Засіб вимірювань – технічний засібпризначене для вимірювань, що має нормовані метрологічні характеристики, що відтворюють або зберігають одиницю величини, розмір якої приймається незмінним протягом відомого часу.

Метрологічні показники засобів вимірювань – показники властивостей засобів вимірювань.

Засоби вимірювань класифікуються за їхньою роллю в процесі вимірювань та виконуваних функцій [ПЛАКАТ- Класифікація СІ з їхньої ролі в процесі вимірювання та виконуваних функцій].

СІ можна класифікувати за двома ознаками: конструктивне виконання та метрологічне призначення.

за конструкторському виконаннюзасоби вимірів діляться:

1 заходи (наприклад, гиря);

2 вимірювальні перетворювачі (термопара);

3 вимірювальні прилади (вольтметр);

4 вимірювальні установки та системи (розривна машина).

за метрологічне призначеннязасоби вимірів діляться:

1 робочі засоби вимірів;

2 зразки.

за рівнем стандартизаціїзасоби вимірів діляться:

Стандартизовані, виготовлені відповідно до вимог стандартів;

Чи не стандартизовані, призначені для вирішення спеціальної вимірювальної задачі.

До нестандартних засобів виміру відносяться в'язкозиметри ВЗ-4, ВЗ-246, маятниковий прилад, шкала гнучкості, клин і т.д. До засобів випробувань: камера вологості Г-4, камера сольового туману КСТ, камера сірчистого газу і т.д.

Вимірювальні перетворювачі- СІ, що служать для перетворення вимірюваної величини в іншу величину або сигнал вимірювальної інформації, зручний для обробки зберігання подальших перетворень. За характером перетворення розрізняють аналогові (АП), цифроаналогові (ЦАП), аналого-цифрові (АЦП) перетворювачі. За місцем у вимірювальному ланцюзі розрізняють первинні та проміжні перетворювачі.

Вимірювальний пристрій- СІ, призначене для отримання значень вимірюваної фізичної величини у встановленому діапазоні.

Вимірювальна установка- сукупність функціонально об'єднаних елементів - заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів, призначених для виміру однієї або кількох фізичних величин та розташованих в одному місці. Вимірювальну установку, призначену для випробувань будь-яких виробів, іноді називають випробувальним стендом.

Вимірювальна система- сукупність функціонально об'єднаних елементів, розміщених у різних точках контрольованого простору з метою вимірювання однієї або кількох фізичних величин властивих цьому простору.

Технічні системи та пристроїз вимірювальними функціями є технічні системита пристрої, які поряд з основними виконують та вимірювальні функції. Вони мають один чи кілька вимірювальних каналів. Приклад таких систем є діагностичне обладнання.

Робочі СІ призначені щодо технічних вимірів. Застосування розділяють:

Лабораторні (підвищена точність та чутливість);

Виробничі (підвищена стійкість до ударно-вібраційних навантажень високих та низьких температур);

Польові (підвищена стабільність за умов різкого перепаду температур високої вологості).

До засобів вимірювань належить і стандарт.

Еталони є високоточними СІ, саме тому використовуються для проведення метрологічних вимірювань як засоби передачі інформації про розмір одиниці.

Еталон - Високоточна міра, призначена для відтворення та зберігання одиниці величини з метою передачі її розміру іншим засобам вимірювання. Від зразка одиниця величини передається розрядним стандартам, як від них робочим засобам виміру.

Еталони класифікуються як:

Первинні

Вторинні

Робочі (розрядні).

Первинний Зразок може бути міжнародним та національним. Первинний стандарт – стандарт відтворює одиницю величини з найвищою точністю можливої ​​у цій галузі вимірів на рівні науково – технічних досягнень.

Міжнародний Зразок зберігає та підтримує міжнародне бюро заходів та ваг (МБМВ).

Вторинні Зразки – зразки свідки, призначені перевірки безпеки держ. еталонів та її заміни у разі псування чи втрати.

Еталони копії – передачі розмірів одиниць робочим стандартам.

Еталони порівняння – призначені для звірення стандартів.

Відтворення одиниці величини – сукупність операцій із матеріалізації величини з найвищою точністю у вигляді державних еталонів чи зразкового засобу виміру. Розрізняють відтворення основних та похідних одиниць.

Для деяких одиниць величин зразки відсутні чи ні потреби їх створення. Наприклад, немає зразка площі.

Для деяких одиниць величин немає потреби у створенні еталонів для відтворення та зберігання, т.к. достатньо наявність зразкових засобів виміру.

У науковій літературі кошти технічних вимірів ділять на великі групи. Це: заходи, калібри та універсальні засоби вимірювання, до яких належать вимірювальні прилади, контрольно-вимірювальні прилади (КІП) та системи.

1. Міра є такий засіб вимірювань, який призначається для відтворення фізичної величини належного розміру. До заходів відносяться плоскопаралельні заходи довжини (плитка) та кутові заходи.

2. Калібри є деякі пристрої, призначення яких полягає у використанні для контролю та пошуку в необхідних межах розмірів, взаєморозташування поверхонь і форми деталей. Як правило, вони поділяються на: гладкі граничні калібри (скоби та пробки), а також різьбові калібри, до яких відносяться різьбові кільця або скоби, різьбові пробки тощо.

3. Вимірювальний прилад, представлений у вигляді пристрою, що виробляє сигнал вимірювальної інформації у формі, зрозумілій для сприйняття спостерігачів.

4. Вимірювальна система, яка розуміється як певна сукупність засобів вимірювань і допоміжних пристроїв, які з'єднуються між собою каналами зв'язку. Вона призначена для виробництва сигналів інформації вимірювань у певній формі, яка підходить для автоматичної обробки, а також для трансляції та застосування автоматичних системахуправління.

5. Універсальні засоби вимірювання, призначення яких у використанні для визначення дійсних розмірів. Будь-який універсальний вимірювальний засіб характеризується призначенням, принципом дії, тобто фізичним принципом, покладеним в основу його побудови, особливостями конструкції та метрологічними характеристиками.

При контрольному вимірі кутових і лінійних показників застосовують прямі виміри, рідше зустрічаються відносні, непрямі чи сукупні виміри. У науковій літературі серед прямих методів вимірів виділяють, як правило, такі:

1) метод безпосередньої оцінки, що являє собою такий метод, при якому значення величини визначають відлікового пристрою вимірювального приладу;

2) метод порівняння з мірою, під яким розуміється метод, при якому дану величину можна порівняти з величиною, що відтворюється мірою;

3) метод доповнення, під яким зазвичай мається на увазі метод, коли значення отриманої величини доповнюється мірою цієї ж величини для того, щоб на використовуваний прилад для порівняння діяла їх сума, що дорівнює заздалегідь заданому значенню;

4) диференціальний метод, який характеризується виміром різниці між даною величиною і відомою величиною, що відтворюється мірою. Метод дає результат із досить високим показником точності при застосуванні грубих засобів виміру;

5) нульовий метод, який, по суті, аналогічний диференційному, але різниця між даною величиною та мірою зводиться до нуля. Причому нульовий метод має певну перевагу, оскільки міра може бути в багато разів менше вимірюваної величини;

6) метод заміщення, що є порівняльний метод з мірою, в якій вимірювану величину замінюють відомою величиною, яка відтворюється мірою. Згадаймо, що існують і нестандартизовані методи. До цієї групи, як правило, включають такі:

1) метод протиставлення, що передбачає під собою такий метод, у якому дана величина, і навіть величина, відтворювана мірою, одночасно і діють на прилад порівняння;

2) метод збігів, що характеризується як метод, при якому різницю між порівнюваними величинами вимірюють, використовуючи збіг міток на шкалах або періодичних сигналів.

Засіб вимірювання (СІ)– це технічний засіб або сукупність засобів, що застосовується для здійснення вимірювань та має нормовані метрологічні характеристики. За допомогою засобів вимірювання фізична величина може бути не лише виявлена, а й виміряна.

Засоби вимірювання класифікуються за такими критеріями:

1) за способами конструктивної реалізації;

2) за метрологічним призначенням.

За способами конструктивної реалізації засоби вимірювання поділяються на:

1) міри величини;

2) вимірювальні перетворювачі;

3) вимірювальні прилади;

4) вимірювальні установки;

5) вимірювальні системи.

міри величини– це засоби вимірювання певного фіксованого розміру, які багаторазово використовуються для вимірювання. Виділяють:

1) однозначні заходи;

2) багатозначні заходи;

3) набори заходів.

Деяка кількість заходів, що технічно є єдиним пристроєм, у межах якого можна по-різному комбінувати наявні заходи, називають магазином заходів.

Об'єкт виміру порівнюється з мірою за допомогою компараторів (технічних пристроїв). Наприклад, компаратором є ваги важеля.

До однозначних заходів належать стандартні зразки (СО). Розрізняють два види стандартних зразків:

1) стандартні зразки складу;

2) стандартні зразки властивостей.

Стандартний зразок складу чи матеріалу- це зразок з фіксованими значеннями величин, що кількісно відображають вміст у речовині або матеріалі всіх його складових частин.

Стандартний зразок властивостей речовини чи матеріалу – це зразок із фіксованими значеннями величин, що відбивають властивості речовини чи матеріалу (фізичні, біологічні та інших.).

Кожен стандартний зразок обов'язково має пройти метрологічну атестацію в органах метрологічної служби, перш ніж почне використовуватися.

Стандартні зразки можуть застосовуватись на різних рівнях та в різних сферах. Виділяють:

1) міждержавні СО;

2) державні СО;

3) галузеві З;

4) СО організації (підприємства).

Вимірювальні перетворювачі (ІП)– це засоби вимірювання, що виражають вимірювану величину через іншу величину або перетворюють її на сигнал вимірювальної інформації, який надалі можна обробляти, перетворювати та зберігати. Вимірювальні перетворювачі можуть перетворювати вимірювану величину по-різному. Виділяють:

1) аналогові перетворювачі (АП);

2) цифроаналогові перетворювачі (ЦАП);

3) аналого-цифрові перетворювачі (АЦП). Вимірювальні перетворювачі можуть займати різні позиції ланцюга вимірювання. Виділяють:

1) первинні вимірювальні перетворювачі, які безпосередньо контактують з об'єктом виміру;

2) проміжні вимірювальні перетворювачі, які розміщуються після первинних перетворювачів. Первинний вимірювальний перетворювач технічно відокремлений, від нього надходять у ланцюг ланцюга сигнали, що містять вимірювальну інформацію. Первинний вимірювальний перетворювач є датчиком. Конструктивно датчик може бути розташований досить далеко від наступного проміжного засобу вимірювання, який повинен приймати його сигнали.

Обов'язковими властивостями вимірювального перетворювача є нормовані метрологічні властивості та входження у ланцюг вимірювання.

Вимірювальний пристрій– це засіб виміру, з якого виходить значення фізичної величини, що належить фіксованому діапазону. У конструкції приладу зазвичай є пристрій, що перетворює вимірювану величину з її індикаціями в оптимально зручну для розуміння форму. Для виведення вимірювальної інформації в конструкції приладу використовується, наприклад, шкала зі стрілкою або цифропокажчик, за допомогою яких здійснюється реєстрація значення вимірюваної величини. В деяких випадках вимірювальний пристрійсинхронізують з комп'ютером, і тоді виведення вимірювальної інформації проводиться на екрані.

Відповідно до методу визначення значення вимірюваної величини виділяють:

1) вимірювальні прилади прямої дії;

2) вимірювальні прилади порівняння.

