Метрология как наука

В статье рассматриваются вопросы изучения основных понятий метрологии: измерение, поверка и способы обеспечения единства измерения.

Problems of studying the main conception of metrology: determination, calibration and means of guaranteeing the identity of calibration.

В наше время значение метрологии и технического регулирования при любых условиях хозяйствования трудно переоценить. Понимание задач метрологии могут обеспечить и приобретенные учеными материалы: изучение основных понятий в области метрологии, таких как измерение, поверка, изучение способов обеспечения единства измерений и методов оценки их точности, роли и значения метрологии в международных экономических и научных связях; изучение законодательных основ метрологической деятельности; привитие навыков в использовании технических регламентов и стандартов различных видов при освоении новшеств и развитии экономической деятельности организаций.

Метрологией (от греч. слова metron—мера, logos—учением) называется извлечение количественной информации с помощью средств измерений о свойствах объектов и процессов, измерение свойств объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью. Иными словами, метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения заданного уровня точности. Современная метрология включает в себя три составляющие: [1]

1. Законодательная метрология.

2. Фундаментальная метрология.

3. Практическая метрология.

Результаты измерений выражаются в узаконенных величинах. Одна из главных задач метрологии — обеспечение единства измерений. Она может быть решена при соблюдении двух основополагающих условий:

1. Выражение результатов измерений в единых узаконенных единицах.

2. Установление допускаемых погрешностей результатов измерений — пределов, за которые они не должны выходить при заданной вероятности.

Основной задачей метрологии является обеспечение единства измерений путем установления единиц физических величин, государственных эталонов и эталонных (образцовых) средств измерений, обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений, разработка методов оценки погрешности средств измерений, контроля и испытаний, а также системы передачи размеров единиц от эталонов, эталонных (образцовых) средств измерений рабочим средствам измерений. Решение этой задачи невозможно без установления единых правил, требований и норм, применяемых на всех этапах метрологического обеспечения. В метрологии наиболее точные средства измерений получили название эталонных или образцовых. [2]

Эталоны, хранящие и воспроизводящие единицы измерений с наивысшей точностью, называются государственными первичными и официально утверждаются в качестве исходных для страны.

Единство измерений поддерживают путем передачи единицы величины от исходного эталона к рабочим средствам измерений, осуществляемой по ступенькам с помощью рабочих эталонов и эталонных (образцовых) средств измерений. Точность указанных мер понижается от ступеньки к ступеньке, как правило, в 2–4 раза. Метрологии средства измерений (СИ) в соответствии с поверочной схемой периодически подвергаются поверке, которая заключается в определении метрологическим органом погрешности средств измерений и установлении его пригодности к применению при условии, что эта погрешность не превысила допустимую.

Работы по обеспечению единства измерений проводят специализированные организации, специальные службы организаций и даже частные лица. Сеть метрологических органов называется метрологической службой. Деятельность этих органов направлена на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений путем проведения поверки, ревизии и экспертизы средств измерений.

Все измерения, проводимые в стране, должны выполняться на средствах измерений, прошедших специальные испытания, называемые испытаниями на соответствие типу, и внесенных в специальный Государственный реестр средств измерений. Средства измерений, применяющиеся в сфере действия государственного метрологического контроля и надзора, подлежат поверке. По желанию собственника средства измерений, применяемые вне указанной сферы, могут быть подвергнуты или поверке, или калибровке.

Поверка средства измерений — совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим требованиям. Как следует из приведенного определения, поверка – это операция экспериментальной проверки соответствия метрологических характеристик средств измерений установленным значениям, т. е., по сути, операция допускового контроля. Если характеристики средства измерений входят в установленный диапазон возможных значений, то средство измерений признается годным; если не входят (выходят), то оно по результатам поверки признается непригодным к дальнейшему применению (выбраковывается).

Калибровка средств измерений — совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и пригодности к применению средств измерений, не подлежащих государственному метрологическому контролю и надзору. Первое отличие калибровки от поверки, как это следует из их определений, неустановленность ее исполнителя. Второе отличие состоит в том, что поверка должна дать однозначный ответ о соответствии или несоответствии средства измерений установленным требованиям, а калибровка предусматривает определение действительных значений метрологических характеристик и пригодности его к применению. На основе результатов калибровки средство измерений может быть признано пригодным к применению в данном конкретном технологическом процессе, даже если его реальные метрологические характеристики вышли за допусковые значения, установленные при испытаниях и утверждении типа, но удовлетворяют требованиям к конкретному измерительному процессу. Кроме указанных различий, поверка и калибровка во многом схожи, так как основаны на передаче размера единицы измеряемой величины от одних и тех же эталонов по одним и тем же методикам. Поэтому в задачи ГСИ входит правовая, организационная и техническая поддержка работ по калибровке средств измерений, выполняемая специальным органом. [3]

Некоторые примеры определенияправил образования наименований и обозначений десятичных кратных и дольных единиц Международной системы единиц образуют с помощью множителей и приставок, указанных в таблице.           

Таблица «Множители и приставки», используемые для образования наименований и обозначений десятичных кратных и дольных единиц SI.

I. Присоединение к наименованию и обозначению единицы двух или более приставок подряд не допускается. Например, вместо наименования единицы «микрофарад» следует писать «пикофарада». Примечания:

1.         В связи с тем, что наименование основной единицы массы — килограмм содержит приставку «кило», для образования кратных и дольных единиц массы используют дольную единицу массы — грамм (0,001 kg), и приставки присоединяют к слову «грамм», например миллиграмм (mg) вместо микрокилограмм (µkg) или (mkkg).

2.         Дольную единицу массы-грамм допускается применять, не присоединяя приставку (обозначение единицы — g).

3.         Если единица образована как произведение или отношение единиц, приставку или ее обозначение присоединяют к наименованию или обозначению первой единицы, входящей в произведение или в отношение.

II. Десятичные кратные и дольные единицы образуются с помощью стандартных приставок СИ. Существуют также внесистемные единицы измерения: микрон, равный 1 мкм, и ангстрем (Å), равный 0,1 нм, но их применение не рекомендуется.

III. По историческим причинам, название «килограмм» уже содержит десятичную приставку «кило», поэтому кратные и дольные единицы образуют, присоединяя стандартные приставки СИ к названию или обозначению единицы измерения «грамм» (которая, в системе СИ, сама является дольной: 1 г = 10⁻³ кг).

Вместо мегаграмма (1000кг), как правило, используют единицу измерения «тонна».

В определениях мощности атомных бомб вместо гигаграмма применяется килотонна, вместо тераграмма — мегатонна.

IY. С единицей измерения «секунда», как правило, используются только дольные приставки СИ (кроме деци- и санти-). Для измерения больших интервалов времени используются единицы «минута», «час», «сутки», «месяц», «год» и т. д.

Используя вышеуказанную таблицу с такими условиями можно определить других десятичных кратных и дольных единиц SI.

Литература:

1.      Мишина В. М. Метрология Cтандартизация Сертификация. M.: 2009.– 10 с.

2.      Ершова И. Г., С. И. Дмитриев. Метрологическое обеспечение производства. Псков ППИ.: 2010. — 9 с.

3.      Исматуллаев П. Р., Тургунбоев А. и Усманова Х. «Единицы измерения в международной системе СИ» методические пособие. Т.: 2012.