Файл: Учебник рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений.pdf

150
Глава 2. Стандартизация
29. Какой основной документ является главным результатом работ по Единой системе классификации и кодирования технико-экономической информации?
30. Назовите источник первичных данных, положенных в основу каталоги- зации продукции.
В каких случаях технические условия выполняют роль технических до- кументов и нормативных документов?
32. Назовите объекты технических условий.
33. Назовите специфические виды стандартов, используемые при стандар- тизации услуг.
34. Укажите приоритетные направления технического регулирования в об- ласти стандартизации.
35. Какие условия в сфере стандартизации должна выполнить Россия для вступления в ВТО?
36. Какие нормативные документы в области стандартизации за рубежом но- сят добровольный характер?
37. Какие федеральные законы составляют техническое законодательство

ГЛАВА 3
МЕТРОЛОГИЯ
1. МЕТРОЛОГИЯ КАК ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
1.1. Основные понятия в области метрологии
Метрология — область знаний и вид деятельности, связанные с из- мерениями.
Объектами метрологии являются единицы величин, средства изме- рений, эталоны, методики выполнения измерений.
Традиционным объектом метрологии являются физические величи- ны. Характеристика физических величин (краткая форма термина —
«величина») дана в разд. 2 данной главы.
Измерение — нахождени значения величины опытным путем с по- мощью специальных технических средств (7).
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 де- тали).
В приведенном определении термина показана техническая сторо- на (совокупность операций), учтена метрологическая суть измерения
(сравнение с единицей) и раскрыт познавательный аспект (получение значения величины или информации о нем). В метрологии по существу измерение является процессом нахождения физической величины опыт- ным путем с помощью средств измерительной техники*.
Погрешность измерения — разность между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины
* В менеджменте, экономике, статистике, социологии измерение не увязывают с физической величиной и трактуют как совокупность операций, выполняемых для опре- деления значения величины. В международном стандарте ИСО
(6) измерение рас- сматривается как в узком смысле в качестве метрологической процедуры (подраздел 7.6

152 Глава 3. Метрология
Средство измерения — техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристи- ки, воспроизводящее и (или) хранящее единицу величины, размер ко- торой принимается неизменным в пределах установленной погрешно- сти в течение известного интервала времени
Эталон единицы величины — средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины, кратных или доль- ных ее значений с целью передачи ее размера другим средствам изме- рений данной величины
Единство измерений — состояние измерений, при котором их ре- зультаты выражены в узаконенных единицах величин, а погрешности из- мерений не выходят за установленные границы с заданной вероятнос- тью (4).
Итак, первым условием обеспечения единства измерений являет- ся представление результатов измерений в узаконенных единицах, ко- торые 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 Между- народной системы единиц, принятой Генеральной конференцией по мерам и весам, рекомендованные Международной организацией зако- нодательной
Второе условие единства измерений — по- грешность измерений не превышает (с заданной вероятностью) уста- новленных пределов. Погрешности измерений средства измерений указываются в придаваемом к нему техническом документе — паспор- те, ТУ и пр.
Главным нормативным актом по обеспечению единства измерений является Закон РФ от 27.04.1993 № 4871-1 «Об обеспечении единства измерений» (далее — Закон об обеспечении единста измерений). Он на- правлен на защиту прав и законных интересов граждан, экономики, обо- роноспособности страны от отрицательных последствий недостовер- ных результатов измерений.
В стандартах на методы контроля (испытаний, измерений, анали- за) должно быть соблюдено главное условие обеспечения единства из- мерений — указаны погрешности измерений для заданной вероятно-
«Управление устройствами для мониторинга и измерений»), так и в широком смысле
(разд. 8
анализ и улучшение»). Во втором случае указывается на необхо- димость измерения процессов менеджмента качества, в частности измерения степени удовлетворения потребителей как критерия деятельности организации. Известный уче- ный-метролог М.Н. Селиванов выступает против трактовки измерения в широком смыс- ле и предлагает оперировать применительно к нефизическим величинам термином «оце- нивание». Автор настоящего учебника поддерживает эту точку зрения.

Метрология как деятельность сти. Например, в стандарте на методы определения плотности моло- ка и молочных продуктов указывается погрешность определения плотности молока (ареометрическим методом) не более ±0,5
при вероятности 0,99.
В международных стандартах ИСО 5725 (см. подраздел 3 этой гла- вы) не делается различий между измерениями и испытаниями. Под из- меряемой величиной в нем понимают свойство явления, материала или вещества, которое можно различить качественно и определить количе- ственно, в отличие от принятого в российской метрологии тезиса о том,
что измерениям подлежат только физические величины. Само измере- ние определено как совокупность операций, имеющих целью опреде- лить значение величины. Поэтому в проекте новой редакции Закона об обеспечении единства измерений предусматривается расширение чис- ла объектов регулирования за счет таких понятий, как контроль, испы- тания, средства контроля, испытательное оборудование, метрологичес- кая аттестация средств контроля.
Метрологическая служба — совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений
По существу, метрологическая служба — это сеть организаций, от- дельных организаций или отдельных подразделений, на которые возло- жена ответственность за обеспечение единства измерений. Различают понятия «государственная метрологическая служба», «метрологические службы государственных органов управления РФ» и «метрологические службы юридических лиц» (см. подразд. 5.3 данной главы).
Законодательная метрология — раздел метрологии, предметом ко- торого является разработка, установление и применение обязательных технических и юридических требований по обеспечению единства из- мерений в сферах, регулируемых государством.
Поверка средства измерений* — совокупность операций, выполня- емых органами государственной метрологической службы (или други- ми уполномоченными на то органами, организациями) с целью опреде- ления и подвержения соответствия средства измерений установленным техническим требованиям
Калибровка средства измерений — совокупность операций, выпол- няемых с целью определения и подтверждения действительных значе-
* В литературе под сокращением СИ понимается Международная система единиц измерения (в русской транскрипции — «систем интернациональ»). Однако этот термин в учебнике практически не используется, зато термин «средства измерений» употреб- ляется очень часто. Поэтому автор счел целесообразным отойти от общепринятого со- держания сокращения СИ.

154 Глава 3. Метрология ний метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологичес- кому контролю и надзору
В проекте новой редакции Закона представлены существенно скорректиро- ванные определения терминов «калибровка средства измерений», «поверка средства измерений (эталона)».
Калибровка средства измерений (СИ) * — совокупность операций, устанав- ливающих в заданных условиях соотношение между значением величины,
полученным с помощью данного средства измерений, и соответствующим зна- чением величины, воспроизводимым эталоном, с целью определения дейст- вительных значений метрологических характеристик этого средства измере- ний.
Поверка средства измерений (эталона) — подтверждение соответствия средства измерений (эталона) установленным обязательным требованиям к выполнению измерений, основанное на результатах калибровки этого средства измерений (эталона).
Из приведенных определений следует следующее.
Калибровка должна выполняться для любого СИ, поскольку СИ должно иметь установленные характеристики погрешности. Калибровка является не- обходимой технической процедурой как в сфере законодательной так и вне ее.
Краткая история метрологии, роль измерений и значение метрологии
Метрология как область практической деятельности зародилась в древности. На всем пути развития человеческого общества измерения были основой отношений людей между собой, с окружающими пред- метами, природой. При этом вырабатывались единые представления о размерах, формах, свойствах предметов и явлений, а также правила и способы их сопоставления.
Наименования единиц измерения и их размеры появлялись в давние времена чаще всего в соответствии с возможностью применения еди- ниц и их размеров без специальных устройств, т.е. создавались с ори- ентацией на те единицы, что были «под руками и ногами». В России в качестве единиц длины были «пядь», «локоть».
Для поддержания единства установленных мер еще в древние вре- мена создавались эталонные (образцовые) меры. К ним относились бе- режно: в древности они хранились в храмах, церквях как наиболее на- дежных местах для хранения ценных предметов. По различным

Метрология как деятельность причинам христианские храмы не подверглись разрушению в эпоху та- таро-монгольского ига.
По мере развития промышленного производства повышались требо- вания к применению и хранению мер, усиливалось стремление к уни- фикации размеров единиц физических величин.
В начале 1840 г. во Франции была введена метрическая система мер. Значимость метрической системы глубоко оценил Д.И. Менделе- ев. В
г. с трибуны съезда русских естествоиспытателей он вы- ступил с призывом содействовать подготовке метрической реформы в
России. По его инициативе Петербургская академия наук предложила учредить международную организацию, которая обеспечивала бы единообразие средств измерений в международном масштабе. Это предложение получило одобрение, и в 1875 г. на Дипломатической метрологической конференции, проведенной в Париже, в которой уча- ствовали государств (в том числе Россия), была принята Метричес- кая конвенция.
По мере унификации единиц измерений во многих государствах вво- дились законодательные нормы, которые защищали покупателей от не- добросовестности производителей и распространителей товаров и услуг. В России в XVI в. контролеры (целовальники) на рынках разыс- кивали и отбирали старые (неофициальные) меры. За пользование ими налагали большой штраф и даже заключали виновных в тюрьму.
Еще больше усилился надзор за мерами в XVII в. Им занимались та- можни, «кружечные дворы». В Москве действовали Померная изба и
Большая таможня. Померная изба проводила периодическую («как поверку мер и изымала неправильные («воровские») меры.
В Наказе царя Федора Алексеевича Большой Московской таможне о сборе таможенных пошлин г.) говорилось, что за найденные у торговцев воровские меры определялась конфискация товаров и ссыл- ка с семьей.
Решительный и жесткий характер Петра I проявился в его Наказе
«О сборе в Московской Большой таможне пошлин» (1698 г.): «за най- денные непрямые, воровские весы лавки опечатать, товары отобрать и семьей сослать». Он же в Уставе воинских артикулов (1716 г.) писал:
«Наказание за обмер и обвес — возвратить добро втрое, взимать штраф,
подвергнуть телесному наказанию».
В
г. публикуется Указ сенатский о рассылке из камер-коллегии во все города заклейменных мер для хлеба и о взыскании штрафа с того,
у кого окажутся неуказанные меры. .
В 1858 г. Елизавета Петровна повелела: «Сделать аршины железные верные и с обеих концов заклейменные так, чтобы ни урезать, ни упи- ловать невозможно было».