Вимірювальні прилади прямої дії– це прилади, з яких можна отримати значення вимірюваної величини безпосередньо на відліковому пристрої.

Вимірювальний прилад порівняння- Це прилад, за допомогою якого значення вимірюваної величини виходить за допомогою порівняння з відомою величиною, що відповідає її мірі.

Вимірювальні прилади можуть здійснювати індикацію вимірюваної величини по-різному. Виділяють:

1) що показують вимірювальні прилади;

2) реєструючі вимірювальні прилади.

Різниця між ними в тому, що за допомогою показувального вимірювального приладу можна тільки зчитувати значення вимірюваної величини, а конструкція вимірювального приладу, що реєструє, дозволяє ще й фіксувати результати вимірювання, наприклад за допомогою діаграми або нанесення на який-небудь носій інформації.

Відліковий пристрій– конструктивно відокремлена частина засобу вимірювання, яка призначена для відліку показань. Відліковий пристрій може бути представлений шкалою, покажчиком, дисплеєм та ін. Відлікові пристрої поділяються на:

1) шкільні відлікові пристрої;

2) цифрові відлікові пристрої;

3) реєструючі відлікові пристрої. Шкальні відлікові пристрої включають шкалу і покажчик.

Шкала– це система відміток та відповідних їм послідовних числових значень вимірюваної величини. Основні характеристики шкали:

1) кількість поділів на шкалі;

2) довжина поділу;

3) вартість розподілу;

4) діапазон показань;

5) діапазон вимірів;

6) межі вимірів.

Розподіл шкали– це відстань від однієї позначки шкали до сусідньої позначки.

Довжина поділу– це відстань від однієї осьової до наступної по уявної лінії, яка проходить через центри найменших позначок цієї шкали.

Ціна розподілу шкали- це різниця між значеннями двох сусідніх значень на цій шкалі.

Діапазон показів шкали- Це область значень шкали, нижньою межею якої є початкове значення цієї шкали, а верхньої - кінцеве значення цієї шкали.

Діапазон вимірювань– це область значень величин у межах якої встановлено нормовану гранично допустиму похибку.

Межі вимірів– це мінімальне та максимальне значення діапазону вимірювань.

Майже рівномірна шкала- Це шкала, у якої ціни поділів відрізняються не більше ніж на 13% і яка має фіксовану ціну поділу.

Істотно нерівномірна шкала- це шкала, у якої поділки звужуються і для поділів якої значення вихідного сигналу є половиною суми меж діапазону вимірів.

Виділяють такі види шкал вимірювальних приладів:

1) одностороння шкала;

2) двостороння шкала;

3) симетрична шкала;

4) безнульова шкала.

Одностороння шкала- Це шкала, у якої нуль розташовується на початку.

Двостороння шкала- Це шкала, у якої нуль розташовується не на початку шкали.

Симетрична шкала- Це шкала, у якої нуль розташовується в центрі.

Вимірювальна установка– це засіб вимірювання, що є комплексом заходів, ІП, вимірювальних приладів та інше, що виконують схожі функції, що використовуються для вимірювання фіксованої кількості фізичних величин і зібрані в одному місці. Якщо вимірювальна установка використовується для випробувань виробів, вона є випробувальним стендом.

Вимірювальна система– це засіб виміру, що є об'єднання заходів, ІП, вимірювальних приладів та інше, виконують схожі функції, що у різних частинах певного простору і призначених для вимірювання певної кількості фізичних величин у цьому просторі.

За метрологічним призначенням засоби вимірювання діляться на:

1) робочі засоби виміру;

2) зразки.

Робочі засоби вимірювання (РСІ)– це засоби вимірювання, які використовуються для здійснення технічних вимірювань. Робочі засоби вимірювання можуть використовуватись у різних умовах. Виділяють:

1) лабораторні засоби вимірювання, що застосовуються під час проведення наукових досліджень;

2) виробничі засоби вимірювання, які застосовуються при здійсненні контролю за перебігом різних технологічних процесів та якістю продукції;

3) польові засоби вимірювання, що застосовуються в процесі експлуатації літаків, автомобілів та інших технічних пристроїв.

До кожного окремого виду робочих засобів виміру пред'являються певні вимоги. Вимоги до лабораторних робочих засобів вимірювання – це високий ступінь точності та чутливості, до виробничих РСІ – високий ступінь стійкості до вібрацій, ударів, перепадів температури, до польових РСІ – стійкість та справна робота у різних температурних умовах, стійкість до високого рівня вологості.

Еталони- Це засоби вимірювання з високим ступенем точності, що застосовуються в метрологічних дослідженнях для передачі відомостей про розмір одиниці. Більш точні засоби вимірювання передають відомості про розмір одиниці і так далі, таким чином утворюється своєрідний ланцюжок, у кожній наступній ланці якої точність цих відомостей трохи менша, ніж у попередньому.

Відомості про розмір одиниці надаються під час перевірки засобів вимірювання. Перевірка засобів вимірювання здійснюється з метою затвердження їхньої придатності.

Метрологічні властивості засобів вимірювання- Це властивості, що безпосередньо впливають на результати проведених цими засобами вимірювань і на похибку цих вимірювань.

Кількісно-метрологічні властивості характеризуються показниками метрологічних властивостей, які є їхньою метрологічними характеристиками.

Затверджені НД метрологічні характеристики є нормованими метрологічними характеристиками. Метрологічні властивості засобів вимірювання поділяються на:

1) властивості, що встановлюють сферу застосування засобів вимірювання:

2) властивості, що визначають прецизійність та правильність отриманих результатів вимірювання.

Властивості, що встановлюють сферу застосування засобів вимірювання, визначаються такими метрологічними характеристиками:

1) діапазоном вимірів;

2) порогом чутливості.

Діапазон вимірювань– це діапазон значень величини, у якому нормовано граничні значення похибок. Нижню та верхню (праву та ліву) межу вимірювань називають нижньою та верхньою межею вимірювань.

Поріг чутливості- Це мінімальне значення вимірюваної величини, здатне стати причиною помітного спотворення сигналу, що отримується.

Властивості, що визначають прецизійність та правильність отриманих результатів вимірювання, визначаються такими метрологічними характеристиками:

1) правильність результатів;

2) прецизійність результатів.

Точність результатів, отриманих деякими засобами виміру, визначається їхньою похибкою.

Похибка засобів вимірювання– це різниця між результатом виміру величини та справжнім (дійсним) значенням цієї величини. Для робочого засобу вимірювання реальним (дійсним) значенням вимірюваної величини вважається показання робочого зразка нижчого розряду. Таким чином, базою порівняння є значення, показане засобом вимірювання, що стоїть вище в перевірочній схемі, ніж засіб вимірювання, що перевіряється.

Q n = Q n Q 0 ,

де AQ n - похибка засобу вимірювання, що перевіряється;

Q n – значення певної величини, отримане за допомогою засобу вимірювання, що перевіряється;

Нормування метрологічних характеристик– це регламентування меж відхилень значень реальних метрологічних характеристик засобів вимірів їх номінальних значень. Головна мета нормування метрологічних характеристик – забезпечення їх взаємозамінності та єдності вимірів. Значення реальних метрологічних характеристик встановлюються у процесі виробництва засобів виміру, надалі під час експлуатації засобів виміру ці значення мають перевірятися. У випадку, якщо одна або кілька нормованих метрологічних характеристик виходить з регламентованих меж, засіб вимірювання повинен бути негайно відрегульований або вилучений з експлуатації.

Значення метрологічних характеристик регламентуються відповідними стандартами засобів виміру. Причому метрологічні характеристики нормуються окремо для нормальних та робочих умов застосування засобів вимірювання. Нормальні умови застосування – це умови, у яких змінами метрологічних характеристик, зумовленими впливом зовнішніх факторів(Зовнішні магнітні поля, вологість, температура), можна знехтувати. Робочі умови – це умови, у яких зміна впливових величин має широкий діапазон.

Метрологічне забезпечення, чи скорочено МО, є таке встановлення та використання наукових і організаційних основ, і навіть низки технічних засобів, і правил, необхідні дотримання принципу єдності і необхідної точності вимірів. На сьогоднішній день розвиток МО рухається у напрямку переходу від існуючого вузького завдання забезпечення єдності та необхідної точності вимірювань до нового завдання забезпечення якості вимірювань Сенс поняття «метрологічне забезпечення» розшифровується по відношенню до вимірювань (випробування, контролю) загалом. Однак цей термін застосовується і у вигляді поняття «метрологічне забезпечення технологічного процесу(виробництва, організації)», яке має на увазі МО вимірювань (випробувань або контролю) в даному процесі, Виробництво, організації. Об'єктом МО вважатимуться все стадії життєвого циклу (ЖЦ) вироби (продукції) чи послуги, де життєвий цикл сприймається як певна сукупність послідовних взаємозалежних процесів створення та зміни стану продукції від формулювання вихідних вимог до неї до закінчення експлуатації чи споживання. Нерідко на етапі розробки продукції для досягнення високої якостівироби проводиться вибір контрольованих параметрів, норм точності, допусків, засобів вимірювання, контролю та випробування. А в процесі розробки МО бажано використовувати системний підхід, при якому зазначене забезпечення розглядається як сукупність взаємопов'язаних процесів, об'єднаних однією метою. Цією метою є досягнення необхідної якості вимірювань. У науковій літературі виділяють, як правило, цілу низку подібних процесів:

1) встановлення номенклатури вимірюваних параметрів, а також найбільш відповідних норм точності при контролі якості продукції та управлінні процесами;

2) техніко-економічне обґрунтування та вибір СІ, випробувань та контролю та встановлення їх раціональної номенклатури;

3) стандартизація, уніфікація та агрегатування використовуваної контрольно-вимірювальної техніки;

4) розробка, впровадження та атестація сучасних методик виконання вимірювання, випробувань та контролю (МВІ);

5) повірка, метрологічна атестація та калібрування КВВ або контрольно-вимірювального, а також випробувального обладнання, що застосовується на підприємстві;

6) контроль за виробництвом, станом, застосуванням та ремонтом КИО, а також за точним дотриманням правил метрології та норм на підприємстві;

7) участь у процесі створення та впровадження стандартів підприємства;

8) запровадження міжнародних, державних, галузевих стандартів, а також інших нормативних документів Держстандарту;

9) проведення метрологічної експертизи проектів конструкторської, технологічної та нормативної документації;

10) проведення аналізу стану вимірювань, розробка на його основі та проведення різних заходів щодо покращення МО;

11) підготовка працівників відповідних служб та підрозділів підприємства до виконання контрольно-вимірювальних операцій.

Організація та проведення всіх заходів МО є прерогативою метрологічних служб. В основі метрологічного забезпечення лежать чотири пласти. Власне, вони і мають у науковій літературі аналогічну назву – основи. Отже, це наукова, організаційна, нормативна та технічна основи. Особливу увагу хотілося б привернути до себе організаційні основи метрологічного забезпечення. До організаційних служб метрологічного забезпечення відносять Державну метрологічну службу та Відомчу метрологічну службу.

Державна метрологічна служба, чи скорочено ГМС відповідає за забезпечення метрологічних вимірів у Росії на міжгалузевому рівні, і навіть проводить контрольні і наглядові заходи у сфері метрологии. До складу ГМС входять:

1) державні наукові метрологічні центри (ДНМЦ), метрологічні науково-дослідні інститути, які відповідають відповідно до законодавчої бази за питання застосування, зберігання та створення державних еталонів та розроблення нормативних актів з питань підтримки єдності вимірів у закріпленому вигляді вимірів;

2) органи ГМС біля республік, які входять до складу РФ, органи автономних областей, органи автономних округів, областей, країв, міст Москви і Санкт-Петербурга.

