🗊Презентация Законодательная метрология (Лекция № 7)

Дисциплина «Метрология, стандартизация и сертификация» Лекция № 7 Лектор: Забиров Фердинанд Шайхиевич, профессор 2016/2017 учебный год

Тема лекции: Законодательная метрология Изучаемые вопросы: 1 Термины и определения. 2 Области метрологии. 3 Области законодательства национальной законодательной метрологии. 5 Узаконенные единицы измерений. 6 Физическое представление узаконенных единиц. 8 Национальные эталоны. 9 Требования к средствам измерений. 10 Метрологический контроль средств измерений.

Термины и определения Теоретическая метрология - раздел метрологии, предметом которого является разработка фундаментальных основ метрологии (иногда применяют термин фундаментальная метрология). Законодательная метрология - раздел метрологии, предметом которого является установление обязательных технических и юридических требований по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимости точности измерений в интересах общества. Практическая (прикладная) метрология - раздел метрологии, предметом которого являются вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии.

Термины и определения ⃞ Физическая величина - одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Примечание - В "Международном словаре основных и общих терминов метрологии" (VIM-93) применено понятие величина (измеримая), раскрываемое как "характерный признак (атрибут) явления, тела или вещества, которое может выделяться качественно и определяться количественно. Измеряемая физическая величина - физическая величина, подлежащая измерению, измеряемая или измеренная в соответствии с основной целью измерительной задачи.

Термины и определения Размер физической величины - количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу. Значение физической величины - выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Числовое значение физической величины - отвлеченное число, входящее в значение величины. Истинное значение физической величины - значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину.

Термины и определения ⃞ Истинное значение физической величины может быть соотнесено с понятием абсолютной истины. Оно может быть получено только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений. Действительное значение физической величины - значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.

Термины и определения Система физических величин - совокупность физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами, когда одни величины принимают за независимые, а другие определяют как функции независимых величин. Примечание - В названии системы величин применяют символы величин, принятых за основные. Так система величин механики, в которой в качестве основных приняты длина L, масса M и время T, должна называться системой LMT. Система основных величин, соответствующая Международной системе единиц (СИ), должна обозначаться символами LMTINJ, обозначающими соответственно символы основных величин - длины L, массы M, времени T, силы электрического тока I, температуры , количества вещества N и силы света J.

Термины и определения Основная физическая величина - физическая величина, входящая в систему величин и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы Производная физическая величина -физическая величина, входящая в систему величин и определяемая через основные величины этой системы. Примеры производных величин механики системы LMT: скорость v поступательного движения, определяемая (по модулю) уравнением v = dl / dt, где l – путь; t - время; сила F, приложенная к материальной точке, определяемая (по модулю) уравнением F = ma, где m - масса точки, a - ускорение, вызванное действием силы F.

Термины и определения Размерность физической величины - выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов основных физических величин в различных степенях и отражающее связь данной физической величины с физическими величинами, принятыми в данной системе величин за основные с коэффициентом пропорциональности, равным 1. Степени символов основных величин, входящих в одночлен, в зависимости от связи рассматриваемой физической величины с основными, могут быть целыми, дробными, положительными и отрицательными. Понятие размерность распространяется и на основные величины. Размерность основной величины в отношении самой себя равна единице, т.е. формула размерности основной величины совпадает с ее символом.

Термины и определения В соответствии с международным стандартом ИСО 31/0, размерность величин следует обозначать знаком dim. В системе величин LMT размерность величины x будет: dim x = Ll Mm Tt, где L, M, T - символы величин, принятых за основные (соответственно длины, массы, времени). Показатель размерности физической величины - показатель степени, в которую возведена размерность основной физической величины, входящая в размерность производной физической величины. Показатель размерности основной физической величины в отношении самой себя равен единице.

Термины и определения ⃞ Размерная физическая величина - физическая величина, в размерности которой хотя бы одна из основных физических величин возведена в степень, не равную нулю. Пример - Сила F в системе LMTINJ является размерной величиной: dim F = LMT-2. Безразмерная физическая величина – безразмерная физическая величина, в размерность которой основные физические величины входят в степени, равной нулю. Безразмерная величина в одной системе величин может быть размерной в другой системе. Например, электрическая постоянная 0 в электростатической системе является безразмерной величиной, а в системе величин СИ имеет размерность dim 0 = L-3 M-1 T4 I2.

