Метрология. 
Стандартизация, метрология и подтверждение соответствия

Метрология как деятельность

Основные понятия в области метрологии

Метрология — область знаний и вид деятельности, связанные с измерениями.

Объектами метрологии являются единицы величин, средства измерений, эталоны единицы величин, стандартные образцы, метод! пси выполнения измерений.

Традиционным объектом метрологии являются физические величины. Характеристика физических величин (краткая форма термина — «величина») дана в разд. 2 данной главы.

Измерение — совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины (1.2).

Измерение физической величины — совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, которые обеспечивают нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей с целью получения значения этой величины (4.4).

Например, прикладывая линейку с делениями к какой-либо детали, сравнивают ее с единицей, хранимой линейкой, и, произведя отсчет, получают значение величины (длины, высоты и других параметров детали).

В приведенном определении измерения имеется несколько аспектов: показана техническая сторона (совокупность операций по применению технических средств); учтена метрологическая суть измерения (сравнение с единицей — это аксиома метрологии); раскрыта познавательная сторона процедуры (получение значения величины или информации о ней).

В товароведных исследованиях и при потребительской экспертизе широко используются испытания. Наиболее существенное отличие испытания от измерения заключается в том, что, во-первых, при испытаниях можно определять не только физические величины, но любые признаки (признак может не быть величиной) и, во-вторых, результат испытания может быть выражен в любых условных значениях, а не только в узаконенных единицах.

В метрологии, по существу, измерение является процессом нахождения физической величины опытным путем с помощью средств измерительной техники.

В менеджменте, экономике, статистике, социологии измерение не увязывают с физической величиной и трактуют как совокупность операций, выполняемых для определения значения величины. В международном стандарте ИСО 9001 измерение рассматривается как в узком смысле в качестве метрологической процедуры (подразд. 7.6 «Управление устройствами для мониторинга и измерений»), так и в широком смысле (разд. 8 «Измерение, анализ и улучшение»). Во втором случае указывается на необходимость измерения процессов менеджмента качества, в частности измерения степени удовлетворения потребителей как критерия деятельности организации. Известные ученые-метрологи М. П. Селиванов и В. И. Кадмановский выступают против трактовки измерения в широком смысле и предлагают оперировать применительно к нефизическим величинам термином «оценивание». Автор настоящего учебник;" поддерживает эту точку зрения.

Сходство процедур измерения физических объектов и оценки нефизических объектов (успешность фирмы, имидж, качество принимаемого на работу сотрудника) заключается в такой простейшей форме количественной оценки однородных величин, как процедура сравнения, позволяющая расположить объекты в относительном порядке (например, от меньшего к большому). Однако процедура оценки соответствия позволяет определить лишь приблизительное соотношение величин: больше, меньше или примерно равны.

А для определения количественных соотношений служит процедура измерения. Основным отличием измерения от сравнения является

введение

единиц физических величин.

Погрешность измерения — разность между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины (2.2).

Классическое определение погрешности измерений представляется следующим образом:

технлм — результат измерения;

хп — истинное значение измеряемой величины.

В связи с тем, что истинное значение измеряемой величины всегда остается неизвестным, вводится представление о действительном значении измеряемой величины, и уравнение (1) переписывается следующим образом:

Поскольку вопрос о степени близости действительного значения к истинному остается открытым, то в формуле (2) знак строгого равенства «=» заменяется на знак приближенного равенства «=».

Средство измерения (СИ)" — техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу величины, размер которой принимается неизменным в пределах установленной погрешности в течение известного интервала времени (2.2).

Таким образом, признаками СИ является способность хранить или воспроизводить единицу физической величины; неизменность размера хранимой единицы в пределах установленной погрешности в заданном интервале времени.

В соответствии с Административным регламентом Минпромторга России от 15.02.2010 № 122 техническое средство относят к СИ на основе решения, принимаемого федеральным агентством Госстандарт. Решение основывается на экспертизе, выполняемой одним из государственных научных метрологических институтов. При проведении экспертизы руководствуются рядом критериев. Результатом экспертизы является получение обоснованного заключения об отнесении технического средства к СИ или об отсутствии оснований для отнесения его к СИ.

