Метрология, стандартизация и сертификация

МиНОБРНАУКИ РОССИИ.

государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования.

«БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.Г. ШУХОВА».

(БГТУ им. В.Г. Шухова).

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ.

Ч. 1 «МЕТРОЛОГИЯ».

О.В. ПУЧКА.

Белгород.

УДК 006.072.025.

ББК 65.31 — 80.

П-91.

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор Белгородского университета потребительской кооперации В. С. Бессмертный.

кандидат технических наук, профессор Белгородского университета потребительской кооперации В. А. Панасенко.

кандидат технических наук, профессор Белгородского государственного технологического университета Е. А. Дороганов.

Пучка, О. В.

П91 Метрология, стандартизация и сертификация: Учебно-методический комплекс/ О. В. Пучка. — Белгород: Изд-во БГТУ, 2010.— 154 с.

В учебно-методическом комплексе изложены основы метрологии: термины, определения, основные понятия и постулаты метрологии, а также современные представления о метрологическом обеспечении производства. Издание включает специально подобранный по учебной и научно-технической литературе материал.

УМК предназначен для студентов старших курсов инженерного отделения бакалавриата и магистратуры, обучающихся по направлению 200 503 — Стандартизация и сертификация, 220 501 — Управление качеством.

УМК публикуется в авторской редакции.

УДК 006.072.025.

ББК 65.31−80.

© Белгородский государственный.

технологический университет.

(БГТУ) им. В. Г. Шухова, 2011.

Лекция № 1.

МЕТРОЛОГИЯ И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА.

1. Взаимосвязь видов деятельности, входящих в название дисциплины.

Стандартизация и метрология, их взаимосвязанное развитие является главным условием повышения качества продукции.

Каждый из видов деятельности (стандартизация, метрология и сертификация) связан с двумя другими, но все три вида имеют общую часть — качество, что видно на рис. 1.1.

Рис 1.1. Система обеспечения качества Действительно, по определению ИСО 8402, качество — совокупность свойств и характеристик продукции или услуги, которые придают им способность удовлетворить установленные или предполагаемые потребности; а управление качеством — методы и деятельность оперативного характера, используемые для удовлетворения требований к качеству.

В Законе РФ «О техническом регулировании» указано, что сертификация осуществляется в целях (в том числе) подтверждения показателей качества продукции, заявленных изготовителем. Последний обязан обеспечивать соответствие своей продукции требованиям нормативных документов, на соответствие которым она была сертифицирована.

В свою очередь, стандартизация, в соответствии с этим законом определяется, как деятельность по установлению норм, правил и характеристик, проводится в целях (в том числе) обеспечения качества продукции, работ и услуг в соответствии с уровнем развития науки, техники и технологии, а также в целях обеспечения единства измерений. «…Нормативные документы по стандартизации на продукцию и услуги, подлежащие в соответствии с законодательством обязательной сертификации, должны содержать требования,. по которым осуществляется обязательная сертификация, методы контроля на соответствие этим требованиям». Государственный инспектор проводит «в соответствии с действующими нормативными документами по стандартизации отбор проб и образцов продукции и услуг для контроля их соответствия обязательным требованиям государственных стандартов с отнесением стоимости израсходованных образцов и затрат на проведение испытаний (анализов, измерений) на издержки производства проверяемых субъектов хозяйственной деятельности».

Подтверждением качества является сертификат, выданный органом, не зависящим ни от производителя, ни от потребителя — третьей стороной. Этот сертификат оформляется на основании положительных результатов испытаний на соответствие требованиям стандартов (в общем случае). Результаты испытаний, в свою очередь, основываются на достоверных результатах измерений во время испытаний, единство которых обеспечивается и гарантируется Российской системой измерений, основой которой является Государственная метрологическая служба России с ее государственными эталонами единиц физических величин. Таким образом, система измерений является объективным инструментом (в силу того, что государственные эталоны России регулярно сличаются с себе подобными международными и национальными эталонами других стран) для обеспечения и оценки качества продукции и услуг через стандарты, метрологическое обеспечение производства и испытаний.

Именно поэтому в статье 13 Закона РФ «Об обеспечении единства измерений» указано, что «государственный метрологический контроль и надзор, осуществляемые с целью проверки соблюдения метрологических правил и норм, распространяются на… обязательную сертификацию продукции и услуг, … испытания и контроль качества продукции в целях определения соответствия обязательным требованиям государственных стандартов Российской'. Федерации…».

Таким образом, из изложенного ясно, что только совокупность деятельности во всех трех видах — стандартизации, метрологии и сертификации — может обеспечить решение задачи обеспечения надлежащего качества продукции и услуг.

Метрология органически связана со стандартизацией, и эта связь выражается прежде всего в стандартизации единиц физических величин, системы государственных эталонов, средств измерений и методов поверок, в создании стандартных образцов свойств и состава веществ. В свою очередь стандартизация опирается на метрологию, обеспечивающую правильность и воспроизводимость результатов испытаний материалов и изделий.

2. Теоретические основы метрологии. Основные понятия и термины связанные с объектами и средствами измерений Метрология возникла как наука о различных мерах и соотношениях между ними. Слово метрология образовано из двух греческих слов: «метрон» — мера и «логос» — учение, что буквально можно перевести как «учение о мерах».