Основна діяльність органів ГМС спрямовано забезпечення єдності вимірів країни. Вона включає створення державних та вторинних еталонів, розробку систем передачі розмірів одиниць ФВ робочим СІ, державний нагляд за станом, застосуванням, виробництвом, ремонтом СІ, метрологічну експертизу документації та найважливіших видів продукції, методичне керівництво МС юридичних осіб. Керівництво ДМС здійснює Держстандарт.

Відомча метрологічна служба, яка відповідно до положень Закону «Про забезпечення єдності вимірювань» може бути створена на підприємстві для забезпечення МО На чолі її повинен бути представник адміністрації, який має відповідні знання та повноваження При проведенні заходів у сферах, передбачених ст 13 зазначеного Закону, створення метрологічної служби є обов'язковим. Серед таких сфер діяльності можна назвати:

1) охорона здоров'я, ветеринарія, охорона довкілля, підтримання безпеки праці;

2) торгові операції та взаєморозрахунки між продавцями та покупцями, до яких включаються, як правило, операції з використанням гральних автоматів та інших пристроїв;

3) державні облікові операції;

4) оборона держави;

5) геодезичні та гідрометеорологічні роботи;

6) банківські, митні, податкові та поштові операції;

7) виробництво продукції, що поставляється за контрактами для потреб держави у згоді із законодавчою базою РФ;

8) контролю та випробування якості продукції для забезпечення відповідності обов'язковим вимогам державних стандартів РФ;

9) сертифікація товарів та послуг в обов'язковому порядку;

10) виміри, проведені за дорученням низки держорганів: суду, арбітражу, прокуратури, державні органи управління РФ;

11) реєстраційна діяльність, пов'язана з національними чи міжнародними рекордами у сфері спорту. Метрологічна служба державного органу управління має на увазі у своєму складі такі компоненти:

1) структурні підрозділи головного метролога у складі центрального апарату держоргану;

2) головні та базові організації метрологічних служб у галузях та підгалузях, що призначаються органом управління;

3) метрологічна служба підприємств, об'єднань, організацій та установ.

Іншим найважливішим розділом МО є його наукові та методичні засади. Так, основним компонентом даних основ стають Державні наукові метрологічні центри (ГНМЦ), які створюються зі складу підприємств, що знаходяться у віданні Держстандарту, або їх структурних підрозділів, які виконують різні операції з питань створення, зберігання, поліпшення, застосування та зберігання держеталонів одиниць величин, а Крім того, що розробляють нормативні правила для забезпечення єдності вимірювань, маючи у своєму складі висококваліфіковані кадри. Присвоєння якомусь підприємству статусу ДНМЦ, зазвичай, впливає форму його власності та організаційно-правові форми, отже лише зарахування їх у групі об'єктів, які мають особливими формами держпідтримки. Основними функціями ГНМЦ є такі:

1) створення, вдосконалення, застосування та зберігання держеталонів одиниць величин;

2) проведення прикладних та фундаментальних науково-дослідних та конструкторських розробок у сфері метрології, до яких можна включити і створення різних дослідно-експериментальних установок, вихідних заходів та шкал для забезпечення єдності вимірів;

3) передача від держеталонів вихідних даних про розміри одиниць величин;

4) проведення державних випробувань засобів вимірів;

5) розробка устаткування, потрібне для ГМС;

6) розробка та вдосконалення нормативних, організаційних, економічних та наукових засад діяльності, спрямованої на забезпечення єдності вимірів залежно від спеціалізації;

7) взаємодія з метрологічною службою федеральних органів виконавчої, організацій та підприємств, які мають статус юридичної особи;

8) забезпечення інформацією щодо єдності вимірювань підприємств та організацій

9) організація різних заходів, пов'язаних з діяльністю ДСВЧ, ДСССД та ДСЗГ;

10) проведення експертизи розділів МО федеральних та інших програм;

11) організація метрологічної експертизи та вимірів на прохання низки державних органів: суду, арбітражу, прокуратури або федеральних органів виконавчої влади;

12) підготовка та перепідготовка висококваліфікованих кадрів;

13) участь у зіставленні держеталонів з еталонами національними, наявними у низці розвинених країн, і навіть участь у створенні міжнародних і правил.

Діяльність ДНМЦ регламентується Постановою Уряду Російської Федераціївід 12.02.94 р. № 100.

p align="justify"> Важливим компонентом основи МО є, як було сказано вище, методичні інструкції та керівні документи, під якими маються на увазі нормативні документи методичного змісту, розробляються організаціями, підвідомчими Держстандарту Російської Федерації. Так, у сфері наукових та методичних засад метрологічного забезпечення Держстандарт Росії організує:

1) проведення науково-дослідних заходів та дослідно-конструкторських робіт у закріплених галузях діяльності, а також встановлює правила проведення робіт з метрології, стандартизації, акредитації та сертифікації, а також з держконтролю та нагляду у підвідомчих областях, здійснює методичне керівництво цими роботами;

2) здійснює методичне керівництво навчанням у галузях метрології, сертифікації та стандартизації, встановлює вимоги до ступеня кваліфікації та компетентності персоналу. Організовує підготовку, перепідготовку та підвищення кваліфікації фахівців.

У практиці використання вимірювань дуже важливим показником стає їх точність, яка є тією мірою близькості підсумків вимірювання до деякого дійсного значення, яка використовується для якісного порівняння вимірювальних операцій. А як кількісну оцінку, як правило, використовується похибка вимірювань. Причому чим похибка менша, тим вважається вищою точність.

Згідно із законом теорії похибок, якщо необхідно підвищити точність результату (при виключеній систематичній похибці) у 2 рази, то кількість вимірів необхідно збільшити у 4 рази; якщо потрібно збільшити точність у 3 рази, то кількість вимірів збільшують у 9 разів і т.д.

Процес оцінки похибки вимірювань вважається одним із найважливіших заходів щодо забезпечення єдності вимірювань. Природно, що факторів, що впливають на точність виміру, існує безліч. Отже, будь-яка класифікація похибок виміру досить умовна, оскільки нерідко залежно та умовами вимірювального процесу похибки можуть виявлятися у різних групах. При цьому відповідно до принципу залежності від форми дані виразу похибки виміру можуть бути: абсолютними, відносними та наведеними.

Крім того, за ознакою залежності від характеру прояву, причин виникнення та можливостей усунення похибки вимірювань можуть бути складовими. При цьому розрізняють такі складові похибки: систематичні та випадкові.

Систематична складова залишається постійною або змінюється при наступних вимірах того самого параметра.

Випадкова складова змінюється при повторних змінах того самого параметра випадковим чином. Обидві складові похибки виміру (і випадкова, і систематична) виявляються одночасно. Причому значення випадкової похибки невідомо заздалегідь, оскільки воно може виникати через цілу низку неуточнених факторів. Цей видпохибки не можна виключити повністю, проте їх вплив можна дещо зменшити, опрацьовуючи результати вимірювань.

Систематична похибка, і в цьому її особливість, якщо порівнювати її з випадковою похибкою, яка виявляється незалежно від джерел, розглядається за складовими у зв'язку з джерелами виникнення.

Складові похибки можуть ділитися на: методичну, інструментальну і суб'єктивну. Суб'єктивні систематичні похибки пов'язані з індивідуальними особливостями оператора. Така похибка може виникати через помилки у відліку показань або недосвідченості оператора. В основному ж систематичні похибки виникають через методичну та інструментальну складові. Методична складова похибки визначається недосконалістю методу вимірювання, прийомами використання СІ, некоректністю розрахункових формул та округлення результатів. Інструментальна складова утворюється через свою похибку СІ, яка визначається класом точності, впливом СІ на результат і роздільної здатності СІ. Є також таке поняття, як "грубі похибки або промахи", які можуть з'являтися через помилкові дії оператора, несправність СІ або непередбачені зміни ситуації вимірювань. Такі похибки зазвичай виявляються в процесі розгляду результатів вимірювань за допомогою спеціальних критеріїв. Важливим елементом даної класифікації є профілактика похибки, яку розуміють як найбільш раціональний спосіб зниження похибки, полягає в усуненні впливу будь-якого фактора.

Вирізняють такі види похибок:

1) абсолютна похибка;

2) відносна похибка;

3) наведена похибка;

4) основна похибка;

5) додаткова похибка;

6) систематична похибка;

7) випадкова похибка;

8) інструментальна похибка;

9) методична похибка;

10) особиста похибка;

11) статична похибка;

12) динамічна похибка.

Похибки вимірів класифікуються за такими ознаками.

За способом математичного вираження похибки поділяються на абсолютні похибки та відносні похибки.

За взаємодією змін у часі та вхідної величини похибки поділяються на статичні похибки та динамічні похибки.

За характером появи похибки поділяються на систематичні похибки та випадкові похибки.

Абсолютна похибка- Це значення, що обчислюється як різницю між значенням величини, отриманим в процесі вимірювань, і справжнім (дійсним) значенням даної величини.

Абсолютна похибка обчислюється за такою формулою:

Q n = Q n Q 0 ,

де AQ n - Абсолютна похибка;

Q n- Значення певної величини, отримане в процесі вимірювання;

Q 0 – значення тієї самої величини, прийняте за основу порівняння (реальне значення).

Абсолютна похибка міри- Це значення, що обчислюється як різницю між числом, що є номінальним значенням міри, і справжнім (дійсним) значенням мірою величини, що відтворюється.

Відносна погрішність- Це число, що відображає ступінь точності вимірювання.

Відносна похибка обчислюється за такою формулою:

де? Q - Абсолютна похибка;

Q 0 - Справжнє (дійсне) значення вимірюваної величини.

Наведена похибка- Це значення, що обчислюється як відношення значення абсолютної похибки до значення, що нормує.

Нормує значення визначається наступним чином:

1) для засобів вимірів, для яких затверджено номінальне значення, це номінальне значення приймається за нормуюче значення;

2) для засобів вимірювань, у яких нульове значення розташовується на краю шкали вимірювання або поза шкалою, що нормує приймається рівним кінцевому значенню з діапазону вимірювань. Винятком є ​​засоби вимірювань із суттєво нерівномірною шкалою виміру;

3) для засобів вимірювань, у яких нульова позначка розташовується всередині діапазону вимірювань, нормує значення приймається рівною сумі кінцевих чисельних значень діапазону вимірювань;

4) для засобів вимірювання (вимірювальних приладів), у яких шкала нерівномірна, нормуюче значення приймається рівним цілій довжині шкали вимірювання або довжині її частини, яка відповідає діапазону вимірювання. Абсолютна похибка виражається в одиницях довжини.

Похибка вимірювання включає інструментальну похибку, методичну похибку та похибку відрахування. Причому похибка відрахування виникає через неточність визначення часток розподілу шкали виміру.

Інструментальна похибка- це похибка, що виникає через допущені в процесі виготовлення функціональних частин засобів вимірювання помилок.

Методична похибка– це похибка, що виникає з таких причин:

1) неточність побудови моделі фізичного процесу, на якому базується засіб виміру;

2) неправильне застосування засобів вимірів.

Суб'єктивна похибка– це похибка, що виникає через низький рівень кваліфікації оператора засобу вимірювань, а також через похибку зорових органів людини, тобто причиною виникнення суб'єктивної похибки є людський фактор.

