Постараемся в этой статье компактно разобрать целый свод тем: метрологию, связанную с ней стандартизацию, государственные российские метрологические центры, а также средства измерения - их характеристики, виды, классификацию и использование. Начнем с самой общей вводной темы - науки, называемой метрологией.
Метрология: определения, цели, законы
Метрология, измерения, средства измерений - взаимосвязанные между собой понятия. Метрология (др.-греч. μέτρον + λόγος - "мера" + "наука") - наука о мерах и весах, а именно об измерении, его методах и средствах, помогающих обеспечить единство и точность измерений.
Основы метрологии предполагают следующие цели и задачи:
- разработка единой теории измерений;
- образование ряда систем единиц физических величин;
- разработка и последующая стандартизация средств и методов измерений, способов определения их точности, стремление к единообразию и унификации;
- выработка четких систем эталонов, образцов измерений, основой которых являются физические константы;
- изучение системы мер и весов в исторической ретроспективе.
Основных законов метрологии выделяют три:
- Любое измерение - это сравнение.
- Никакое измерение без априорных данных получить невозможно.
- Итоги любого измерения без округления значений - всего лишь случайная величина.
Разделы метрологии
Наука подразделяется на несколько составляющих:
- Теоретическая. Основы метрологии зиждутся на теории. Этот раздел изучает наиболее общие проблемы количественных измерений, а также непосредственно разрабатывает теоретические догматы.
- Законодательная. Общественная наука, определяющая обязательные юридические и технические условия использования единиц, методов и средств измерения.
- Прикладная. Экспериментальный, практический раздел метрологии, вводящий разработки теоретической составляющей в жизнь, а также занимающийся метрологическим обеспечением.
- Историческая. Изучает единицы измерений прошлого, их прогрессию во времени, определяет их названия, а также соотношения с эталонами мер и весов современности.
- Специализированные направления. Сюда относят "специальную" метрологию - медицинскую, химическую, авиационную, биологическую (биометрию).
Стандартизация в метрологии
Метрология и стандартизация тесно связаны между собой. Стандартизация в этом аспекте - общие и частные правила метрологического обеспечения, сопровождающего производственный процесс. Объектами дисциплины будет все относящееся к изделию: нормативные документы с требованиями по качеству, нормами допусков, а также методами достижения эталонного результата. При этом выработанные стандарты могут применятся не только на конкретном предприятии, но и стать общеполезными.
Цели стандартизации в метрологии следующие:
- Определение основных характеристик качественной эталонной продукции, первым делом для этого стандартизируют комплектующие и исходный материал.
- Разработка определенных критериев к качеству получаемого изделия, при этом определяются средства метрологического контроля.
- Стремление к однородности выпускаемой продукции.
- Создание системы эталонов, обеспечение единства всех измерений на предприятии.
Метрология и стандартизация оперируют двумя основными документами:
- Стандарт - нормативно-технологический акт с определенными нормами, правилами и требованиями к производству и готовому продукту. Действующий стандарт - это утвержденный уполномоченной организацией.
- ТУ (технические условия) - ряд правил, норм и требований к конкретной разновидности изделия.
Масштаб стандартизации в метрологии:
- Международный. Международные центры стандартизации и метрологии создаются силами нескольких государств, объединенных торговлей, общими научными разработками, выстраиванием совместной обороны и пр.
- Государственный. Стандартизация в метрологии, осуществляемая государственными властями, которые также строят перспективы ее развития.
- Национальный. Опять же государственный масштаб, но без прямого вмешательства властных структур.
Главный российский центр стандартизации и метрологии - это ГСС (госсистема стандартизации). Этот комплекс объединяет все разработанные требования в одно целое, помогает стандартизировать производство и продукцию всех отечественных заводов и комбинатов.
Государственные центры метрологии и сертификации
Согласно ФЗ "Об обеспечении единства измерений" на государственном уровне управляет деятельностью по обеспечению унификации измерений Госстандарт РФ. В его ведении находится и ГМС - государственная метрологическая служба. Она включает в себя следующие составляющие:
- Отделения центрального аппарата Госстандарта РФ отвечают за планирование, управление и контроль за единством измерений на государственном межотраслевом уровне.
- ГНМЦ (государственные научные метрологические центры) - ответственны за разработку, хранение и применение стандартов-эталонов, а также за составление нормативной документации, обеспечивающей единство измерений.
- Подразделения ГМС масштаба субъектов РФ - осуществление метрологического контроля на конкретных территориях.
Центры эталонов в РФ
Главнейшим центром государственной метрологии считается ВНИИМС - Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы. Он осуществляет научное и методическое руководство всеми метрологическими службами, координирует их деятельность, а также занимается разработкой самых разнообразных (экономических, организационных, научных) основ метрологического обеспечения.
Помимо ВНИИМС важными центрами эталонов в РФ также будут:
- ВНИИМ. Здесь созданы и хранятся почти все эталоны Всемирной системы мер и весов, исключая образцы единиц частоты и времени. В институте сосредоточено более 50 % всех российских государственных эталонов.
- ВНИИФТРИ. Помимо эталона времени в этом институте находится образец магнитных, радиотехнических величин, единицы частоты, твердости, давления, ионизирующего излучения, низких температур и др.