Измерения являются одним из важнейших путей познания природы, дают количественную характеристику окружающего нас мира, помогают раскрыть действующие в природе закономерности. Д. И. Менделеев, подчеркивая значение измерений для науки, писал, что «наука начинается с тех пор, как начинают измерять… точная наука немыслима без меры».

Измерения имеют большое значение в современном обществе. Они дают возможность обеспечить взаимозаменяемость узлов и деталей, совершенствовать технологию, безопасность труда и других видов человеческой деятельности, качество продукции.

Круг величин, подлежащих измерению, определяется разнообразием явлений, с которыми приходится сталкиваться человеку. Например, необходимость измерения длины, площади, объема, веса, механических, тепловых, электрических, световых и других величин.

Сравнение опытным путем измеряемой величины с другой, подобной ей, принятой за единицу, составляет общую основу любых измерений.

Разделом науки, изучающей измерения, является метрология.

Метрология — это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности; это одно из звеньев цепи между наукой и производством.

В метрологии решаются следующие основные задачи: разработка общей теории измерений единиц физических величин и их систем, разработка методов и средств измерений, методов определения В настоящее время, в век ускоренного научно-технического прогресса, это понятие значительно расширено, так как, только обеспечив высокое качество измерений и контроля, можно достичь высокого качества продукции. При этом следует учитывать также юридические и экономические аспекты метрологической деятельности. В настоящее время метрология подразделяется по отраслям: строительная, медицинская, квантовая, спортивная и др. Однако для всех характерны единые принципы, а во многих случаях единые методы и способы.

Измерения являются одним из самых древних занятий в познавательной деятельности человека. Их возникновение относится к истокам материальной культуры человечества.

В древнейшие времена люди обходились только счетом однородных объектов — голов скота, числа воинов и тому подобное. Такой счет не требовал введения понятия физической величины и установления условных единиц измерения. Не было потребности в изготовлении и использовании специальных технических средств для проведения счета. Однако по мере развития общества появилась необходимость в количественной оценке различных величин — расстояний, веса, размеров, объемов и так далее. Эту оценку старались свести к счету, для чего выбирались природные и антропологические единицы. Например: время измерялось в сутках, годах; линейные размеры — в локтях, ступнях; расстояния — в шагах, сутках пути.

Человечество на всем протяжении своего развития сталкивалось с необходимостью определения и оценки характерных свойств предметов и явлений, которые его окружали. Причем, если вначале число этих свойств было ограниченным, а знания о них были элементарными (длина, масса, время), то с течением времени и развитием науки и техники информация о них резко увеличилось как количественно, так и качественно.

Позже, в процессе развития промышленности, были созданы специальные устройства — средства измерений, предназначенные для количественной оценки различных величин. Так появились часы, весы, меры длины и другие измерительные устройства.

Наука и промышленность не могут существовать без измерений. Каждую секунду в мире производятся миллиарды измерительных операций, результаты которых используются для обеспечения надлежащего качества и технического уровня выпускаемой продукции, обеспечения безопасной и безаварийной работы транспорта, для медицинских и экологических диагнозов и других важных целей. Практически нет ни одной сферы деятельности человека, где бы интенсивно не использовались результаты измерений, испытаний и контроля. Для их получения задействованы многие миллионы человек и большие финансовые средства. Примерно 15% общественного труда затрачивается на проведение измерений. По оценкам экспертов от 3 до 6% валового национального продукта (ВНП) передовых индустриальных стран тратится на измерения и связанные с ними операции.

Основа любой формы управления, анализа, прогнозирования, планирования, контроля или регулирования Ї достоверная информация, которая может быть получена лишь путем измерения требуемых физических величин, параметров и показателей. И естественно, что только высокая и гарантированная точность результатов измерений обеспечивает правильность принимаемых решений. Современная наука и техника позволяют выполнять многочисленные и точные измерения, однако затраты на них становятся соизмеримыми с затратами на исполнительные операции.

В промышленности строительных материалов и строительном комплексе при изготовлении продукции (на технологических линиях) и монтаже строительных конструкций (на строительных площадках) особенно важны контрольно-измерительные операции, от достоверности которых зависят как качество продукции, так и безопасность жизни людей. Поэтому для студентов технологических и строительных специальностей знание основ метрологии необходимо.

На определенном этапе своего развития измерения стали причиной возникновения метрологии. Долгое время последняя существовала как описательная наука, констатирующая сложившиеся в обществе соглашения о мерах используемых величин. Развитие науки и техники привело к использованию множества мер одних и тех же величин, применяемых в различных странах. Так, расстояние в России измерялось верстами, а в Англии — милями. Все это существенно затрудняло сотрудничество между государствами в торговле, науке.

С целью унифицировать единицы физических величин, сделать их независимыми от времени и разного рода случайностей во Франции была разработана метрическая система мер. Эта система строилась на основе естественной единицы — метра, равного одной сорокамиллионной части меридиана, проходящего через Париж. За единицу массы принимался килограмм — масса кубического дециметра чистой воды при температуре + 4 °C. Учредительное собрание Франции 26 марта 1791 г. утвердило предложения Парижской академии наук. Это явилось серьезной предпосылкой для проведения международной унификации единиц физических величин.