Похибки щодо взаємодії змін у часі та вхідної величини поділяються на статичні та динамічні похибки.

Статична похибка– це похибка, що виникає у процесі вимірювання постійної (не змінюється у часі) величини.

Динамічна похибка– це похибка, чисельне значення якої обчислюється як різницю між похибкою, що виникає при вимірі непостійної (змінної в часі) величини, та статичною похибкою (похибкою значення вимірюваної величини певний моментчасу).

За характером залежності похибки від величин похибки, що впливають, діляться на основні і додаткові.

Основна похибка- Це похибка, отримана в нормальних умовах експлуатації засобу вимірювань (при нормальних значеннях величин, що впливають).

Додаткова похибка- це похибка, яка виникає в умовах невідповідності значень впливових величин їх нормальним значенням, або якщо величина, що впливає, переходить межі області нормальних значень.

Нормальні умови– це умови, у яких всі значення впливових величин є нормальними або виходять за межі області нормальних значень.

Робочі умови– це умови, в яких зміна впливових величин має ширший діапазон (значення впливу не виходять за межі робочої областізначень).

Робоча область значень впливу величини– це область значень, де проводиться нормування значень додаткової похибки.

За характером залежності похибки від вхідної величини похибки поділяються на адитивні та мультиплікативні.

Адитивна похибка– це похибка, що виникає внаслідок підсумовування чисельних значень і залежна від значення вимірюваної величини, взятого за модулем (абсолютного).

Мультиплікативна похибка– це похибка, що змінюється разом із зміною значень величини, що піддається вимірам.

Слід зазначити, що значення абсолютної адитивної похибки не пов'язане зі значенням величини, що вимірюється, і чутливістю засобу вимірювань. Абсолютні адитивні похибки незмінні по всьому діапазоні вимірів.

Значення абсолютної адитивної похибки визначає мінімальне значення величини, яке можна виміряти засобом вимірювань.

Значення мультиплікативних похибок змінюються пропорційно до змін значень вимірюваної величини. Значення мультиплікативних похибок також пропорційні чутливості засобу вимірювань. Мультиплікативна похибка виникає через вплив впливу величин на параметричні характеристики елементів приладу.

Похибки, які можуть виникнути у процесі вимірювань, класифікують характером появи. Виділяють:

1) систематичні похибки;

2) випадкові похибки.

У процесі вимірювання можуть з'явитися грубі похибки і промахи.

Систематична похибка– це складова частина всієї похибки результату виміру, не змінюється чи змінюється закономірно при багаторазових вимірах однієї й тієї величини. Зазвичай систематичну похибку намагаються виключити можливими способами(наприклад, застосуванням методів вимірювання, що знижують ймовірність її виникнення), якщо систематичну похибку неможливо виключити, то її прораховують до початку вимірювань і в результат вимірювання вносяться відповідні поправки. У процесі нормування систематичної похибки визначаються межі її допустимих значень. Систематична похибка визначає правильність вимірів засобів виміру (метрологічна властивість).

Систематичні похибки часом можна визначити експериментальним шляхом. Результат вимірювань можна уточнити за допомогою введення поправки.

Способи виключення систематичних похибок поділяються на чотири види:

1) ліквідація причин та джерел похибок до початку проведення вимірювань;

2) усунення похибок у процесі вже розпочатого виміру способами заміщення, компенсації похибок за знаком, протиставленням, симетричних спостережень;

3) коригування результатів виміру у вигляді внесення поправки (усунення похибки шляхом обчислень);

4) визначення меж систематичної похибки у разі, якщо її не можна усунути.

Ліквідація причин та джерел похибок до початку проведення вимірювань. Цей спосібє найоптимальнішим варіантом, оскільки його використання спрощує подальший хід вимірів (немає необхідності виключати похибки у процесі вже розпочатого виміру чи вносити поправки отриманий результат).

Для усунення систематичних похибок у процесі початого виміру застосовуються різні способи

Спосіб запровадження поправокбазується на знанні систематичної похибки та чинних закономірностей її зміни. При використанні даного способу результат вимірювання, отриманий з систематичними похибками, вносять поправки, за величиною рівні цим похибкам, але зворотні по знаку.

Спосіб заміщенняполягає в тому, що вимірювана величина замінюється мірою, поміщеною в ті самі умови, в яких знаходився об'єкт вимірювання. Спосіб заміщення застосовується при вимірі наступних електричних параметрів: опору, ємності та індуктивності.

Спосіб компенсації похибки за знакомполягає в тому, що вимірювання виконуються двічі таким чином, щоб похибка, невідома за величиною, включалася до результатів вимірювань із протилежним знаком.

Спосіб протиставленнясхожий спосіб компенсації по знаку. Даний спосіб полягає в тому, що вимірювання виконують двічі таким чином, щоб джерело похибки при першому вимірі протилежним чином діяв результат другого вимірювання.

Випадкова похибка- Це складова частина похибки результату вимірювання, що змінюється випадково, незакономірно при проведенні повторних вимірювань однієї і тієї ж величини. Поява випадкової похибки не можна передбачити та передбачити. Випадкову похибку неможливо повністю усунути, вона завжди дещо спотворює кінцеві результати вимірювань. Але можна зробити результат виміру більш точним за рахунок проведення повторних вимірів. Причиною випадкової похибки може стати, наприклад, випадкова зміна зовнішніх факторів, що впливають на процес виміру. Випадкова похибка під час проведення багаторазових вимірів з досить великим ступенем точності призводить до розсіювання результатів.

Промахи та грубі похибки– це похибки, що набагато перевищують передбачувані в умовах проведення вимірювань систематичні та випадкові похибки. Промахи та грубі похибки можуть з'являтися через грубі помилки в процесі проведення вимірювання, технічної несправності засобу вимірювання, несподіваної зміни зовнішніх умов.

Якість вимірювального приладу– це рівень відповідності пристрою своєму прямому призначенню. Отже, якість вимірювального пристрою визначається тим, наскільки при використанні вимірювального пристрою досягається мета вимірювання.

Головна мета виміру– це отримання достовірних та точних відомостей про об'єкт вимірів.

Щоб визначити якість приладу, необхідно розглянути такі характеристики:

1) постійну приладу;

2) чутливість приладу;

3) поріг чутливості вимірювального приладу;

4) точність вимірювального приладу.

Постійна прилада- Це деяке число, що множиться на відлік з метою отримання значення величини, що шукається, тобто показання приладу. Постійна приладу в деяких випадках встановлюється як ціна поділу шкали, яка є значенням вимірюваної величини, що відповідає одному поділу.

Чутливість приладу– це число, у чисельнику якого стоїть величина лінійного чи кутового переміщення покажчика (якщо йдеться про цифровому вимірювальному приладі, то чисельнику буде зміна чисельного значення, а знаменнику – зміна вимірюваної величини, що викликало дане переміщення (чи зміна чисельного значення)) .

Поріг чутливості вимірювального приладу- Число, що є мінімальним значенням вимірюваної величини, яке може зафіксувати прилад.

Точність вимірювального приладу- Це характеристика, що виражає ступінь відповідності результатів виміру справжньому значенню вимірюваної величини. Точність вимірювального приладу визначається за допомогою встановлення нижньої та верхньої меж максимально можливої ​​похибки.

Практикується підрозділ приладів класи точності, заснований на величині допустимої похибки.

Клас точності засобів вимірювань– це узагальнююча характеристика засобів вимірювань, яка визначається межами основних та додаткових похибок, що допускаються, та іншими, що визначають точність характеристиками Класи точності певного виду засобів вимірювань затверджуються в нормативній документації. Причому кожного окремого класу точності затверджуються певні вимоги до метрологічних характеристик Об'єднання встановлених метрологічних характеристик визначає ступінь точності засобу вимірювань, що належить до класу точності.

Клас точності засобу вимірів визначається процесі його розробки. Оскільки в процесі експлуатації метрологічні показники зазвичай погіршуються, можна за результатами проведеного калібрування (повірки) засоби вимірювань знижувати його клас точності.

Похибки засобів вимірювань класифікуються за такими критеріями:

1) за способом вираження;

2) характером прояви;

3) стосовно умов застосування. За способом вираження виділяють абсолютну та відносну похибки.

Абсолютна похибка обчислюється за такою формулою:

?Q n =Q n ?Q 0 ,

де ? Q n – абсолютна похибка засобу вимірювання, що перевіряється;

Q n– значення певної величини, отримане за допомогою засобу вимірювання, що перевіряється;

Q 0 – значення тієї самої величини, прийняте за основу порівняння (реальне значення).

Відносна похибка – це число, що відбиває ступінь точності засобу виміру. Відносна похибка обчислюється за такою формулою:

де ? Q – абсолютна похибка;

Q 0 - Справжнє (дійсне) значення вимірюваної величини.

Відносна похибка виражається у відсотках.

За характером прояви похибки поділяють на випадкові та систематичні.

По відношенню до умов застосування похибки поділяються на основні та додаткові.

Основна похибка засобів вимірювання– це похибка, що визначається у тому випадку, якщо засоби вимірювання застосовуються у нормальних умовах.

Додаткова похибка засобів вимірювання- Це складова частина похибки засобу вимірювання, що виникає додатково, якщо яка-небудь з величин, що впливають, вийде за межі свого нормального значення.

Метрологічне забезпечення– це затвердження та використання науково-технічних та організаційних засад, технічних приладів, норм та стандартів з метою забезпечення єдності та встановленої точності вимірювань. Метрологічне забезпечення у своєму науковому аспекті базується на метрології.

Можна виділити такі цілі метрологічного забезпечення:

1) досягнення вищої якості продукції;

2) забезпечення максимальної ефективності системи обліку;

3) забезпечення профілактичних заходів, діагностики та лікування;

4) забезпечення ефективного управління виробництвом;

5) забезпечення високого рівняефективності наукових праць та експериментів;

6) забезпечення вищого ступеня автоматизації у сфері управління транспортом;

7) забезпечення ефективного функціонування системи нормування та контролю умов праці та побуту;

8) підвищення якості екологічного нагляду;

9) поліпшення якості та повішення надійності зв'язку;

10) забезпечення ефективної системи оцінювання різноманітних природних ресурсів.

Метрологічне забезпечення технічних пристроїв– це

сукупність науково-технічних засобів, організаційних заходів та заходів, що проводяться відповідними установами з метою досягнення єдності та необхідної точності вимірювань, а також встановлених характеристик технічних приладів.

Вимірювальна система– засіб вимірювання, що є об'єднання заходів, ІП, вимірювальних приладів та інше, виконують схожі функції, що у різних частинах певного простору і призначених для вимірювання певної кількості фізичних величин у цьому просторі.

Вимірювальні системи використовуються для:

1) технічної характеристики об'єкта вимірювань, одержуваної шляхом проведення вимірювальних перетворень деякої кількості динамічно змінюваних у часі та розподілених у просторі величин;

2) автоматизованої обробки одержаних результатів вимірювань;

3) фіксування отриманих результатів вимірювань та результатів їх автоматизованої обробки;

4) переведення даних у вихідні сигнали системи. Метрологічне забезпечення вимірювальних систем передбачає:

1) визначення та нормування метрологічних характеристик для вимірювальних каналів;

2) перевірку технічної документації на відповідність метрологічних характеристик;

3) проведення випробувань вимірювальних систем для встановлення типу, до якого вони належать;

4) проведення випробувань визначення відповідності вимірювальної системи встановленому типу;

5) проведення сертифікації вимірювальних систем;

6) проведення калібрування (перевірки) вимірювальних систем;

7) забезпечення метрологічного контролю за виробництвом та використанням вимірювальних систем.