- ВНИИОФИ. Измерения различных параметров лазеров, медицинские показатели, спектрометрия, оптические величины и др.
- СНИИМ. Эталоны электрических, магнитных, радиотехнических величин и др.
Деятельность центров метрологии
Основной вектор деятельности ГМС - обеспечение единства всех измерений в государстве. Также на ее доле ответственность за метрологическое сопровождение измерений в России, госконтроль в сфере метрологии. Направления работы ГМС - это еще:
- создание эталонов, государственных и вторичных;
- формирование систем транслирования или передачи параметров единиц ФБ рабочим СИ;
- госнадзор за изготовлением/применением/состоянием/ремонтом систем измерения;
- метрологическая экспертиза различных изделий;
- методическое сопровождение нижестоящих метрологических служб.
Функции Росстандарта
Росстандарт и метрология - это выполнение данным учреждением таковых функций:
- Координация работы по обеспечению единства измерений.
- Разработка правил создания, хранения, утверждения и эксплуатации эталонов величин.
- Метрологический госнадзор.
- Руководство ГМС и иными службами, ответственными за единство измерений.
- Утверждение эталонов и нормативных актов, обеспечивающих единство измерений.
- Признание технических устройств средствами измерения.
- Разработка и утверждение методов проведения измерений.
- Аккредитация центров, испытывающих СИ.
- Утверждение типов СИ.
- Ведение Госреестра СИ.
- Утверждение списков СИ, подлежащих поверке.
- Разработка процесса лицензирования физических и юридических лиц, изготавливающих, ремонтирующих, продающих или сдающих в прокат СИ.
- Планирование и организация различной метрологической деятельности и пр.
СИ - это...
Перейдем плотнее к метрологии и измерениям. Средства измерения (СИ) - это технические устройства, которыми проводятся измерения. Его характеризует то, что оно воспроизводит или хранит в себе единицу измерения какой-либо физической величины.
ФЗ РФ № 102 определяет СИ как средство, одно из предназначений которого - измерения. Отнести какое-либо устройство к средствам измерения в нашей стране может только Федеральное агентство по техрегулированию и метрологии.
Классификация СИ
Приведем самые распространенные классификации средств измерения в метрологии и измерениях:
- По измерительным параметрам для определения:
- давления;
- температуры;
- количества;
- уровня;
- концентрации раствора и пр.
- По значимости измеряемого:
- основные средства;
- вспомогательные средства.
- По стандартизации СИ:
- стандартизированные;
- не относящиеся к стандартизированным.
- По положению в поверочной схеме:
- эталоны;
- рабочие СИ.
- По уровню автоматизации:
- ручные;
- автоматизированные;
- автоматические.
- По техназначению:
- мера физической величины - СИ, воспроизводящее или хранящее величину одного/нескольких размеров;
- измерительный прибор - СИ, с помощью которого можно узнать значение измеряемого в определенном диапазоне;
- измерительный преобразователь - СИ, которое преобразует одну измеряемую величину в другую;
- измерительная установка - комплекс, объединяющий в себе несколько измерительных преобразователей, приборов или мер, который располагается в определенной локации;
- измерительная система - комплекс, который объединяет в себе несколько мер, приборов, установок и преобразователей, способный снимать измерения в разных частях объекта;
- измерительно-вычислительный комплекс - система, объединяющая несколько СИ, ЭВМ, предназначенная для решения одной или нескольких измерительных комплексных задач.
Измерения: виды и методы
Измерением называется нахождение значения искомой величины опытным путем посредством СИ. Основных его методов два - непосредственной оценки и сравнения с мерой. Последний дополнительно подразделяется на дифференциальный, нулевой, метод совпадений и противопоставления. Относительно применяемых СИ различают органолептический, эвристический, экспертный и инструментальный метод.
Говоря о метрологии и измерениях, представим классификацию видов последних:
- По характеристике точности: равноточные и неравноточные. Или максимальной точности, контрольно-поверочные и технические.
- По способу получения данных: контактные и бесконтактные.
- По числу измерений: однократные и многократные.
- По типу изменения измеряемой величины: статические и динамические.
- По предназначению: метрологические и технические.
- По разновидности представления результата: относительные и абсолютные.
- По методам получения результативных данных: прямые, косвенные, совокупные и совместные.
Области применения СИ
В заключение темы "Метрология, измерения, средства измерений" обозначим области применения СИ, продиктованные ФЗ № 102:
- охрана окружающей среды;
- охрана труда;
- госконтроль;
- области деятельности в оборонном комплексе;
- гидрометеорология;
- финансовые, налоговые, таможенные, банковские операции;
- спорт;
- безопасность дорожного движения;
- ветеринария;
- судебная система;
- электросвязь, почта;
- оценка соответствий;
- медицина;
- контроль на производстве;
- география, геодезия;
- расфасовка продукции;
- торговля;
- области атомной энергетики.
Стандарты и метрология имеют важнейшее значение как для научной, экспериментальной деятельности, так и для всех сфер жизни общества. Если без стандартизации в метрологии трудно представить производство, то средства измерений тем более стали неотъемлемой частью жизни человечества.