В 1832 г. К. Гаусс предложил методику построения систем единиц физических величин как совокупности основных и производных величин. Он построил систему единиц, названную абсолютной, в которой за основу были приняты три произвольные, независимые друг от друга единицы: длины — миллиметр, массы — миллиграмм и времени — секунда.

В 1835 г. в России был издан указ «О системе Российских мер и весов», в котором были утверждены эталоны длины (платиновая сажень) и массы (платиновый фунт). В 1842 г. на территории Петропавловской крепости в Санкт-Петербурге в специально построенном здании открылось первое метрологическое учреждение России — Депо образцовых мер и весов. В нем хранились эталоны и их копии, изготавливались образцовые меры для передачи в другие города, проводились сличения российских мер с иностранными. Деятельность Депо регламентировалась «Положением о мерах и весах», которое положило начало государственному подходу к обеспечению единства измерений в стране. В 1848 г. в России вышла первая книга по метрологии — «Общая метрология», написанная Ф. И. Петрушевским. В этой работе описаны меры и денежные знаки различных стран.

В 1875 г. семнадцать государств, в том числе и Россия, на дипломатической конференции подписали Метрическую конвенцию, к которой в настоящее время примкнула 41 страна мира. Согласно этой конвенции устанавливается международное сотрудничество подписавших ее стран. Для этого было создано Международное бюро мер и весов (МБМВ), находящееся в г. Севре близ Парижа. В нем хранятся международные прототипы ряда мер и эталоны единиц некоторых физических величин. В соответствии с конвенцией для руководства деятельностью МБМВ был учрежден Международный комитет мер и весов (МКМВ), в который вошли ученые из различных стран. Сейчас при МКМВ действуют семь консультативных комитетов: по единицам, определению метра, секунды, термометрии, электричеству, фотометрии и по эталонам для измерения ионизирующих излучений.

Очень много для развития отечественной метрологии сделал Д. И. Менделеев. Период с 1892 по 1917 г. называют менделеевским этапом развития метрологии. В 1893 г. на базе Депо образцовых мер и весов была утверждена Главная палата мер и весов, управляющим которой до последних дней жизни был Д. И. Менделеев. Она стала одним из первых в мире научно-исследовательских учреждений метрологического профиля.

До 1918 г. метрическая система внедрялась в России факультативно, наряду со старой русской и английской (дюймовой) системами. Значительные изменения в метрологической деятельности стали происходить после подписания Советом народных комиссаров РСФСР декрета «О введении международной метрической системы мер и весов». Внедрение метрической системы в России происходило с 1918 по 1927 г. После Великой Отечественной войны и до сего времени метрологическая работа в нашей стране проводится под руководством Государственного комитета по стандартам (Госстандарт).

В 1960 г. XI Международная конференция по мерам и весам, приняла Международную систему единиц физических величин — систему СИ. Сегодня метрическая система узаконена более чем в 124 странах мира.

Метрология делится на три самостоятельных и взаимно дополняющих раздела, основным из которых является «Теоретическая метрология». В нем излагаются общие вопросы теории измерений. Раздел «Прикладная метрология» посвящен изучению вопросов практического применения в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований. В заключительном разделе «Законодательная метрология» рассматриваются комплексы взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил, требований и норм, а также другие вопросы, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений .

Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью. Средства метрологии — это совокупность средств измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное использование.

Академик Б. М. Кедров предложил так называемый «треугольник наук», в «вершинах» которого находятся естественные, социальные и философские науки. По этой классификации метрология попадает на сторону «естественные — социальные науки». Это связано с тем, что социальная значимость результатов, получаемых метрологией, очень велика. Например, отрицательные последствия от недостоверных результатов измерений в отдельных случаях могут быть катастрофическими. Правомерно и помещение метрологии на стороне «естественные — философские науки». Это обусловлено значением метрологии для теории познания.

Говоря о «месте» любой науки в системе наук, Б. М. Кедров указывал: «Место в системе наук выражает собой, во-первых, совокупность всех связей и отношений между данной наукой и непосредственно соприкасающимися с ней науками, а через них и с более отдаленными от нее, следовательно, со всей суммой человеческих знаний; это отвечает рассмотрению вопроса с его структурной стороны; во-вторых, определенную ступень развития научного познания, отражающую соответствующую ступень развития самого внешнего мира, а тем самым наличие переходов между данной наукой и непосредственно примыкающими к ней в общем ряду наук; это отвечает рассмотрению вопроса с его исторической или генетической стороны». Без измерений не может обойтись ни одна наука, поэтому метрология как наука об измерениях находится в тесной связи со всеми другими науками..

Основным понятием метрологии является измерение. Согласно ГОСТ 16 263, измерение — это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Значимость измерений выражается в трех аспектах: философском, научном и техническом.

Философский аспект состоит в том, что измерения являются важнейшим универсальным методом познания физических явлений и процессов. В этом смысле метрология как наука об измерениях занимает особое место среди остальных наук. Возможность измерения обуславливается предварительным изучением заданного свойства объекта измерений, построением абстрактных моделей как самого свойства, так и его носителя — объекта измерения в целом. Поэтому место измерения определяется не среди первичных (теоретических или эмпирических) методов познания, а среди вторичных (квантитативных), обеспечивающих достоверность измерения. С помощью вторичных познавательных процедур решаются задачи формирования данных (фиксации результатов познания). Измерение с этой точки зрения представляет собой метод кодирования сведений, получаемых с помощью различных методов познания, т. е. заключительную стадию процесса познания, связанную с регистрацией получаемой информации.