Величина определяется в (4.4) как одно из свойств физического объекта, в качественном отношении общее для многих физических объектов, а в количественном отношении — индивидуальное для каждого из них.

По мнению В. Д. Гвоздева, не все корректно в приведенной официальной версии определения. Многие измеряемые величины характеризуют не свойства, а состояние объектов. Например, давление, температура, объем традиционно рассматриваются как характеристики состояния газов. Объем жидкости в сосуде — это характеристика не свойства или состояния, это просто событие. Известный метролог М. Ф. Маликов считает, что величина — не свойство, а характеристика свойства: «…возможность количественной оценки свойств, присущих объектам материального мира, их состоянию и движению, основывается на введении в науку понятия о физических величинах, характеризующих эти свойства» .

Единица величины — фиксированное значение величины, которое принято за единицу данной величины и применяется для количественного выражения однородных с ней величин (1.2).

Эталон единицы величины — техническое средство, предназначенное для воспроизведения, хранения и передачи единицы величины (1.2).

Таким образом, законодательно эталон не является средством измерений, но при необходимости он может применяться как СИ.

Достоверность измерения — степень соответствия точности измерения базовому значению. Базовое значение — это точность, установленная нормативным документом, или точность, необходимая субъекту измерения (или заказанная этим субъектом).

Если погрешность, определяющая точность, является объективной характеристикой результатов измерения, то суждение человека о ее величине является субъективной характеристикой (корень слова «достоверность» — вера). Решение о результатах измерения принимает субъект, руководствуясь требованием достижения (необходимой субъекту) точности.

Например, если при измерении температуры человеческого тела получено значение 37,5 «С с погрешностью + 1 °C, то такая точность не удовлетворит врача. Он примет решение о недостоверности измерения. Но если указанная температура с данной погрешностью получена при измерении наружного воздуха, то достоверность измерения может удовлетворить субъект, если величина погрешности находится в рамках базового значения.

Единство измерений — состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в Российской Федерации единицах величин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы (1.2).

В отличие от определения понятия «единство измерений», данного в Законе РФ 1993 г., где присутствует «погрешность измерений», в настоящем определении вводится более широкое понятие «показатели точности измерении» .

Итак, первым условием обеспечения единства измерений является представление результатов измерений в узаконенных единицах, которые были бы одними и теми же всюду, где проводятся измерения и используются их результаты. В России, как и в большинстве других стран, узаконенными единицами являются единицы величин Международной системы единиц, принятой Генеральной конференцией номерам и весам, рекомендованные Международной организацией законодательной метрологии. Второе условие единства измерений — погрешность измерений не превышает (с заданной вероятностью) установленных пределов. Погрешности измерений средства измерений указываются в придаваемом к нему техническом документе — паспорте, ТУ и пр.

Главным нормативным актом по обеспечению единства измерений является Федеральный закон от 26.06.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» (далее — Закон об обеспечении единства измерений). Он направлен на защиту прав и законных интересов граждан, экономики, обороноспособности страны от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений.

Методика (метод) измерений — совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов с установленными показателями точности (1.2).

В ФЗ об обеспечении единства измерений термины «методика» и «метод» представлены как синонимы. Этот факт вызывает резкое несогласие метрологического сообщества.

Обязательные метрологические требования — метрологические требования, установленные нормативными правовыми актами РФ и обязательные для соблюдения на территории РФ (1.2).

Поверка средств измерений — совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям (1.2).

Поверка по существу является формой оценки соответствия СИ метрологическим требованиям.

Калибровка средств измерений — совокупность операций, выполняемых в целях определения действительных значений метрологических характеристик средств измерений (1.2).

Метрологическая служба — совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений (2.14).

По существу, метрологическая служба — это сеть организаций, отдельных организаций или отдельных подразделений, на которые возложена ответственность за обеспечение единства измерений.