Термины и определения ⃞ Шкала физической величины - упорядоченная совокупность значений физической величины, служащая исходной основой для измерений данной величины. Пример - Международная температурная шкала, состоящая из ряда реперных точек, значения которых приняты по соглашению между странами Метрической Конвенции и установлены на основании точных измерений, предназначена служить исходной основой для измерений температуры. Условная шкала физической величины - шкала физической величины, исходные значения которой выражены в условных единицах (нередко условные шкалы называют неметрическими шкалами). Примеры: шкала твердости минералов Мооса, шкалы твердости металлов (Бринелля, Виккерса, Роквелла и др.).

Термины и определения ⃞ Уравнение связи между величинами - уравнение, отражающее связь между величинами, обусловленную законами природы, в котором под буквенными символами понимают физические величины. Пример: уравнение v = l / t отражает существующую зависимость скорости v от пути l и времени t. Род физической величины - качественная определенность физической величины. Примеры: длина и диаметр детали - однородные величины; длина и масса детали - неоднородные величины.

Термины и определения Аддитивная физическая величина - физическая величина, разные значения которой могут быть суммированы, умножены на числовой коэффициент, разделены друг на друга. Пример: к аддитивным величинам относятся длина, масса, сила, давление, время, скорость и др. Неаддитивная физическая величина -физическая величина, для которой суммирование, умножение на числовой коэффициент или деление друг на друга ее значений не имеет физического смысла. Пример: Термодинамическая температура.

Области метрологии Области метрологии: - научная метрология; - промышленная метрология; - законодательная метрология. Научная метрология изучает вопросы и проблемы, являющиеся общими для всех метрологических задач независимо от измеряемой величины. Они охватывают общие и теоретические проблемы, касающиеся единиц измерений, включая их применение и распространение, проблемы погрешностей и неопределенностей в измерениях и проблемы метрологических характеристик средств измерений.

Области метрологии Промышленная метрология изучает проблемы, касающиеся проведения измерений продукции и контроля качества. Она охватывает: - процедуры калибровки; - интервалов калибровок; - контроль измерительных процессов; - управление средствами измерений в промышленности с целью обеспечения их соответствия установленным требованиям. Законодательная метрология является частью метрологии, относящаяся к деятельности, связанной с установлением законодательных требований и осуществляемой компетентными органами в отношении измерений, единиц измерений, средств измерений и методов измерений.

Области законодательства национальной законодательной метрологии Национальный закон о метрологии обеспечивает: - законодательное утверждение единиц измерения; - физическое представление утвержденных единиц измерения; - иерархию эталонов; - технические предписания на средства измерений, охватывающие метрологические, технические и административные требования; - метрологический контроль средств измерений; - метрологический контроль фасованных товаров в упаковке; - контроль производства, импорта, ремонта и продажи средств измерений; - обложение и сбор налогов; - правонарушения и штрафы.

Узаконенные единицы измерений ⃞ Узаконенными единицами измерений, принятыми в большинстве стран мира, являются: - единицы Международной системы единиц (СИ); - десятичные кратные и дольные единицы, образованные с помощью приставок СИ; - некоторые несистемные единицы, применяемые в отдельных областях (например, в навигации (1 морская миля = 1852 м), или в торговле сырой нефтью (1 баррель = 159 л). ⃞ В некоторых странах, кроме СИ, существуют также другие узаконенные единицы измерений. Например, в США это такие единицы, как фунт (1 фунт = 0,454 кг), галлон (1 галлон = 3,785 л), дюйм (1 дюйм = 2,54 см), а также используются другие внесистемные единицы.

Физическое представление узаконенных единиц ⃞ Для того, чтобы узаконенные единицы применить на практике они должны быть физически реализованы и воспроизведены посредством различных эталонов. ⃞ Эталоном могут быть: - физическая мера; - средство измерения - стандартный материал или измерительная система, предназначенные для определения, реализации, хранения и воспроизведения одного и более значений физической величины в качестве эталонного значения. Например, международный эталон (или прототип) килограмма представляет собой платиноиридиевый цилиндр с диаметром и высотой 39 мм, который хранится в Международном бюро мер и весов (МБМВ) в Севре недалеко от Парижа.