Вимірювальний канал вимірювальної системи– це частина вимірювальної системи, технічно або функціонально відокремлена, призначена для виконання певної функції, що завершується (наприклад, для сприйняття вимірюваної величини або для отримання числа або коду, що є результатом вимірювань цієї величини). Поділяють:

1) прості вимірювальні канали;

2) складні вимірювальні канали.

Простий вимірювальний канал- Це канал, в якому використовується прямий метод вимірювань, що реалізується за допомогою упорядкованих вимірювальних перетворень.

У складному вимірювальному каналі виділяють первинну частину та вторинну частину. У первинній частині складний вимірювальний канал є поєднанням деякої кількості простих вимірювальних каналів. Сигнали з виходу простих вимірювальних каналів первинної частини застосовуються для непрямих, сукупних або сумісних вимірів або отримання пропорційного результату вимірювань сигналу у вторинній частині.

Вимірювальний компонент вимірювальної системи– це засіб вимірювань, що має окремо нормовані метрологічні характеристики. Прикладом вимірювального компонента вимірювальної системи може бути вимірювальний прилад. До вимірювальних компонентів вимірювальної системи належать аналогові обчислювальні пристрої (пристрою, що виконують вимірювальні перетворення). Аналогові обчислювальні пристрої належать до групи пристроїв з одним або декількома введеннями.

Вимірювальні компоненти вимірювальних систем бувають таких видів.

Сполучний компонент– це технічний прилад або елемент навколишнього середовища, що застосовуються з метою обміну сигналами, що містять відомості про вимірювану величину між компонентами вимірювальної системи з мінімально можливими спотвореннями. Прикладом сполучного компонента може бути телефонна лінія, високовольтна лінія електропередачі, перехідні пристрої.

Обчислювальний компонент– це цифровий пристрій (частина цифрового пристрою), призначений для виконання обчислень, із встановленим програмним забезпеченням. Обчислювальний компонент застосовується для вичи

злиття результатів вимірювань (прямих, непрямих, спільних, сукупних), які є числом або відповідним кодом, обчислення проводяться за підсумками первинних перетворень у вимірювальній системі. Обчислювальний компонент виконує також логічні операціїта координування роботи вимірювальної системи.

Комплексний компонент- це складова частина вимірювальної системи, що є технічно або територіально об'єднаною сукупністю компонентів Комплексний компонент завершує вимірювальні перетворення, а також обчислювальні та логічні операції, які затверджені в прийнятому алгоритмі обробки результатів вимірювань для інших цілей.

Допоміжний компонент– це технічний прилад, призначений для забезпечення нормального функціонування вимірювальної системи, але не бере участі у процесі вимірювальних перетворень.

Відповідно до відповідних ГОСТів метрологічні характеристики вимірювальної системи повинні бути обов'язково нормовані для кожного вимірювального каналу, що входить до вимірювальної системи, а також для комплексних та вимірювальних компонентів вимірювальної системи.

Як правило, виробник вимірювальної системи визначає загальні норми метрологічні характеристики вимірювальних каналів вимірювальної системи.

Нормовані метрологічні характеристики вимірювальних каналів вимірювальної системи покликані:

1) забезпечувати визначення похибки вимірювань за допомогою вимірювальних каналів у робочих умовах;

2) забезпечувати ефективний контроль за відповідністю вимірювального каналу вимірювальної системи нормованим метрологічним характеристикам у процесі випробувань вимірювальної системи. У разі, якщо визначення або контроль над метрологічних характеристик вимірювального каналу вимірювальної системи не можуть здійснюватися експериментальним шляхом для всього вимірювального каналу, нормування метрологічних характеристик проводиться для складових частин вимірювального каналу. Причому об'єднання цих частин повинно бути цілим вимірювальним каналом.

Нормувати характеристики похибки як метрологічні характеристики вимірювального каналу вимірювальної системи можна як за нормальних умов використання вимірювальних компонентів, так і за робочих умов, для яких характерне таке поєднання факторів, що впливають, при якому модуль чисельного значення характеристик похибки вимірювального каналу має максимально можливе значення. Для більшої ефективності для проміжних поєднань факторів, що впливають, також нормуються характеристики похибок вимірювального каналу. Дані характеристики похибки вимірювальних каналів вимірювальної системи необхідно перевіряти за допомогою їх розрахунку метрологічних характеристик компонентів вимірювальної системи, що являють собою в цілому вимірювальний канал. Причому розраховані значення характеристик похибки вимірювальних каналів можуть і перевірятися експериментальним шляхом. Проте обов'язково має здійснюватися контроль метрологічних характеристик всім складових частин (компонентів) вимірювальної системи, норми яких є вихідними даними у розрахунку.

Нормовані метрологічні характеристики комплексних компонентів та вимірювальних компонентів повинні:

1) забезпечувати визначення характеристик похибки вимірювальних каналів вимірювальної системи за робочих умов застосування з використанням нормованих метрологічних характеристик компонентів;

2) забезпечувати здійснення ефективного контролю над даними компонентами в процесі випробувань, що проводяться з метою встановлення типу, та повірці відповідності нормованим метрологічним характеристикам. Для обчислювальних компонентів вимірювальної системи, якщо їх програмне забезпечення не враховувалося в процесі нормування метрологічних характеристик, нормуються похибки обчислень, джерелом яких є функціонування програмного забезпечення(Алгоритм обчислень, його програмна реалізація). Для обчислювальних компонентів вимірювальної системи можуть також нормуватися інші характеристики, за умови врахування специфіки обчислювального компонента, яка може впливати на характеристики частин похибки вимірювального каналу (характеристики складової похибки), якщо складова похибка виникає через використання даної програми обробки результатів вимірювань.

Технічна документація з експлуатації вимірювальної системи повинна включати опис алгоритму і програми, що працює відповідно до описаного алгоритму. Даний описмає дозволяти розраховувати характеристики похибки результатів вимірювань з використанням характеристик похибки складової частини вимірювального каналу вимірювальної системи, розташованої перед обчислювальним компонентом.

Для сполучних компонентів вимірювальної системи нормуються два види характеристик:

1) характеристики, що забезпечують таке значення складової похибки вимірювального каналу, викликаної сполучною компонентом, яким можна знехтувати;

2) характеристики, дозволяють визначити значення складової похибки вимірювального каналу, викликаної сполучною компонентом.

При виборі засобів вимірювань в першу чергу слід враховувати допустиме значення похибки для цього вимірювання, встановлене у відповідних нормативних документах.

У випадку, якщо допустима похибка не передбачена у відповідних нормативних документах, гранично допустима похибка виміру має бути регламентована у технічній документації на виріб.

При виборі засобів вимірювання повинні також враховуватися:

1) допустимі відхилення;

2) методи проведення вимірювань та способи контролю. Головним критерієм вибору засобів вимірювань є відповідність засобів вимірювання вимогам достовірності вимірювань, отримання справжніх (дійсних) значень вимірюваних величин із заданою точністю при мінімальних часових та матеріальних витратах.

Для оптимального вибору засобів вимірювань необхідно мати наступні вихідні дані:

1) номінальним значенням вимірюваної величини;

2) величиною різниці між максимальним та мінімальним значенням вимірюваної величини, що регламентується в нормативній документації;

3) відомостями про умови проведення вимірів.

Якщо необхідно вибрати вимірювальну систему, керуючись критерієм точності, її похибка повинна обчислюватися як сума похибок всіх елементів системи (мір, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів), відповідно до встановленого для кожної системи закону.

Попередній вибір засобів вимірювань здійснюється відповідно до критерію точності, а при остаточному виборі засобів вимірювань повинні враховуватися такі вимоги:

1) до робочої області значень величин, що впливають на процес виміру;

2) до габаритів засобу вимірів;

3) до маси засобу вимірів;

4) до конструкції засобу вимірів.

При виборі засобів вимірювання необхідно враховувати перевагу стандартизованих засобів вимірювань.

Методи визначення та обліку похибок вимірювань використовуються для того, щоб:

1) на підставі результатів вимірювань отримати дійсне (дійсне) значення вимірюваної величини;

2) визначити точність отриманих результатів, тобто ступінь їх відповідності справжньому (дійсному) значенню.

У процесі визначення та обліку похибок оцінюються:

1) математичне очікування;

2) середньоквадратичне відхилення.

Точкова оцінка параметра(математичного очікуванняабо середньоквадратичного відхилення) - це оцінка параметра, яка може бути виражена одним числом. Точкова оцінка є функцією від експериментальних даних і, отже, сама має бути випадковою величиною, розподіленою за законом, що залежить від закону розподілу для значень вихідної випадкової величини Закон розподілу значень точкової оцінки залежатиме також від параметра, що оцінюється, і від числа випробувань (експериментів).

Точкова оцінка буває наступних видів:

1) незміщена точкова оцінка;

2) ефективна точкова оцінка;

3) заможна точкова оцінка.

Незміщена точкова оцінка- Це оцінка параметра похибки, математичне очікування якої дорівнює цьому параметру.

Ефективна точкова оцінка- Це точкова оцінка. дисперсія якої менше, ніж дисперсія інший будь-якої оцінки цього параметра.

Заможна точкова оцінка- Це оцінка, яка при збільшенні числа випробувань прагне значення параметра, що піддається оцінці.

Основні методи визначення оцінок:

1) метод максимальної правдоподібності (метод Фішера);

2) спосіб найменших квадратів.

1. Метод максимальної правдоподібностіґрунтується на ідеї, що відомості про дійсне значення вимірюваної величини та розсіювання результатів вимірювань, отримані шляхом багаторазових спостережень, містяться у низці спостережень.

Метод максимальної правдоподібності полягає у пошуку оцінок, за яких функція правдоподібності проходить через свій максимум.

Оцінки максимальної правдоподібності- Це оцінки середовищ-неквадратичного відхилення та оцінки істинного значення.

Якщо випадкові похибки розподілені за нормальним законом розподілу, то оцінка максимальної правдоподібності для справжнього значення є середнім арифметичним результатом спостережень, а оцінка дисперсії є середнім арифметичним квадратів відхилень значень від математичного очікування.

Переваги оцінок максимальної правдоподібності полягає в тому, що дані оцінки:

1) незміщені асимптотично;

2) асимптотично ефективні;

3) асимптотично розподілені за нормальним законом.

2. Метод найменших квадратівполягає в тому, що з певного класу оцінок беруть ту оцінку, у якої мінімальна дисперсія (найефективніша). З усіх лінійних оцінок дійсного значення, де є деякі постійні, тільки середнє арифметичне зводить до найменшого значення дисперсії. У зв'язку з цим за умови розподілу значень випадкових похибок за законом розподілу оцінки, отримані з використанням методу найменших квадратів, ідентичні оцінкам максимальної правдоподібності. Оцінка параметрів за допомогою інтервалів проводиться за допомогою знаходження довірчих інтервалів, у межах яких із заданими ймовірностями розташовуються дійсні значення параметрів, що оцінюються.

Довірча межа випадкового відхилення– це число, що є довжиною довірчого інтервалу, розділену навпіл.

При досить велику кількість випробувань довірчий інтервал істотно зменшується. Якщо збільшується кількість випробувань, то можна збільшити кількість довірчих інтервалів.