Научный аспект измерений состоит в том, что с их помощью в науке осуществляется связь теории и практики. Без измерений невозможна проверка научных гипотез и соответственно развитие науки.

Измерения обеспечивают получение количественной информации об объекте управления или контроля, без которой невозможно точное воспроизведение всех заданных условий технического процесса, обеспечение высокого качества изделий и эффективного управления объектом. Все это составляет технический аспект измерений.

Как и в любой науке, в метрологии необходимо сформулировать основные понятия, термины и постулаты, разработать учение о физических единицах и методологию. Данный раздел особенно важен ввиду того, что в основе отдельных областей измерений лежат специфические представления и в теоретическом плане области развиваются изолированно. При этих условиях недостаточная разработанность основных представлений заставляет решать аналогичные задачи, которые, по сути, являются общими, заново в каждой области.

Основные понятия и термины. Этот подраздел занимается обобщением и уточнением понятий, сложившихся в отдельных областях измерений с учетом специфики метрологии. Главной задачей является создание единой системы основных понятий метрологии, которая должна служить базой для ее развития. Значение системы понятий определяется значимостью самой теории измерений и тем, что указанная система стимулирует взаимопроникновение методов и результатов, наработанных в отдельных областях измерений.

Постулаты метрологии. В этом подразделе развивается аксиоматическое построение теоретических основ метрологии, выделяются такие постулаты, на основе которых можно построить содержательную и полную теорию и вывести важные практические следствия.

Учение о физических величинах. Основной задачей подраздела является построение единой системы физических величин, т. е. выбор основных величин системы и уравнений связи для определения производных величин. Система физических величин служит основой для построения системы единиц физических величин, рациональный выбор которой важен для успешного развития теории и практики метрологического обеспечения.

Методология измерений. В подразделе разрабатывается научная организация измерительных процессов. Вопросы метрологической методологии являются весьма существенными, поскольку она объединяет области измерений, различные по физической природе измеряемых величин и методам измерений. Это создает определенные трудности при систематизации и объединении понятий, методов и опыта, накопленного в различных областях измерений. К числу основных направлений работ по методологии относятся:

1) переосмысление основ измерительной техники и метрологии в условиях существенного обновления арсенала методов и средств измерений и широкого внедрения микропроцессорной техники;

2) структурный анализ измерительных процессов с системных позиций;

3) разработка принципиально новых подходов к организации процедуры измерений.

Теория единства измерений (Теория воспроизведения единиц физических величин и передачи их размеров) — этот раздел традиционно является центральным в теоретической метрологии. Он включает в себя: теорию единиц физических величин, теорию исходных средств измерений (эталонов) и теорию передачи размеров единиц физических величин.

Теория единиц физических величин. Основная цель подраздела — совершенствование единиц физических величин в рамках существующей системы величин, заключающееся в уточнении и переопределении единиц. Другой задачей является развитие и совершенствование системы единиц физических величин, т. е. изменение состава и определений основных единиц. Работы в этом направлении проводятся постоянно на основе использования новых физических явлений и процессов.

Теория исходных средств измерений (эталонов). В данном подразделе рассматриваются вопросы создания рациональной системы эталонов единиц физических величин, обеспечивающих требуемый уровень единства измерений. Перспективное направление совершенствования эталонов — переход к эталонам, основанным на стабильных естественных физических процессах. Для эталонов основных единиц принципиально важным является достижение максимально возможного уровня для всех метрологических характеристик.

Теория передачи размеров единиц физических величин. Предметом изучения подраздела являются алгоритмы передачи размеров единиц физических величин при централизованном и децентрализованном их воспроизведении. Указанные алгоритмы должны быть основаны как на метрологических, так и на технико-экономических показателях.

Теория построения средств измерений. В разделе обобщается опыт конкретных наук в области построения средств и методов измерений. В последние годы все большее значение приобретают знания, накопленные при разработке электронных средств измерений электрических и особенно неэлектрических величин. Это связано с бурным развитием микропроцессорной и вычислительной техники и ее активным использованием при построении средств измерений, что открывает новые возможности при обработке результатов. Важной задачей является разработка новых и совершенствование известных измерительных преобразователей.

Теория точности измерений. В данном разделе метрологии обобщены методы, развиваемые в конкретных областях измерений. Он состоит их трех подразделов: теории погрешностей, теории точности средств измерений и теории измерительных процедур.

Теория погрешностей. Этот подраздел является одним из центральных в метрологии, поскольку результаты измерений объективны настолько, насколько правильно оценены их погрешности. Предметом теории погрешностей является классификация погрешностей измерений, изучение и описание их свойств. Сложившееся исторически деление погрешностей на случайные и систематические, хотя и вызывает справедливые нарекания, тем не менее продолжает активно использоваться в метрологии. Как известная альтернатива такому делению погрешностей может рассматриваться развиваемое в последнее время описание погрешностей на основе теории нестационарных случайных процессов. Важной частью подраздела является теория суммирования погрешностей.