Физическое представление узаконенных единиц ⃞ Каждое государство-член Метрической Конвенции получает копию международного прототипа, сертифицированного МБМВ. Он принимается страной в качестве национального эталона килограмма. ⃞ Первичные эталоны других единиц могут быть реализованы национальными метрологическими институтами. ⃞ За исключением килограмма, определение которого базируется на физическом материальном теле, определения других основных единиц в настоящее время базируются на естественных физических явлениях, которые могут быть достаточно легко воспроизведены на уровне национальных лабораторий.

Национальные эталоны ⃞ Национальные эталоны служат в качестве базы для воспроизведения значений физической величины другим эталонам. ⃞ Национальные эталоны сличаются через определенные промежутки времени с международными эталонами более высокой точности. ⃞ Хранителем национальных эталонов обычно является лаборатория, которая может быть в составе национального метрологического института, национального бюро эталонов или национального бюро мер и весов. ⃞ Национальные эталоны не используются каждый день.

Национальные эталоны ⃞ Национальные эталоны используются для калибровки вторичных эталонов страны, которые обычно применяются для калибровки рабочих эталонов. ⃞ Рабочие эталоны используются национальными службами законодательной метрологии или калибровочными лабораториями для поверки материальных мер или средств измерений, используемых в торговле или промышленности. ⃞ Рабочий эталон может служить в качестве вторичного эталона в одном месте или национального эталона в другом месте. ⃞ Путем сличения различных эталонов между собой, а также между эталонами и соответствующими рабочими средствами измерений обеспечивается точность измерений, выполняемых в стране.

Требования к средствам измерений ⃞ Технические требования устанавливаются подзаконодательными актами к средствам измерений, используемым в областях, представляющих общественный интерес. Примерами таких областей являются: торговля (весы, гири, измерительные системы для жидкостей, электросчетчики, таксиметры), здравоохранение (клинические термометры, сфигмоманометры), защита окружающей среды (газовые хроматографы, атомные абсорбционные спектрометры), дорожный надзор (газоанализаторы выхлопных газов автотранспорта, анализаторы дыхания) или безопасности труда (дозиметры).

Требования к средствам измерений ⃞ Требования, устанавливаемые к средствам измерений, включают: - метрологические требования; - технические требования; - административные требования. ⃞ Метрологические требования предназначены для установления максимально допустимых погрешностей средств измерений и условий, которым они должны удовлетворять. Они могут также устанавливать диапазоны измерений, результаты измерений, методики поверки и т.д. ⃞ Технические требования предназначены для установления конструктивных основных характеристик средств измерений без наложения ограничений на техническое развитие с целью обеспечения:

Требования к средствам измерений ⃞ - сохранения метрологических свойств в процессе эксплуатации; достоверности результатом измерений; ограничения риска мошенничества. ⃞ Административные требования определяют сферу и область применения предписаний, полномочия для проведения исследований средств измерений с целью установления соответствия метрологическим и техническим требованиям, обязательства пользователей средств измерений и т.д.

Метрологический контроль средств измерений Метрологический контроль включает: - утверждение типа или образца; - первичную поверку; - последующую поверку; - инспекцию или надзор за использованием средств измерений. Целью испытаний для утверждения типа или образца является обеспечение того, что средство измерения данного типа соответствует установленным требованиям и пригодно для использования в регулируемой законом области и что будет обеспечено получение надежных результатов измерений в определенный период времени и при различных условиях эксплуатации. Утверждение типа или образца обычно проводит национальный метрологический институт.

Метрологический контроль средств измерений Первичная поверка означает поверку средств измерений, которые ранее не поверялись. Согласно закону, каждое средство измерений, которое предназначено для применения в области законодательного контроля, должно быть поверено и на него должно быть нанесено поверительное клеймо перед вводом в эксплуатацию или до продажи пользователю. Первичная поверка возлагается на службу законодательной метрологии или другие уполномоченные органы. Последующая поверка означает любую поверку средств измерений после первичной поверки. Она включает: обязательную периодическую поверку и поверку после ремонта.

Метрологический контроль средств измерений Средства измерений должны периодически проверяться с межповерочным интервалом раз в год, два раза в год и больше, в зависимости от типа средств измерений, чтобы обеспечить, что погрешность измерений конкретного средства измерений находится в установленных пределах и оно удовлетворяет всем предписанным метрологическим и техническим требованиям. Инспекция и надзор являются контролем, выполняемым в отношении производства, импорта, эксплуатации, хранения и ремонта средств измерений для того, чтобы проверить, как выполняется закон о метрологии и предписания. Инспекция является важным элементом метрологического контроля для защиты прав потребителей.