Виявлення грубих похибок

Грубі похибки– це похибки, що набагато перевищують передбачувані в умовах проведення вимірювань систематичні та випадкові похибки. Промахи та грубі похибки можуть з'являтися через грубі помилки в процесі проведення вимірювання, технічної несправності засобу вимірювання, несподіваної зміни зовнішніх умов. Щоб виключити грубі похибки, рекомендується на початок вимірювань наближено визначити значення вимірюваної величини.

Якщо при проведенні вимірювань з'ясовується, що результат окремого спостереження сильно відрізняється від інших отриманих результатів, потрібно обов'язково встановити причини такої відмінності. Результати, отримані з різкою відмінністю, можна відкинути та повторно виміряти дану величину. Однак у деяких випадках відкидання таких результатів може спричинити відчутне спотворення ряду вимірів. У зв'язку з цим рекомендується не відкидати необдумано різні результати, а доповнювати їх результатами повторних вимірювань.

Якщо необхідно виключити грубі похибки у процесі обробки отриманих результатів, коли вже не можна скоригувати умови проведення вимірювань та провести повторні вимірювання, то застосовуються статистичні методи.

Загальний метод перевірки статистичних гіпотез дозволяє з'ясувати, чи є в даному результатівимірів груба похибка.

Зазвичай виміри є одноразовими. За звичайних умов їх точності цілком достатньо.

Результат одноразового виміру подається у такому вигляді:

де Y i- Значення i - го показання;

I – виправлення.

Похибка результату одноразового виміру визначається під час затвердження методу проведення вимірів.

У процесі обробки результатів вимірювань використовуються різні види закону розподілу (нормальний закон розподілу, рівномірний закон розподілу, кореляційний закон розподілу) вимірюваної величини (в даному випадку вона розглядається як випадкова).

Обробка результатів прямих рівноточних вимірювань Прямі вимірювання– це вимірювання, за допомогою яких безпосередньо виходить значення вимірюваної величини. Рівноточними або рівнорозсіяними називають прямі, взаємно незалежні вимірювання певної величини, причому результати цих вимірювань можуть бути розглянуті як випадкові та розподілені за одним законом розподілу.

Зазвичай при обробці результатів прямих рівноточних вимірювань передбачається, що результати та похибки вимірювань розподілені за нормальним законом розподілу.

Після зняття розрахунків обчислюється значення математичного очікування за такою формулою:

де x i– значення вимірюваної величини;

n– кількість проведених вимірів.

Потім, якщо систематичну похибку визначено, її значення віднімають із обчисленого значення математичного очікування.

Потім обчислюється значення середньоквадратичного відхилення значень вимірюваної величини від математичного очікування.

Алгоритм обробки результатів багаторазових рівноточних вимірів

Якщо відома систематична похибка, її необхідно виключити з результатів вимірів.

Обчислити математичне очікування результатів вимірів. Як математичне очікування зазвичай береться середнє арифметичне значень.

Встановити величину випадкової похибки (відхилення від середнього арифметичного) результату одноразового виміру.

Обчислити дисперсію випадкової похибки. Обчислити середньоквадратичне відхилення результату виміру.

Перевірити припущення, що результати вимірів розподілені за нормальним законом.

Знайти значення довірчого інтервалу та довірчої похибки.

Визначити значення ентропійної похибки та ентропійного коефіцієнта.

Калібрування засобів вимірювань– це комплекс дій та операцій, що визначають та підтверджують справжні (дійсні) значення метрологічних характеристик та (або) придатність засобів вимірювань, що не піддаються державному метрологічному контролю.

Придатність засобу вимірів – це характеристика, що визначається відповідністю метрологічних характеристик засобу виміру затвердженим (у нормативних документах, чи замовником) технічним вимогам Калібрувальна лабораторія визначає придатність засобу вимірів.

Калібрування змінило перевірку та метрологічну атестацію засобів вимірювань, які проводилися лише органами державної метрологічної служби. Калібрування, на відміну від перевірки та метрологічної атестації засобів вимірювань, може здійснюватися будь-якою метрологічною службою за умови, що вона має можливість забезпечити відповідні умови для проведення калібрування. Калібрування здійснюється на добровільній основі та може бути проведено навіть метрологічною службою підприємства.

Проте метрологічна служба підприємства зобов'язана виконувати певні вимоги. Основна вимога до метрологічної служби – забезпечення відповідності робочого засобу вимірів державного стандарту, т. е. калібрування входить до складу національної системи забезпечення єдності вимірів.

Виділяють чотири методи перевірки (калібрування) засобів вимірювань:

1) метод безпосереднього порівняння з ідеалом;

2) метод звірення за допомогою комп'ютера;

3) метод прямих вимірів величини;

4) метод непрямих вимірів величини.

Метод безпосереднього звірення з еталономкошти

вимірювань, що піддається калібруванні, з відповідним еталоном певного розряду практикується для різних засобів вимірювання в таких сферах, як електричні виміри, магнітні вимірювання, визначення напруги, частоти та сили струму. Даний метод базується на здійсненні вимірювань однієї і тієї ж фізичної величини пристроєм, що калібрується (повіряється) і еталонним приладом одночасно. Похибка приладу, що калібрується (повіряється), обчислюється як різниця показань каліброваного приладу і еталонного приладу (тобто показання еталонного приладу приймаються за справжнє значення вимірюваної фізичної величини).

Переваги методу безпосереднього звірення з еталоном:

1) простота;

2) наочність;

3) можливість автоматичного калібрування (перевірки);

4) можливість проведення калібрування за допомогою обмеженої кількості приладів та обладнання.

Метод звірення за допомогою комп'ютераздійснюється з використанням компаратора - спеціального приладу, за допомогою якого проводиться порівняння показань засобу вимірювання, що калібрується (повіряється) і показань еталонного засобу вимірювань. Необхідність використання компаратора обумовлюється неможливістю провести безпосереднє порівняння показань засобів вимірювань, що вимірюють одну й ту саму фізичну величину. Компаратором може бути засіб вимірювання, що однаково сприймає сигнали еталонного засобу вимірювання та калібрує (повіряється) приладу. Перевага даного методуу послідовності у часі порівняння величин.

Метод прямих вимірів величинивикористовується у випадках, коли є можливість провести порівняння вимірювання, що калібрується, з еталонним у встановлених межах вимірювань. Метод прямих вимірів виходить з тому принципі, як і метод безпосереднього звірення. Відмінність між цими методами у тому, що з допомогою методу прямих вимірів здійснюється порівняння всіх числових відмітках кожного діапазону (поддиапазона).

Метод непрямих виміріввикористовується у випадках, коли реальні (дійсні) значення вимірюваних фізичних величин неможливо отримати за допомогою прямих вимірів або коли непрямі виміри вищі за точністю, ніж прямі виміри. При використанні даного методу для отримання шуканого значення спочатку шукають значення величин, пов'язаних із шуканою величиною відомою функціональною залежністю. А потім на підставі цієї залежності знаходиться розрахунковим шляхом потрібне значення. Метод непрямих вимірів, як правило, використовується в установках автоматизованого калібрування (перевірки).

Щоб передача розмірів одиниць вимірів робочим приладам від еталонів одиниць вимірів здійснювалася без великих похибок, складаються і застосовуються перевірочні схеми.

Перевірочні схеми– це нормативний документ, у якому затверджується підпорядкування засобів вимірів, що у процесі передачі розміру одиниці вимірів фізичної величини від зразка до робочим засобам вимірів у вигляді певних методів і із зазначенням похибки. Перевірочні схеми стверджують метрологічне підпорядкування національного стандарту, розрядних стандартів і засобів вимірів.

Перевірочні схеми поділяють на:

1) державні перевірочні схеми;

2) відомчі перевірочні схеми;

3) локальні перевірочні схеми.

Державні перевірочні схемивстановлюються і діють всім засобів вимірів певного виду, які у межах країни.

Відомчі перевірочні схемивстановлюються та діють коштом вимірювань даної фізичної величини, що підлягають відомчій повірці. Відомчі перевірочні схеми не повинні суперечити державним перевірочним схемам, якщо вони встановлені для засобів вимірювань одних і тих же фізичних величин Відомчі перевірочні схеми можуть бути встановлені за відсутності державної перевірочної схеми. У відомчих перевірочних схемах можна безпосередньо вказувати певні типи засобів вимірювань.

Локальні перевірочні схемивикористовуються метрологічними службами міністерств та діють також і для засобів вимірювань підприємств, їм підлеглих. Локальна повірочна схема може поширюватися на засоби вимірювань, що використовуються на певному підприємстві. Локальні перевірочні схеми обов'язково повинні відповідати вимогам супідрядності, затвердженим державною перевірочною схемою. Складання державних перевірочних схем займаються науково-дослідні інститути Держстандарту Російської Федерації Науково-дослідні інститути Держстандарту є володарями державних еталонів.

Відомчі перевірочні схеми та локальні перевірочні схеми подаються у вигляді креслень.

Державні перевірочні схеми встановлюються Держстандартом РФ, а локальні перевірочні схеми – метрологічними службами чи керівниками підприємств.

У перевірочній схемі затверджується порядок передачі розміру одиниць вимірів однієї чи кількох фізичних величин від державних еталонів робочим засобам вимірів. Перевірочна схема повинна містити щонайменше два щаблі передачі розміру одиниць вимірів.

На кресленнях, що представляють повірочну схему, повинні бути:

1) найменування засобів вимірів;

2) найменування методів перевірки;

3) номінальні значення фізичних величин;

4) діапазони номінальних значень фізичних величин;

5) допустимі значення похибок засобів вимірів;

6) допустимі значення похибок методів перевірки.

Єдність вимірів- це характеристика вимірювального процесу, що означає, що результати вимірювань виражаються у встановлених та прийнятих у законодавчому порядку одиницях вимірювань та оцінка точності вимірювань має належну довірчу ймовірність.

Основні принципи єдності вимірів:

1) визначення фізичних величин із обов'язковим використанням державних еталонів;

2) використання затверджених у законодавчому порядку засобів вимірювань, підданих державному контролю та з розмірами одиниць виміру, переданими безпосередньо від державних еталонів;

3) використання лише затверджених у законодавчому порядку одиниць виміру фізичних величин;

4) забезпечення обов'язкового систематичного контролю за характеристиками експлуатованих засобів вимірювань у певні проміжки часу;

5) забезпечення необхідної гарантованої точності вимірювань при застосуванні каліброваних (повірених) засобів вимірювань та встановлених методик виконання вимірювань;

6) використання отриманих результатів вимірювань за обов'язкової умови оцінки похибки даних результатів із встановленою ймовірністю;

7) забезпечення контролю за відповідністю засобів вимірювань метрологічних правил і характеристик;

8) забезпечення державного та відомчого нагляду за засобами вимірювань.

Закон РФ «Про забезпечення єдності вимірів» було прийнято 1993 р. До прийняття цього Закону норми у сфері метрології були регламентовані законодавчо На момент прийняття у Законі було багато нововведень починаючи від затвердженої термінології і закінчуючи ліцензуванням метрологічної діяльності країни Законі було чітко розмежовано обов'язки державного метрологічного контролю та державного метрологічного нагляду, встановлені нові правила калібрування, запроваджено поняття добровільної сертифікації засобів вимірювань.

Основні положення.

Насамперед цілі закону полягають у наступному:

1) здійснення захисту законних прав та інтересів громадян Російської Федерації, правопорядку та економіки РФ від можливих негативних наслідків, викликаних недостовірними та неточними результатами вимірювань;

2) допомога у розвитку науці, техніці та економіці за допомогою регламентування використання державних еталонів одиниць величин та застосування результатів вимірювань, що мають гарантовану точність. Результати вимірювань мають бути виражені у встановлених у країні одиницях виміру;

3) сприяння розвитку та зміцненню міжнародних та міжфірмових відносин та зв'язків;

4) регламентування вимог до виготовлення, випуску, використання, ремонту, продажу та імпорту засобів вимірювань, що виробляються юридичними та фізичними особами;

5) інтеграція системи вимірів Російської Федерації у світову практику.

Сфери застосування Закону: торгівля; охорона здоров'я; захист навколишнього середовища; економічна та зовнішньоекономічна діяльність; деякі сфери виробництва, пов'язані з калібруванням (перевіркою) засобів вимірювань метрологічними службами, що належать юридичним особам, що проводиться із застосуванням еталонів, підпорядкованих державним еталонам одиниць величин.

У Законі законодавчо затверджено основні поняття:

1) єдність вимірів;

2) засіб вимірів;

3) стандарт одиниці величини;

4) державний стандарт одиниці величини;

5) нормативні документи щодо забезпечення єдності вимірів;

6) метрологічна служба;

7) метрологічний контроль;

8) метрологічний нагляд;

9) калібрування засобів вимірювань;

10) сертифікат про калібрування.

Усі ухвали, затверджені в Законі, базуються на офіційній термінології Міжнародної організації законодавчої метрології (МОЗМ).

В основних статтях закону регламентується:

1) структура організації державних органів управління забезпеченням єдності вимірів;

2) нормативні документи, які забезпечують єдність вимірів;

3) встановлені одиниці виміру фізичних величин та державні еталони одиниць величин;

4) засоби вимірів;

5) методи вимірів.

Закон затверджує Державну метрологічну службу та інші служби, що займаються забезпеченням єдності вимірів, метрологічні служби державних органів управління та форми здійснення державного метрологічного контролю та нагляду.

У Законі визначаються види відповідальності порушення Закону.

У Законі затверджується склад та повноваження Державної метрологічної служби.

Відповідно до Закону створено інститут ліцензування метрологічної діяльності з метою захисту законних прав споживачів. Право видачі ліцензії мають лише органи Державної метрологічної служби.

Встановлено нові види державного метрологічного нагляду:

1) за кількістю товарів, що відчужуються;

2) за кількістю товарів в упаковці в процесі їх розфасовки та продажу.

Відповідно до положень Закону збільшується сфера поширення державного метрологічного контролю. До неї додалися банківські операції, поштові операції, податкові операції, митні операції, обов'язкова сертифікація продукції.

Відповідно до Закону вводиться заснована на добровільному принципі Система сертифікації засобів вимірювань, що здійснює перевірку засобів вимірювань на відповідність метрологічних правил та вимог російської системи калібрування засобів вимірювань.

Державна метрологічна служба Російської Федерації (ГМС) є об'єднанням державних метрологічних органів та займається координуванням діяльності щодо забезпечення єдності вимірів. Існують такі метрологічні служби:

1) Державна метрологічна служба;

2) Державна служба часу та частоти та визначення параметрів обертання Землі;

3) Державна служба стандартних зразків складу та властивостей речовин та матеріалів;

4) Державна служба стандартних довідкових даних про фізичні константи та властивості речовин та матеріалів;

5) метрологічні служби державних органів управління Російської Федерації;

6) метрологічні служби юридичних. Керує всіма вищевказаними службами Державний комітет Російської Федерації зі стандартизації та метрології (Держстандарт Росії).

Державна метрологічна службамістить:

1) державні наукові метрологічні центри (ДНМЦ);

2) органи ГМС біля суб'єктів РФ. Державна метрологічна служба включає також центри державних стандартів, що спеціалізуються різних одиницях виміру фізичних величин.

Державна служба часу та частоти та визначення параметрів обертання Землі (ГСВЧ) займається забезпеченням єдності вимірів часу, частоти та визначення параметрів обертання Землі на міжрегіональному та міжгалузевому рівнях. Вимірювальну інформацію ДСВЧ використовують служби навігації та управління літаками, суднами та супутниками, Єдина енергетична система та ін.

Державна служба стандартних зразків складу та властивостей речовин та матеріалів (ДССО) займається створенням та забезпеченням застосування системи стандартних зразків складу та властивостей речовин та матеріалів. До поняття матеріалів включаються:

1) метали та сплави;

2) нафтопродукти;

3) медичні препарати та ін.

ДССО займається також розробкою приладів, призначених для порівняння характеристик стандартних зразків та характеристик речовин та матеріалів, що виробляються різними типамипідприємств (сільськогосподарськими, промисловими та ін.) з метою забезпечення контролю.

Державна служба стандартних довідкових даних про фізичні константи та властивості речовин та матеріалів (ДСССД) займається розробкою точних та достовірних даних про фізичні константи, властивості речовин та матеріалів (мінеральної сировини, нафти, газу тощо). Вимірювальну інформацію ГСССД використовують різні організації, що займаються проектуванням технічних виробів із підвищеними вимогами до точності. ДСССД публікує довідкові дані, узгоджені з міжнародними метрологічними організаціями.

Метрологічні служби державних органів управління Російської Федерації та метрологічні служби юридичних осіб можуть бути створені в міністерствах, на підприємствах, в установах, зареєстрованих як юридична особа, з метою проведення різноманітних робіт із забезпечення єдності та належної точності вимірювань, для забезпечення метрологічного контролю та нагляду.

Державна система забезпечення єдності вимірів створена з метою забезпечити єдність вимірів у межах країни. Державна система забезпечення єдності вимірів реалізується, координується та керується Держстандартом Російської Федерації. Держстандарт Російської Федерації є державним органом виконавчої влади у сфері метрології.

Система забезпечення єдності вимірів виконує такі задачи:

1) забезпечує охорону прав та законодавчо закріплених інтересів громадян;

2) забезпечує охорону затвердженого правопорядку;

3) забезпечує охорону економіки.

Зазначені завдання система забезпечення єдності вимірювань виконує за допомогою усунення негативних наслідків недостовірних та неточних вимірювань у всіх сферах життєдіяльності людини та суспільства з використанням конституційних норм, нормативних документів та постанов уряду Російської Федерації.

Система забезпечення єдності вимірів діє згідно:

1) Конституції Російської Федерації;

2) Закону РФ «Про забезпечення єдності вимірів»;

3) Постанови Уряду Російської Федерації «Про організацію робіт зі стандартизації, забезпечення єдності вимірів, сертифікації продукції та послуг»;

4) ДСТУ Р 8.000–2000 «Державна система забезпечення єдності вимірів».

Державна система забезпечення єдності вимірів включає:

1) правову підсистему;

2) технічну підсистему;

3) організаційну підсистему.

Головними завданнями Державної системи забезпечення єдності вимірів є:

1) затвердження ефективних способівкоординування діяльності у сфері забезпечення єдності вимірів;

2) забезпечення науково-дослідної діяльності, спрямованої на розробку більш точних та досконалих методик та способів відтворення одиниць виміру фізичних величин та передачі їх розмірів від державних еталонів робочим засобам вимірів;

3) затвердження системи одиниць виміру фізичних величин, що допускаються до використання;

4) встановлення шкал вимірів, що допускаються до використання;

5) утвердження основних понять метрології, регламентація використовуваних термінів;

6) затвердження системи національних стандартів;

7) виготовлення та удосконалення державних еталонів;

8) затвердження методів та правил передачі розмірів одиниць виміру фізичних величин від державних еталонів робочим засобам вимірів;

9) проведення калібрування (повірки) та сертифікації засобів вимірювань, на які не поширюється сфера дії державного метрологічного контролю та нагляду;

10) здійснення інформаційного висвітлення системи забезпечення єдності вимірів;

11) удосконалення державної системи забезпечення єдності вимірів.

Правова підсистема– це сукупність пов'язаних між собою актів (затверджених законодавчо та підзаконних), які мають одні й ті самі цілі та затверджують узгоджені між собою вимоги до певних, пов'язаних між собою об'єктів системи забезпечення єдності вимірів.

Технічна підсистема- Це сукупність:

1) міжнародних стандартів;

2) державних стандартів;

3) еталонів одиниць виміру фізичних величин;

4) еталонів шкал вимірів;

5) стандартних зразків складу та властивостей речовин та матеріалів;

6) стандартних довідкових даних про фізичні константи та властивості речовин та матеріалів;

7) засобів вимірювань та інших приладів, які використовуються для метрологічного контролю;

8) будівель та приміщень, призначених спеціально для проведення вимірювань високої точності;

9) науково-дослідних лабораторій;

10) калібрувальних лабораторій.

Організаційна підсистема включає метрологічні служби.

Державний метрологічний контроль та нагляд (ГМКіН) забезпечується Державною метрологічною службою для перевірки відповідності нормам законодавчої метрології, затвердженим Законом РФ «Про забезпечення єдності вимірів», державними стандартами та іншими нормативними документами.

Державний метрологічний контроль та нагляд поширюється на:

1) засоби вимірів;

2) зразки величин;

3) методи проведення вимірів;

4) якість товарів та інші об'єкти, затверджені законодавчою метрологією.

Область застосування Державного метрологічного контролю та нагляду поширюється на:

1) охорона здоров'я;

2) ветеринарну практику;

3) охорону навколишнього середовища;

4) торгівлю;

5) розрахунки між економічними агентами;

6) облікові операції, які здійснюються державою;

7) обороноздатність держави;

8) геодезичні роботи;

9) гідрометеорологічні роботи;

10) банківські операції;

11) податкові операції;

12) митні операції;

13) поштові операції;

14) продукцію, постачання якої здійснюються за державними контрактами;

15) перевірку та контроль якості продукції на виконання обов'язкових вимог державних стандартів Російської Федерації;

16) вимірювання, що здійснюються на запити судових органів, прокуратури та інших державних органів;

17) реєстрацію спортивних рекордів державного та міжнародного масштабів.

Необхідно зазначити, що неточність та недостовірність вимірювань у невиробничих сферах, таких як охорона здоров'я, можуть спричинити серйозні наслідки та загрозу безпеці. Неточність і недостовірність вимірів у сфері торгових та банківських операцій, наприклад, можуть спричинити величезні фінансові втрати як окремих громадян, так і держави.

Об'єктами Державного метрологічного контролю та нагляду можуть бути, наприклад, такі засоби вимірювання:

1) прилади вимірювання кров'яного тиску;

2) медичні термометри;

3) прилади визначення рівня радіації;

4) пристрої для визначення концентрації окису вуглецю у вихлопних газах автомобілів;

5) засоби вимірювань, призначені контролю якості товару.

У Законі Російської Федерації встановлено три види державного метрологічного контролю та три види державного метрологічного нагляду.

Види державного метрологічного контролю:

1) визначення типу засобів вимірів;

2) перевірка засобів вимірів;

3) ліцензування юридичних та фізичних осіб, що займаються виробництвом та ремонтом засобів вимірювань. Види державного метрологічного нагляду:

1) за виготовленням, станом та експлуатацією засобів вимірювань, атестованими методами виконання вимірювань, еталонами одиниць фізичних величин, виконанням метрологічних правил та норм;

2) за кількістю товарів, що відчужуються у процесі торгових операцій;

3) за кількістю товарів, розфасованих в упаковки будь-якого виду, у процесі їх фасування та продажу.

За метрологічним призначенням усі засоби вимірів (СІ) поділяють на такі види:

- робочі СІ,призначені для вимірювань, не пов'язаних із передачею розміру одиниці іншим засобам вимірювань (найчисленніші);

-метрологічні СІ,призначені для забезпечення єдності вимірів у країні.

Класифікація робочих засобів вимірювань здійснюється за такими ознаками:

1) з конструктивного виконання:заходи; вимірювальні прилади; вимірювальні установки; вимірювальні системи; вимірювальні комплекси;

2) за рівнем автоматизації:автоматизовані СІ; автоматичні СІ;

3) за рівнем стандартизації:стандартизовані СІ; нестандартизовані СІ;

4) по відношенню до вимірюваної фізичної величини: основні СІ; допоміжні СІ.

міра– це СІ, призначене для відтворення та (або) зберігання фізичної величини одного або кількох заданих розмірів, значення яких виражені у встановлених одиницях та відомі з необхідною точністю.

Міра може бути однозначна, тобто. що відтворює фізичну величину одного розміру (наприклад, плоско-паралельна міра довжини 10 мм, гиря 1 кг), і багатозначна, тобто. що відтворює фізичну величину різних розмірів(Наприклад, лінійка, лімб).

Вимірювальний пристрій– СІ, призначене для отримання значень вимірюваної фізичної величини у встановленому діапазоні.

Класифікація вимірювальних приладів:

За способом індикації значень вимірюваної величини вимірювальні прилади поділяються на показуютьі реєструючі;

По дії вимірювальні прилади поділяють на інтегруючіі підсумовуючи; прилади прямої діїі прилади порівняння; аналоговіі цифрові прилади; самописуючіі друкувальні прилади.

За призначенням – на універсальніі спеціальні;

За принципом перетворюючого пристрою – на механічні, оптичні, електричні, пневматичніта інші або засновані на поєднанні зазначених принципів, наприклад, оптико-механічні;

За кількістю параметрів, що перевіряються при одній установці, – на одновимірніі багатовимірні.

Вимірювальна установка– сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів та інших пристроїв, призначених для вимірювання однієї або кількох фізичних величин, розташована в одному місці.

Вимірювальна система- сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів, ЕОМ та інших технічних засобів, розміщених у різних точках контрольованого об'єкта з метою вимірювання однієї або декількох фізичних величин, властивих цьому об'єкту, та вироблення вимірювальних сигналів у різних цілях.

Залежно від призначення вимірювальні системи поділяють на вимірювальні інформаційні, вимірювальні контролюючі, вимірювальні керуючі системита ін Вимірювальну систему, що перебудовується в залежності від зміни вимірювального завдання, називають гнучкою вимірювальною системою(ГІС). Наприклад,

вимірювальна система теплоелектростанції, що дозволяє отримувати вимірювальну інформацію про низку фізичних величин у різних енергоблоках, вона може містити сотні вимірювальних каналів.

Вимірювально-обчислювальний комплекс (ІВК)– це функціонально об'єднана сукупність СІ, ЕОМ та допоміжних пристроїв, призначена для виконання у складі вимірювальної системи конкретної вимірювальної задачі.

Метрологічні засоби вимірів – це зразки.

Еталон одиниці фізичної величини– це засіб вимірювань (або комплекс засобів вимірювань), призначений для відтворення та (або) зберігання одиниці та передачі її розміру нижчим за перевірочною схемою засобам вимірювань та затверджений як зразок у встановленому порядку.

Конструкція еталона, його властивості та спосіб відтворення одиниці визначаються природою даної фізичної величини та рівнем розвитку вимірювальної техніки у цій галузі вимірювань. Еталон повинен володіти, принаймні, трьома тісно пов'язаними один з одним суттєвими ознаками (за М.Ф. Маликову) – незмінністю, відтворюваністю та злічуваністю.

Еталони ділять на первинні, вторинні, робітники.

Якщо стандарт відтворює одиницю фізичної величини з найвищою країні точністю (проти іншими стандартами тієї ж одиниці), він називається первинним, національним стандартом.

Еталони, які отримують розмір одиниці безпосередньо від первинного еталона цієї одиниці, називають вторинними . Вони створюються і затверджуються в організацію перевірочних робіт й у забезпечення безпеки і меншого зносу національного первинного стандарту.

Вторинні зразки за своїм метрологічним призначенням поділяються на стандарт копію, стандарт порівняння, стандарт свідок.

Еталон копіяпризначений для зберігання одиниці фізичної величини та передачі її розміру робочим стандартам.

Еталон порівняннязастосовується для звірення еталонів, які з тих чи інших причин не можуть бути безпосередньо звірені один з одним.

Еталон свідокзастосовується для перевірки безпеки національного зразка і заміни його у разі псування чи втрати.

Робочий стандарт - Це стандарт, призначений для передачі розміру одиниці робочим засобам вимірювань. Термін робочий стандартзамінив собою термін зразковий засіб вимірювань(ОСІ), що зроблено з метою упорядкування термінології та наближення її до міжнародної. При необхідності робочі зразки поділяють на розряди (1-й, 2-й, …, n-й), як це було прийнято для ОСІ. Робочі зразки 1-го розряду мають більш високу точність. І тут передачу розміру одиниці здійснюють через ланцюжок соподчиненных по розрядам робочих стандартів. При цьому від останнього робочого зразка у цьому ланцюжку розмір одиниці передають робочому засобу вимірювань.

Схема передачі розмірів одиниць від первинного зразка робочим заходам та вимірювальним приладам представлена ​​на рис. 5.1.

Завдання до розділу 5: Відповісти на запитання за своїм варіантом (номер варіанта відповідає останній цифрі номера залікової книжки).

Засіб вимірів - це технічний засіб, що використовується при вимірах та має нормовані метрологічні властивості. Детальна класифікація засобів вимірювань (СІ) електричних та радіотехнічних величин буде наведена та розглянута у § 2.1. Тут ми обмежимося загальною класифікацією СІ за технічним та метрологічним призначенням, що регламентується ГОСТ 16263-70.

За технічним призначенням СІ поділяються на заходи, вимірювальні прилади, вимірювальні перетворювачі та допоміжні СІ. Крім того, сукупність різних СІ може утворювати вимірювальні установки та системи.

Міра - СІ, призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру. Міра необхідна в першу чергу при реалізації всіх модифікацій методу порівняння, оскільки саме за допомогою заходу набувають величини, значення якої нам відомо.

Вимірювальний прилад - СІ, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації (вимірювального сигналу) у формі, доступною для безпосереднього сприйняття спостерігачем. Вимірювальні прилади - основний вид СІ електричних та радіотехнічних величин, що вивчаються в курсі.

Вимірювальний перетворювач - СІ, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, зручній для передачі, подальшого перетворення, обробки та зберігання, але не піддається безпосередньому сприйняттю спостерігачем. Вимірювальні перетворювачі можуть входити до складу вимірювальних приладів, так і застосовуватися самостійно. Тому категорія СІ, що охоплює вимірювальні прилади та перетворювачі, називається також вимірювальними пристроями.

Вимірювальна установка - сукупність функціонально об'єднаних СІ та допоміжних пристроїв, призначена для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, зручній для безпосереднього сприйняття спостерігачем, та розташована в одному місці.

Вимірювальна система - сукупність СІ та допоміжних пристроїв, з'єднаних між собою каналами зв'язку, призначена для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, зручній для автоматичної обробки, передачі та використання в різних системахуправління. Вимірювальні системи є одним з найпоширеніших різновидів інформаційно-вимірювальних систем.

За метрологічним призначенням всі СІ диференціюються на зразки, зразкові та робочі СІ.

Еталон - СІ (або комплекс СІ), що забезпечує відтворення та (або) зберігання одиниці фізичної величини для передачі її розміру нижчестоящим СІ, виконане за особливою специфікацією та офіційно затверджене як зразок.

Зразкове СІ - це міра, вимірювальний прилад або вимірювальний перетворювач, що мають високу точність і службовці для перевірки інших СІ. Вони також затверджуються як зразкові та мають спеціальну класифікацію.

Робоче СІ - це таке СІ, яке застосовується для вимірювань, не пов'язаних із передачею розміру одиниць фізичних величин. Саме такі вимірювання, звані також технічними, найбільш широко представлені у вимірювальній практиці та виконуються на всіх етапах проектування, виробництва та експлуатації продукції. Тому аналізовані далі принципи побудови та структурні схеми електро- та радіовимірювальних приладів відносяться в основному до робочих СІ.

Вимірювання класифікуються за такими ознаками:

1. За фізичною сутністю вимірюваної величини.

2. За характеристикою точності:

А) Рівноточні вимірювання – це ряд вимірювань будь-якої фізичної величини виконаних за однакових умов (одно й теж засіб вимірювання, параметри середовища, один і той же оператор і т.д.);

Б) Нерівноточні виміри – це ряд вимірів будь-якої фізичної величини виконаних або різними за точністю приладами, або за різних умов виміру.

3. За кількістю вимірів:

А) Одноразові виміри;

Б) Багаторазові виміри – виміри однієї й тієї ж фізичної величини результат, якого отримано з кількох наступних друг за одним вимірів.

4, За зміною вимірюваної величини у часі:

А) Статичні

Б) Динамічні (у яких вимірювана величина змінюється у часі).

5. За метрологічним призначенням:

А) Технічні Б) Метрологічні

6. За виразом результатів виміру:

А) Абсолютні - що вимірюються в кг., М., Н і т.д.

Б) Відносні – вимірювані у частках чи відсотках.

7. За способом отримання числового значення фізичної величини:

А) Прямі – це виміри, у яких шукане значення фізичної величини отримують безпосередньо.

Б) Непрямі – це виміри, у яких шукане значення фізичної величини отримують виходячи з прямих вимірів інших фізичних величин.

В) Спільні виміри – одночасний вимір двох чи кількох не однойменних ФВ визначення залежності між ними.

Г) Сукупні – це одночасне вимір кількох однойменних фізичних величин, а потрібне значення величин знаходять шляхом розв'язання системи рівнянь, одержуваних при прямих вимірах різних поєднань цих величин.

§3.2 Методи вимірювання фізичних величин.

Метод вимірів – це прийом чи сукупність прийомів порівняння вимірюваної фізичної величини з її одиницею у відповідність до реалізованим принципом вимірів. Методи вимірювань визначаються видом вимірюваних величин, їх розмірами, необхідною точністю результату, необхідною швидкістю процесу вимірювання та іншими даними. У попередній темі перераховувалися види вимірів за способом одержання числового значення. Найбільшого поширення, на практиці, набули прямі виміри через їхню простоту і швидкість виконання. Прямі вимірювання можна проводити наступними методами, які можна розділити на дві основні групи:

1. Метод безпосередньої оцінки – значення величини визначають безпосередньо за відліковим пристроєм вимірювального приладу (силу струму по амперметру, маси – за циферблатними вагами і т.д.).

2. Метод порівняння з мірою – вимірювану величину порівнюють з величиною відтворюваної мірою (вимірювання маси важільними вагами з врівноваженням гирями)

а) Диференціальний метод- метод порівняння з мірою, при якому на вимірювальний прилад діє різниця вимірюваної величини та відомої величини, що відтворюється мірою (вимірювання, що виконуються при перевірці заходів довжини порівнянням зі зразковою мірою на компараторі).

Б) Нульовий метод– метод порівняння з мірою, коли результуючий ефект на прилад порівняння доводять до нуля (вимірювання електричного опорумостом з повним його врівноваженням)