Усі виміри робляться за визначеною методикою. Методика вимірів – установлена сукупність операцій і правил, виконання яких при вимірах забезпечує отримання результатів вимірів відповідно до певного методу.

Результатом вимірів є саме значення величини, яке вдалося отримати за допомогою того чи іншого засобу виміру. Будь-який результат вимірів містить похибку через присутність похибки в самому засобі виміру, методі виміру й методиці вимірів, що пояснюється впливом зовнішніх умов або інших чинників. Похибка обчислення також або оцінюється, або приписується отриманому результату

Похибка вимірів – це відхилення результату виміру від справжнього значення вимірювальної величини.

Абсолютну похибку вимірів знаходять за формулою:

де D х – похибка виміру;

х_{вим .} – значення величини, отримане в результаті вимірів;

Х – дійсне значення величини.

Дійсне значення величини пізнається тільки в результаті безмежно великої кількості вимірів із безмежним удоско­наленням методів і засобів вимірів.

Відносну похибку вимірів знаходять за формулою:

або (у %) .

За впливом на результати вимірів розрізняють: система­тичну похибку – складову похибки вимірів, що залишається постійною або закономірно змінюється при повторних вимірах однієї й тієї ж величини; випадкову похибку – складову похибки виміру, що змінюється випадковим чином при повторних вимірах однієї й тієї ж величини; грубу похибку (промах) – похибка виміру, що суттєво перевищує похибку, яка очікується за певних умов.

Організація метрологічного забезпечення якості продукції спрямована на своєчасне виконання в повному обсязі заходів щодо досягнення єдності й потрібної точності вимірювання параметрів виробів, матеріалів і сировини, режимів техноло­гічних процесів, характеристик обладнання й інструменту. Якщо параметри виробів, матеріалів і сировини мають похибку вимірів (тим більше грубу), то вони не відповідають чиниим вимогам, тобто є браком виробництва. Брак виробництва в збільшеному обсязі призводить до різкого зниження еконо­мічних показників виробництва, тому належним чином нала­годжена робота метрологічної служби підприємства має чи не найбільше значення в роботі підприємств.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: