1 Метрология стандартизация и сертификация Пикула Н.П.

2 Метрология – наука об измерениях

3 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ: физическая величина (ФВ); единица ФВ; измерение ФВ; средство измерений; метод измерений; погрешность измерений; условия измерений.

4 Основные термины и определения понятий в области метрологии приведены в документе Рекомендации РМГ «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения». РМГ введен в действие с

5 Средства измерений, основные понятия и классификация. Метрологические характеристики средств измерений

6 Средство измерений Средство измерений (СИ) - техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

7 тип средства измерений - совокупность средств измерений одного и того же назначения, основанных на одном и том же принципе действия, имеющих одинаковую конструкцию и изготовленных по одной и той же технической документации. Примечание - Средства измерений одного типа могут иметь различные модификации (например, отличаться по диапазону измерений)

8 вид средства измерений - совокупность средств измерений, предназначенных для измерений данной физической величины. Примечание - Вид средств измерений может включать несколько их типов. Пример - Амперметры и вольтметры (вообще) являются видами средств измерений, соответственно, силы электрического тока и напряжения

9 По метрологическому назначению («метрологической соподчинённости»), по роли в системе обеспечения единства измерений СИ подразделяются на 2 группы: - рабочие и - метрологические - эталоны (государственные и рабочие)

10 рабочее СИ - средство измерений, предназначенное для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений По условиям применения могут быть: - лабораторными; - производственными; - полевыми.

11 эталон единицы ФВ - Средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.

12 По уровню автоматизации СИ подразделяются на 3 группы: - неавтоматические; - автоматизированные; - автоматические

13 автоматическое СИ - Средство измерений, производящее без непосредственного участия человека измерения и все операции, связанные с обработкой результатов измерений, их регистрацией, передачей данных или выработкой управляющего сигнала.

14 автоматизированное СИ - Средство измерений, производящее в автоматическом режиме одну или часть измерительных операций. Примеры: 1 Барограф (измерение и регистрация результатов). 2 Электрический счетчик электроэнергии (измерение и регистрация данных нарастающим итогом)

15 По уровню стандартизации СИ подразделяются на : - стандартизованные - нестандартизованные (уникальные)

16 стандартизованное СИ - средство измерений, изготовленное и применяемое в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта. Серийно выпускаются промышленными предприятиями, в обязательном порядке подвергаются государственным испытаниям и заносятся в Госреестр.

17 нестандартизованное СИ (НСИ) - средство измерений, стандартизация требований к которому признана нецелесообразной. Разрабатываются специализированными научно-исследовательскими организациями. Предназначены для решения специальной измерительной задачи. Выпускаются единичными экземплярами. Не проходят государственных испытаний, их характеристики определяются при метрологической аттестации

18 По отношению к измеряемой ФВ СИ делятся на : - основные - вспомогательные

19 основное СИ - средство измерений той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей Примеры: 1 Амперметр (измерение и регистрация значения силы тока). 2 Манометр (измерение и регистрация значения давления)

20 вспомогательное СИ - средство измерений той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений требуемой точности. Пример - Термометр для измерения температуры газа в процессе измерений объемного расхода этого газа

21 По роли в процессе измерения и выполняемым функциям (основная классификация)

22 мера ФВ (элементарное СИ) -средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью Примеры: - гири, концевые меры длины, нормальные элементы (меры ЭДС) и др.

23 стандартный образец (СО) - Образец вещества (материала) с установленными в результате метрологической аттестации значениями одной или более величин, характеризующими свойство или состав этого вещества (материала). Примечания 1 Различают стандартные образцы свойства и стандартные образцы состава. 2 Стандартные образцы свойств веществ и материалов по метрологическому назначению выполняют роль однозначных мер. Они могут применяться в качестве рабочих эталонов (с присвоением разряда по государственной поверочной схеме).

24 номинальное значение меры - значение величины, приписанное мере или партии мер при изготовлении. Пример - Резисторы с номинальным значением 1 Ом, гиря с номинальным значением 1 кг. Нередко номинальное значение указывают на мере.

25 действительное значение меры - значение величины, приписанное мере на основании ее калибровки или поверки. Пример - В состав государственного эталона единицы массы входит платиноиридиевая гиря с номинальным значением массы 1 кг, тогда как действительное значение ее массы составляет 1, кг, полученное в результате международных сличений с международным эталоном килограмма, хранящимся в Международном Бюро Мер и Весов (МБМВ) (в данном случае это калибровка)

26 средство сравнения (элементарное СИ) - Техническое средство или специально создаваемая среда, посредством которых возможно выполнять сравнения друг с другом мер однородных величин или показания измерительных приборов. Примечание - Иногда техническое средство снабжается средством измерений, обеспечивающим функцию сравнения, которое носит название устройство сравнения (компаратор)

27 средство сравнения (продолжение) Примеры 1 Рычажные весы, на одну чашку которых устанавливается эталонная гиря, а на другую поверяемая, - есть средство для их сравнения. 2 Градуировочная жидкость для сравнения показаний эталонного и рабочего ареометров служит необходимой средой для градуирования рабочих ареометров. 3 Температурное поле, создаваемое термостатом для сравнения показаний термометров, является необходимой средой. 4 Давление среды, создаваемое компрессором, может быть измерено поверяемым и эталонным манометрами одновременно. На основании показаний эталонного прибора градуируется поверяемый прибор

28 компаратор -Средство сравнения, предназначенное для сличения мер однородных величин. Примеры: 1 Рыжачные весы. 2 Компаратор для сличения нормальных элементов

29 измерительный преобразователь (элементарное СИ) -Техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи - По виду входных и выходных величин различают: аналоговые, цифро-аналоговые, аналого-цифровые преобразователи. - По характеру преобразования входной величины делятся на: линейные и нелинейные - По месту в измерительной цепи различают: первичные и промежуточные (вторичные) преобразователи. - Выделяют также масштабные и передающие преобразователи.

30 первичный измерительный преобразователь (ПИП) - Измерительный преобразователь, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина, т.е. первый преобразователь в измерительной цепи измерительного прибора (установки, системы). Примечание - В одном средстве измерений может быть несколько первичных преобразователей. Примеры: 1 Термопара в цепи термоэлектрического термометра. 2 Ряд первичных преобразователей измерительной контролирующей системы, расположенных в разных точках контролируемой среды

31 датчик - Конструктивно обособленный первичный преобразователь, от которого поступают измерительные сигналы (он "дает" информацию). Примечания: 1 Датчик может быть вынесен на значительное расстояние от средства измерений, принимающего его сигналы. 2 В области измерений ионизирующих излучений применяют термин детектор. Пример - Датчики запущенного метеорологического радиозонда передают измерительную информацию о температуре, давлении, влажности и других параметрах атмосферы

32 измерительный прибор (комплексное СИ) - Средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Примечания - По способу индикации значений измеряемой величины разделяют на показывающие и регистрирующие. - По действию разделяют на интегрирующие и суммирующие. - Различают также приборы прямого действия и приборы сравнения, аналоговые и цифровые приборы, самопишущие и печатающие приборы

33 измерительный прибор (продолжение) Обобщенная структурная схема измерительного прибора

34 отсчетное устройство СИ - элемент средства измерений, преобразующий измерительный сигнал в форму, доступную для восприятия органами чувств человека. - совокупность элементов средства измерений, которые обеспечивают визуальное восприятие значений измеряемой величины или связанных с ней величин показывающее устройство СИ

35 регистрирующее устройство СИ - совокупность элементов средства измерений, которые регистрируют значение измеряемой или связанной с ней величины - Показывающее устройство цифрового измерительного прибора табло цифрового измерительного прибора

36 шкала СИ - часть показывающего устройства средства измерений, представляющая собой упорядоченный ряд отметок вместе со связанной с ними нумерацией. Примечание - Отметки на шкалах могут быть нанесены равномерно или неравномерно. В связи с этим шкалы называют равномерными или неравномерными.

37 отметка шкалы - знак на шкале средства измерений (черточка, зубец, точка и др.), соответствующий некоторому значению физической величины числовая отметка шкалы - отметка шкалы средства измерений, у которой проставлено число

38 деление шкалы - промежуток между двумя соседними отметками шкалы средства измерений длина деления шкалы - расстояние между осями (или центрами) двух соседних отметок шкалы, измеренное вдоль воображаемой линии, проходящей через середины самых коротких отметок шкалы

39 цена деления шкалы - разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерений

40 длина шкалы - длина линии, проходящей через центры всех самых коротких отметок шкалы средства измерений и ограниченной начальной и конечной отметками. Примечания: 1 Линия может быть реальной или воображаемой, кривой или прямой. 2 Длина шкалы выражается в единицах длины независимо от единиц, указанных на шкале

41 начальное значение шкалы - наименьшее значение измеряемой величины, которое может быть отсчитано по шкале средства измерений. конечное значение шкалы - наибольшее значение измеряемой величины, которое может быть отсчитано по шкале средства измерений. Пример - Для медицинского термометра начальным значением шкалы является 34,3 °С, конечным - 42 °С

42 указатель средства измерений - часть показывающего устройства, положение которой относительно отметок шкалы определяет показания средства измерений (измерительного прибора). Примеры: 1 У барометра-анероида указателем является подвижная стрелка. 2 У ртутного термометра - поверхность столбика жидкости

43 показание средства измерений - значение величины или число на показывающем устройстве средства измерений вариация показаний измерительного прибора - разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к этой точке со стороны меньших и больших значений измеряемой величины. Примечание - В высокочувствительных (особенно в электронных) измерительных приборах вариация приобретает иной смысл и может быть раскрыта как колебание его показаний около среднего значения (показание "дышит")

44 диапазон показаний СИ - область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы диапазон измерений СИ - область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений. Примечание - Значения величины, ограничивающие диапазон измерений снизу и сверху (слева и справа), называют соответственно нижним пределом измерений или верхним пределом измерений

45 смещение нуля - показание средства измерений, отличное от нуля, при входном сигнале, равном нулю. Примечание - Различают смещение механического нуля, наблюдаемое как отклонение указателя от нуля шкалы приборов с механическими указателями, и смещение электрического нуля, наблюдаемое как существование выходного сигнала при нулевом входном сигнале приборов дрейф показаний средства измерений - и зменение показаний средства измерений во времени, обусловленное изменением влияющих величин или других факторов. Пример - Ход хронометра, определяемый как разность поправок к его показаниям, вычисленных в разное время. Обычно ход хронометра определяют за сутки (суточный ход) Примечание - Если происходит дрейф показаний нуля, то применяют термин дрейф нуля

46 измерительная установка (комплексное СИ) - Совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте. Примечания - Измерительную установку, применяемую для поверки, называют поверочной установкой. Измерительную установку, входящую в состав эталона, называют эталонной установкой. Примеры: 1 Установка для измерений удельного сопротивления электротехнических материалов. 2 Установка для испытаний магнитных материалов

47 измерительная машина (ИМ) - Измерительная установка крупных размеров, предназначенная для точных измерений физических величин, характеризующих изделие. Примеры 1 Силоизмерительная машина. 2 Машина для измерения больших длин в промышленном производстве. 3 Делительная машина. 4 Координатно-измерительная машина

48 измерительная система (ИС) (комплексное СИ) Совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях.

49 измерительная система (ИС) (продолжение) Примечания: 1 В зависимости от назначения измерительные системы разделяют на измерительные информационные, измерительные контролирующие, измерительные управляющие системы и др. 2 Измерительную систему, перестраиваемую в зависимости от изменения измерительной задачи, называют гибкой измерительной системой (ГИС). 3 В зависимости от числа измерительных каналов системы подразделяются на одно-, двух-, трёх- и многоканальные Примеры: 1 Измерительная система теплоэлектростанции, позволяющая получать измерительную информацию о ряде физических величин в разных энергоблоках. Она может содержать сотни измерительных каналов. 2 Радионавигационная система для определения местоположения различных объектов, состоящая из ряда измерительно- вычислительных комплексов, разнесенных в пространстве на значительное расстояние друг от друга