Теория точности средств измерений. Подраздел включает: теорию погрешностей средств измерений, принципы и методы определения и нормирования метрологических характеристик средств измерений, методы анализа их метрологической надежности.

Теория погрешностей средств измерений наиболее детально разработана в метрологии. Значительные знания накоплены и в конкретных областях измерений, на их основе развиты общие методы расчета погрешностей средств измерений. В настоящее время в связи с усложнением средств измерений, развитием микропроцессорных измерительных устройств актуальной стала задача по расчету погрешностей цифровых средств измерений вообще и измерительных систем и измерительно-вычислительных комплексов в частности.

Принципы и методы, определения и нормирования метрологических характеристик средств измерений достаточно хорошо разработаны. Однако они требуют модификации с учетом специфики метрологии и в первую очередь тесной связи определения метрологических характеристик СИ с их нормированием. К числу не до конца решенных задач следует отнести определение динамических характеристик средств измерений и градуировочных характеристик первичных измерительных преобразователей. По мере совершенствования средств обработки электрических измерительных сигналов наиболее существенные метрологические проблемы концентрируются вокруг выбора первичного преобразователя. Ввиду разнообразия принципов действия и типов средств измерений, а также повышения требуемой точности измерений появляется проблема выбора нормируемых метрологических характеристик средств измерений.

Теория метрологической надежности средств измерений по своей целевой направленности связана с общей теорией надежности. Однако специфика метрологических отказов и, прежде всего, непостоянство во времени их интенсивности делают невозможным автоматическое перенесение методов классической теории надежности в теорию метрологической надежности. Необходима разработка специальных методов анализа метрологической надежности средств измерений.

Теория измерительных процедур. Повышение сложности измерительных задач, постоянный рост требований к точности измерений, усложнение методов и средств измерений обуславливают проведение исследований, направленных на обеспечение рациональной организации и эффективного выполнения измерений. При этом главную роль играет анализ измерений как совокупности взаимосвязанных этапов, т. е. как процедуры. Подраздел включает теорию методов измерений; методы обработки измерительной информации; теорию планирования измерений; анализ предельных возможностей измерений.

Теория методов измерений — подраздел, посвященный разработке новых методов измерений и модификации существующих, что связано с ростом требований к точности измерений, диапазонам, быстродействию, условиям проведения измерений. С помощью современных средств измерений реализуются сложные совокупности классических методов. Поэтому остается актуальной традиционная задача совершенствования существующих методов и исследования их потенциальных возможностей с учетом условий реализации.

Методы обработки измерительной информации, используемые в метрологии, основываются на методах, которые заимствуются из математики, физики и других дисциплин. В связи с этим актуальна задача обоснованности выбора и применения того или иного способа обработки измерительной информации и соответствия требуемых исходных данных теоретического способа тем, которыми реально располагает экспериментатор.

Теория планирования измерений — область метрологии, которая весьма активно развивается. К числу ее основных задач относятся уточнение метрологического содержания задач планирования измерений и обоснование заимствований математических методов из общей теории планирования эксперимента.

Анализ предельных возможностей измерений на данном уровне развития науки и техники позволяет решить такую главную задачу, как исследование предельной точности измерений при помощи конкретных типов или экземпляров средств измерений.

Лекция № 2.

СТРУКТУРА И ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ГОСУДАРСТВЕННОЙ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ РОССИИ.

Метрология по своей сути интернациональная наука, требующая постоянного международного сотрудничества специалистов — метрологов..

Любые измерения, кем бы они не были выполнены, должны быть сопоставимы. В основе любых испытаний продукции, ее сертификации, аккредитации соответствующих метрологических органов лежат национальные системы измерений. Признание результатов национальных систем измерений становится все более важной задачей взаимодействия международных метрологических организаций.

В большинстве стран мира мероприятия по обеспечению единства измерений устанавливается законодательно.

В Великобритании эта деятельность определена законом «О мерах и весах» (1988 г.); в Германии — Конституцией и законами «Об измерительном деле и поверке» (1985 г.), «Об единицах измерений и измерительном деле» (1985 г.); в США — Конституцией и законами «О фасовке и хранении товаров» (1966 г.) «О международной системе» (1966 г.) и др.; Во Франции — законом «О метрической системе и поверке средств измерений» (1985 г.); в Японии — законом «Об измерениях» (1922 г.).

1. Правовые, организационные, научные и методические основы обеспечения единства измерений.

Положения теоретической и практической метрологии направлены на обеспечение единства измерений и единообразие средств измерений (СИ), требуют регламентации и контроля со стороны государства. К таким положениям, в частности, относятся: выбор основных физических величин; установление размеров основных единиц и правила образования производных единиц; способ воспроизведения и передачи информации о размере единиц; выбор нормируемых метрологических характеристик СИ; установление норм точности СИ и ограничение точности измерений; выбор методик измерений; деятельность метрологических служб; организация государственного метрологического контроля..

В Российской Федерации общие правила и требования в области метрологии изложены в Законе «Об обеспечении единства измерений»..

На основании требований этого Закона разработаны конкретные положения в области законодательной метрологии, которые регламентируются нормативными документами, такими, как стандарты, правила, рекомендации и др..