156 Глава 3. Метрология
Долгое время метрология была в основном описательной наукой о различных мерах и соотношениях между ними. Но в процессе развития общества роль измерений возрастала, и с конца прошлого века благода- ря прогрессу физики метрология поднялась на качественно новый уро- вень. Большую роль в становлении метрологии в России сыграл
И. Мен- делеев, руководивший отечественной метрологией в период с по г. «Наука начинается... с тех пор, как начинают измерять», — в этом научном кредо великого ученого выражен, но существу, важнейший принцип развития науки, который не утратил актуальности и в совре- менных условиях.
Развитие естественных наук привело к появлению все новых и но- вых средств измерений (СИ), а они, в свою очередь, стимулировали раз- витие наук, становясь все более мощным средством исследования. Так,
повышение точности измерений плотности воды привело в i 932 г. к от- крытию тяжелого изотопа водорода — дейтерия. Подобных примеров,
которые подтверждают роль измерений как инструмента познания, —
множество. Здесь уместно привести высказывание крупнейшего русско- го физика и электротехника
Якоби: «Искусство измерений являет- ся могущественным оружием, созданным человеческим разумом для проникновения в законы природы и подчинения ее сил нашему господ- ству».
Можно выделить три главные функции измерений в народном хозяй- стве:
1) учет продукции народного хозяйства, исчисляющейся по массе,
длине, объему, расходу, мощности, энергии;
2) измерения, проводимые для контроля и регулирования техно- логических процессов (особенно в автоматизированных производ- ствах) и для обеспечения нормального функционирования транспор- та и связи;
3) измерения физических величин, технических параметров, со- става и свойств веществ, проводимые при научных исследованиях,
испытаниях и контроле продукции в различных отраслях народного хозяйства.
От качества СИ зависит эффективность выполнения указанных функций. Приведем несколько примеров, относящихся к первой функ- ции СИ: погрешности эксплуатируемых в настоящее время счетчиков энергии (в среднем 2%) приводят к неопределенности в учете такого же количества электроэнергии; состояние современного весового хозяйства таково, что в процессе взвешивания остается неучтенным около 1 % всех

Метрология как деятельность измеряемых продуктов производства. Повышение точности измерений позволяет определить недостатки тех или иных технологических про- цессов и устранить эти недостатки. Все это в конечном счете приводит к повышению качества продукции, экономии энергетических и тепло- вых ресурсов, а также сырья и материалов.
Например, известно, что урожайность сельскохозяйственных куль- тур в значительной мере зависит от оптимального и заранее устанавли- ваемого количества вносимых в почву удобрений и расхода воды при поливе и, следовательно, от точности измерений массы удобрений и расхода воды. Повышение технического ресурса подшипников на
40% — результат внедрения эталона отклонения от крутости, а эталон шероховатости позволяет сэкономить 1
краски на каждую тонну от- ливки при ее окраске.
В нашей стране ежедневно производится около 200 млрд измерений,
свыше 4 млн человек считают измерения своей профессией. Доля за- трат на измерения составляет затрат общественного труда, а в отраслях промышленности, производящих сложную технику (элект- ротехника, станкостроение и др.), она достигает
О масштабах затрат на получение достоверных результатов измерений свидетельству- ют следующие цифры: в 1998 г. стоимость этих работ в России была равна 3,8% от величины валового национального продукта (ВНП).
В развитых странах эта цифра достигает 6% ВВП. Подсчитано, что чис- ло СИ растет прямо пропорционально квадрату прироста промышлен- ной продукции. Это означает, что при увеличении объема промышлен- ной продукции в 2 раза число СИ может вырасти в 4 раза. В настоящее время в нашей стране насчитывается более млрд СИ.
Эффект, получаемый в народном хозяйстве благодаря применению
СИ, составляет примерно руб. на 1 руб. затрат.
Качество результатов измерений — это достоверность информа-
ции о качестве и количестве товара. По этой причине метрологиче-
ское обеспечение технического регулирования предупреждает дей-
ствия, вводящие в заблуждение приобретателей. Поэтому в каждом техническом регламенте должны быть указаны минимально необходи- мые требования по обеспечению единства измерений.
Таким образом, измерения являются важнейшим инструментом по- знания объектов и явлений окружающего мира и играют огромную роль в развитии народного хозяйства.
Повышение качества измерений и успешное внедрение новых мето- дов измерений зависят от уровня развития метрологии как науки.