50 измерительно-вычислительный комплекс (ИВК) (комплексное СИ) Функционально объединенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи

51 измерительные принадлежности - вспомогательные средства, служащие для обеспечения необходимых условий для выполнения измерений с требуемой точностью. Примеры: 1 Термостат. 2 Барокамера. 3 Специальные противовибрационные фундаменты. 4 Устройства, экранирующие влияние электромагнитных полей. 5 Тренога для установки прибора по уровню

52 узаконенное СИ - средство измерений, признанное годным и допущенное для применения уполномоченным на то органом. Примеры: 1 Государственные эталоны страны становятся таковыми в результате утверждения первичных эталонов национальным органом по стандартизации и метрологии. 2 Рабочие средства измерений, предназначенные для серийного выпуска, узакониваются путем утверждения типа

53 средства поверки - эталоны, поверочные установки и другие средства измерений, применяемые при поверке в соответствии с установленными правилами. Примечание - Применительно к одному средству термин может применяться в единственном числе - средство поверки

54 метрологическая характеристика СИ (МХ СИ) - характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и на его погрешность. Примечания 1 Для каждого типа средств измерений устанавливают свои метрологические характеристики. 2 МХ, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называют нормируемыми МХ, а определяемые экспериментально – действительными МХ

55 чувствительность СИ - свойство средства измерений, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины. Примечание - Различают абсолютную и относительную чувствительность (см. формулы вычисления)

56 порог чувствительности СИ порог чувствительности СИ - характеристика средства измерений в виде наименьшего значения изменения физической величины, начиная с которого может осуществляться ее измерение данным средством. Примечания 1 Если самое незначительное изменение массы, которое вызывает перемещение стрелки весов, составляет 10 мг, то порог чувствительности весов равен 10 мг. 2 На практике применяются также термины: реагирование и порог реагирования, подвижность средства измерений и порог подвижности, срабатывание и порог срабатывания. Иногда применяют термин пороговая чувствительность. Это свидетельствует о том, что терминология для выражения понятий, связанных со свойствами средства измерений реагировать на малые изменения измеряемых величин, еще не устоялась. В целях упорядочения терминологии эти термины следует рассматривать как синонимы и не применять их

57 разрешение СИ - характеристика средства измерений, выражаемая наименьшим интервалом времени между отдельными импульсами или наименьшим расстоянием между объектами, которые фиксируются прибором раздельно. Примечание - Исходя из указанного определения различают временное разрешение и пространственное разрешение

58 градуировочная характеристика СИ градуировочная характеристика СИ - зависимость между значениями величин на входе и выходе средства измерений, полученная экспериментально. Примечание - Градуированная характеристика может быть выражена в виде формулы, графика или таблицы

59 зона нечувствительности СИ зона нечувствительности СИ - диапазон значений измеряемой величины, в пределах которого ее изменения не вызывают выходного сигнала средства измерений. Примечание - Иногда зону называют мертвой. Она наблюдается вблизи некоторых радионавигационных систем или измерительных установок. Например, зона нечувствительности у судовой радиолокационной установки, зависящая от размеров судна и высоты антенны радиолокационной установки над судовыми надстройками

60 метрологическая исправность СИ метрологическая исправность СИ - состояние средства измерений, при котором все нормируемые метрологические характеристики соответствуют установленным требованиям метрологическая надежностьСИ метрологическая надежность СИ - надежность средства измерений в части сохранения его метрологической исправности

61 метрологический отказ СИ метрологический отказ СИ - выход метрологической характеристики средства измерений за установленные пределы. Пример - Если погрешность средства измерений класса точности 0,01 стала превышать 0,01%, то это значит, что произошел метрологический отказ и средство измерений уже не соответствует установленному ранее классу точности. Если не установлены технические неполадки, то средству измерений может быть присвоен другой, более низкий класс точности.

62 Нормативная база МИ ГСИ. Метрологические характеристики измерительных систем. Номенклатура. Принципы регламентации, определения и контроля; ГОСТ ГСИ. Нормирование и использование метрологических характеристик средств измерений; ГОСТ ГСИ. Классы точности средств измерений