Комплекс нормативных документов, устанавливающих правила, нормы, требования, направленные на достижение и поддержание единства измерений в стране при требуемой точности, составляет государственную систему обеспечения единства измерений (ГСИ).

Нормативную базу метрологии составляют:

Закон РФ «Об обеспечении единства измерений»;

государственные стандарты (ГОСТ, ГОСТ Р) системы ГСИ;

правила (ПР) системы ГСИ, утверждаемые Госстандартом;

рекомендации (МИ) системы ГСИ, утверждаемыми руководством государственных метрологических научных центров.

В целом ГСИ насчитывает более 2400 НД (стандартов, правил, рекомендаций). 75% от всей нормативной базы составляют МИ. Широкое распространение МИ объясняется возможностью их разработки в более короткие сроки и при меньшей стоимости, чем стандартов.

В 1999 г. разработан базовый основополагающий стандарт ГОСТ «8.000 ГСИ. Основные положения.

Закон РФ «Об обеспечение единства измерений».

(Принят Закон РФ от 27 апреля 1993 г. N 4871−1 «Об обеспечении единства измерений»).

Настоящий Закон устанавливает правовые основы обеспечения единства измерений в Российской Федерации, регулирует отношения государственных органов управления Российской Федерации с юридическими и физическими лицами по вопросам изготовления, выпуска, эксплуатации, ремонта, продажи и импорта средств измерений и направлен на защиту прав и законных интересов граждан, установленного правопорядка и экономики Российской Федерации от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений.

Раздел I. Общие положения Статья 1. Основные понятия Для целей настоящего Закона применяются следующие основные понятия:

— единство измерений;

— средство измерений;

— государственный эталон единицы величины;

— нормативные документы по обеспечению единства измерений ;

— метрологическая служба;

— метрологический контроль и надзор;

— поверка средства измерений;

— калибровка средства измерений;

— сертификат об утверждении типа средств измерений;

— аккредитация на право поверки средств измерений;

— лицензия на изготовление (ремонт, продажу, прокат) средств измерений;

— сертификат о калибровке.

Статья 2. Законодательство Российской Федерации об обеспечении единства измерений Статья 3. Международные договоры Статья 4. Государственное управление обеспечением единства измерений Статья 5. Нормативные документы по обеспечению единства измерений Раздел II. Единицы величин. Средства и методики выполнения измерений Статья 6. Единицы величин Статья 7. Государственные эталоны единиц физических величин.

Статья 8. Средства измерении Статья 9. Методики выполнения измерений Раздел III. Метрологические службы Статья 10. Государственная метрологическая служба и иные государственные службы обеспечения единства измерений Статья 11. Метрологические службы государственных органов управления Российской Федерации и юридических лиц Раздел IV. Государственный метрологический контроль и надзор Статья 12. Виды государственного метрологического контроля и надзора Статья 13. Сферы распространения государственного метрологического контроля и надзора Статья 14. Утверждение типа средств измерений Статья 15. Поверка средств измерений Статья 16. Лицензирование деятельности юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений Статья 17. Государственный метрологический надзор за выпуском, состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами, соблюдением метрологических правил и норм Статья 18. Государственный метрологический надзор за количеством товаров, отчуждаемых при совершении торговых операций.

Статья 19. Государственный метрологический надзор за количеством.

фасованных товаров в упаковках любого вида при их расфасовке и продаже.

Статья 20. Права и обязанности государственных инспекторов по обеспечению единства измерений Статья 21. Ответственность государственных инспекторов Статья 22. Содействие государственному инспектору Раздел V. Калибровка и сертификация средств измерений Статья 23. Калибровка средств измерений Статья 24. Сертификация средств измерений Раздел VI. Ответственность за нарушение положений настоящего закона Статья 25. Уголовная, административная либо гражданско-правовая ответственность Раздел VII. Финансирование работ по обеспечению единства измерений Статья 26. Обязательное государственное финансирование Статья 27. Оплата метрологических работ и услуг.

2. Структура и деятельность Государственной метрологической службы.

Государственное управление деятельностью по обеспечению единства измерений в Российской Федерации осуществляет Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт).

Согласно закону № 4871, к компетенции Росстандарта относится:

межрегиональная и межотраслевая координация деятельности по обеспечению единства измерений в Российской Федерации;

представление Правительству Российской Федерации предложений по единицам величин, допускаемых к применению;

установление правил создания, утверждения, хранения и применения эталонов единиц величин;

определение общих метрологических требований к средствам, методам и результатам измерений;

осуществление государственного метрологического контроля и надзора;

осуществление контроля за соблюдением международных договоров Российской Федерации о признании результатов испытаний и поверки СИ;

руководство деятельностью Государственной метрологической службы и иных государственных служб обеспечения единства измерений;

участие в деятельности международных организаций по вопросам обеспечения единства измерений.

Важнейшее условие обеспечения единства измерений — единообразие СИ, определяющим фактором которого является градуировка СИ в указанных единицах физических величин.

Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) — комплекс установленных стандартами взаимосвязанных правил, положений, требований и норм, определяющих организацию и методику проведения работ по оценке и обеспечению точности измерений.

Государственная метрологическая служба Российской Федерации (ГМС) представляет собой совокупность государственных метрологических органов и создана для управления деятельностью по обеспечению единства измерений.

Различают следующие метрологические службы: Государственная метрологическая служба; Государственная служба времени и частоты и определения параметров вращения Земли; Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов; Государственная служба стандартных справочных данных 0 физических константах и свойствах веществ и материалов; метрологические службы государственных органов управления Российской Федерации; метрологические службы юридических лиц.

Технической основой ГСИ являются:

система государственных эталонов единиц и шкал физических величин — эталонная база страны, система передач размеров единиц и шкал физических величин от эталонов ко всем СИ с помощью средств поверки;

система разработки, постановки на производство и выпуска в обращение рабочих СИ, обеспечивающих исследование, разработку, определение с требуемой точностью характеристик продукции, технологических процессов и других объектов;

система обязательных государственных испытаний СИ, предназначенных для серийного или массового производства и ввоза из-за границы партиями;

система государственной и ведомственной метрологической аттестации и поверки СИ;

система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов;

система стандартных данных о физических понятиях и свойствах веществ и материалов.

Государственная метрологическая служба находится в ведении Федерального агентства по техническому регулированию и метрологию (Росстандарт) — правоприемник Госстандарта России и включает:

государственные научные метрологические центры;

метрологические подразделения центров стандартизации и метрологии;

органы государственной метрологической службы на территории республик в составе Российской Федерации, автономных областей, городов Москвы и Санкт-Петербурга.

К числу государственных метрологических центров относятся:

Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы (ВНИИМС, г. Москва);

НПО «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева» (ВНИИМ, г. Санкт-Петербург);

НПО «Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радио-технических измерений» (ВНИИФТРИ, пос. Менделеева, Московская обл.);

НПО «Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений» (ВНИИОФИ);

Сибирский государственный НИИ метрологии (СНИИМ, г. Новосибирск);

Уральский НИИметрологии (УНИИМ, г. Екатеринбург).

Росстандарт осуществляет также руководство Государственной службой времени и частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ), Государственной службой стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО) и Государственной службой стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД) и координацию их деятельности.

Государственные испытания СИ — одно из основных направлений деятельности метрологической службы страны. Система государственных испытаний включает этапы разработки, изготовления и выпуска в обращение в стране СИ, направлена на быстрейшее внедрение новой измерительной техники.

Система государственных испытаний СИ включает комплекс правил, положений, требований и норм научно-технического, экономического и правового характера, определяющих цели и задачи испытаний, организацию и методику работ по испытаниям, порядок оформления, рассмотрения и утверждения результатов, контроля за выпуском СИ.

Нормативной основой изготовления, государственных испытаний и метрологической аттестации СИ являются Законы Российской Федерации, постановления Правительства страны, ГОСТы и нормативно-технические документы (НД).

Основные задачи государственных испытаний СИ:

установление соответствия СИ требованиям заказчика;

объективная оценка метрологических, технико-экономических и эксплуатационных свойств СИ;

определение целесообразности и возможности производства средств измерений в стране, а также необходимости и целесообразности их ввоза из-за границы партиями;

проверка обеспеченности СИ НТД по поверке, средствам поверки и ремонтам, а также проверка правильности выбора методов и средств поверки;

поверка соответствия выпускаемых и ввозимых из-за границы СИ требованиям НД.

3. Международные метрологические организации.

В законе Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений» указано, что если международным договором Российской Федерации установлены иные правила, чем, те, которые содержатся в законодательстве Российской Федерации об обеспечении единства измерений, то применяются правила международного договора.

В настоящее время в области метрологии функционируют следующие международные организации:

Метрическая конвенция «Для обеспечения международного единства и усовершенствования метрологической системы»; впервые была подписана в 1875 году, куда входило 17 государств, в том числе Россия; в настоящее время членами Метрической конвенции являются 48 государств;

Международное бюро мер и весов (МБМВ), созданное почти одновременно с подписанием метрической конвенции; в настоящее время координирует деятельность метрологических организаций более чем 100 стран; хранит международные прототипы метра и килограмма, имеет международные эталоны электрических измерений, единиц ионизирующих излучений, организует периодические сличения национальных эталонов длины, массы, ЭДС, электрического сопротивления и др. Руководство деятельностью МБМВ осуществляет Международный комитет по мерам и весам.

Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ); создана в 1956 г., членами которой являются более 85 стран мира; разрабатывает общие вопросы законодательной метрологии: установление классов точности средств измерений; обеспечение единообразия типов, образцов и систем измерительных приборов, рекомендации по их испытаниям с целью установления единообразия метрологических характеристик средств измерений независимо от страны — изготовителя; порядок поверки и калибровки средств измерений и др.;

Международная конференция по измерительной технике и приборостроению (ИМЕКО); образована в 1958 г. как научная консультативная организация, проводящая международные конгрессы и семинары по актуальным проблемам и задачам развития измерительной и диагностической техники;

Генеральная конференция по мерам и весам, которая собирается в среднем раз в 4 года; принимает общие решения, наиболее важные для развития метрологии и измерительной техники.

Созданы также региональные международные метрологические организации:

Европейская организация по метрологии (ЕВРОМЕТ);

Организация по метрологии Центральной и Восточной Европы (КООМЕТ);

Межгосударственная научно-техническая комиссия по метрологии, которая координирует работы в области метрологии стран СНГ.

4. Государственный метрологический контроль и надзор Метрологический контроль и надзор — это деятельность, осуществляемая органом государственной метрологической службы или юридического лица в целях проверки соблюдения установленных метрологических правил и норм.

Государственный метрологический контроль и надзор осуществляется Государственной метрологической службой Ростехрегулирования.

Государственный метрологический контроль включает:

утверждение типа СИ;

поверку СИ, в том числе эталонов;

лицензирование деятельности юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату СИ.

Государственный метрологический надзор осуществляется:

за выпуском, состоянием и применением СИ, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами единиц величин, соблюдением метрологических правил и норм;

за количеством товаров, отчуждаемых при совершении торговых операций;

за количеством фасованных товаров в упаковках любого вида при их расфасовке и продаже.

В соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации № 100 от 12.02.1994 г. для осуществления государственного контроля и надзора за соблюдением субъектами хозяйственной деятельности установлены подведомственные Росстандарту территориальные центры стандартизации и метрологии, выполняющие, в том числе, функции органов государственной метрологической службы.

Лекция № 3.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОСОБЕННОСТИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.

1. Метрологическое обеспечение производства Метрологическое обеспечение производства — это систематическое выполнение определенных функций, соблюдение правил и требований, направленных на повышение надежности и точности измерений в процессе проектирования, изготовления и эксплуатации строительной продукции (рис. 3.1).

Научной основой метрологического обеспечения являются:

эталоны и образцовые средства измерений (СИ);

общая теория измерений;

единицы физических величин и их системы;

методы и средства измерений;

методы определения точности измерений;

методы передачи размеров единиц от эталонов рабочим средствам измерений;

основы обеспечения единства измерений и единого образца средств измерений.

Метрологическое обеспечение включает:

систему государственных эталонов единиц физических величин, обеспечивающую воспроизведение единиц с наивысшей точностью;

систему передачи размеров единиц физических величин от эталонов всем СИ с помощью образцовых, рабочих СИ и других средств поверки;

систему разработки, постановки на производство и выпуска в обращение рабочих СИ, обеспечивающих определение с требуемой точностью характеристик продукции, технологических процессов и других объектов в сфере материального производства, научных исследований и других видов деятельности;

обязательные государственные испытания или метрологическую аттестацию СИ, предназначенных для серийного или массового производства и ввоза их с других стран партиями, обеспечивающими единообразие СИ;

обязательную государственную или ведомственную поверку СИ;

стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов, обеспечивающих воспроизведение единиц величин, характеризующих состав и свойства веществ и строительных материалов;

систему стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов, обеспечивающую достоверными данными научные исследования, разработку технологических процессов и конструкций изделий.

Главная задача метрологического обеспечения заключается в оснащении контрольных испытаний необходимыми средствами измерений, обеспечение точности и достоверности измерений. Решать эту задачу необходимо на всех стадиях от проектирования до изготовления и контроля качества продукции. При этом метрологическое обеспечение реализуется решением следующих задач:

разработка рекомендаций по выбору средств измерений и установление их рациональной номенклатуры для предприятия;

контроль за состоянием и применением средств измерений;

организация учета, хранения, ремонта и поверки, аттестации средств измерений;

разработка и внедрение методик измерений;

установление рациональной номенклатуры измеряемых параметров, их норм точности и условий достоверности;

метрологическая экспертиза нормативной документации (НД);

разработка и внедрение НД по метрологическому обеспечению;

разработка планов мероприятий по метрологическому обеспечению.

Состояние метрологического обеспечения строительства и промышленности строительных материалов определяет необходимый уровень достоверности измерений, обусловленный соответствующими стандартами и проектной документацией.

Состояние метрологического обеспечения обусловливает возможность достижения уровня достоверности измерений и требований, определяемые проектной документацией и стандартами. Точное изготовление изделий и конструкций сохраняет или полностью исключает подгонку деталей, экономит расход металла, цемента и других строительных материалов.

2. Метрологическое обеспечение при реконструкции и расширении предприятий Метрологическое обеспечение при реконструкции и расширении предприятий, обследовании, ремонте и модернизации зданий и сооружений аналогично новому строительству. Но условия и характер проводимых работ при этом имеют некоторые особенности:

повышение доли измерительных работ, связанных с диагностикой состояния зданий, сооружений, конструкций;

дополнительные испытания, исследования и при необходимости усиление грунтов и оснований;

определение положения подземных инженерных сетей, скрытых проводок, внутренних дефектов металлических и железобетонных конструкций и изделий;

проведение работ в стесненных условиях, производство исполнительных съемок и части обследований без остановки основного производства промышленных предприятий;

работа в загазованной и запыленной атмосфере, при воздействии сильного шума, вибрации, высокой влажности и температуры, электромагнитных полей, тепловизоры, термощупы и т. п.

Поэтому в условиях обследования и ремонта зданий и сооружений расширяется номенклатура применяемых средств измерений, в том числе по контролю за техникой безопасности работ.

Рис. 3.1 Вариант функциональной структуры метрологического обеспечения строительства и промышленности строительных материалов.

3. Структура и функции метрологической службы предприятия (организации, учреждения) Метрологическая служба — это совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.