Роль метрологии в системе ФТС России

                   Рис. 2 Классификация измерений

 

По  способу получения информации измерения разделяются на следующие виды:

     1. Прямые измерения - измерения, при которых искомое значение измеряемой величины получают непосредственно (путем сравнения величины с ее единицей). При прямых измерениях объект исследования приводят во взаимодействие со средством измерений и по его показаниям отсчитывают значение измеряемой величины.

   К прямым измерениям относятся измерение массы при помощи весов и гирь, силы тока — амперметром, температуры — термометром, измерение длины — линейкой.[22]

        2. Косвенные измерения – измерения, при которых искомое значение величины определяют на основании прямых измерений других величин, функционально связанных известной зависимостью с искомой величиной. Например, плотность тела можно определить по результатам измерений массы т и объема V: ρ 

3. Совокупные измерения – измерения, при которых одновременно проводятся измерения нескольких одноименных величин и искомое значение величины определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях, при этом число уравнений должно быть не меньше числа величин. Например, значение массы отдельных гирь набора определяют по известному значению массы одной из гирь и по результатам измерений (сравнений) масс различных сочетаний гирь.[16]
4. Совместные измерения - измерения, при которых одновременно проводятся измерения двух или нескольких не одноименных величин для определения зависимости между ними, например, зависимость длины объекта от температуры.

По  характеру изменения получаемой информации измерения разделяются на следующие виды:

          Статические измерения — это такие измерения, когда измеряемая величина принимается за неизменную на протяжении времени измерения, например, измерение размеров земельного участка.

     Динамическое измерение — это измерение, в процессе которого измеряемая величина изменяется.

По  количеству измерительной информации измерения разделяются на следующие виды:

    Однократные измерения - выполняются один раз, при них показания средств измерений являются результатом измерений, погрешность используемого средства измерений определяет погрешность результата измерения.[7]

    Многократные измерения - позволяют получить результат из нескольких следующих друг за другом измерений одного и того же объекта, позволяют повысить точность измерения до определенного предела.

 

По  отношению к основным единицам измерения делятся на следующие виды:

     Абсолютные измерения - основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин или использовании значений физических констант. Например, определение массы в килограммах, количества вещества—в молях, частоты — в герцах.

Относительные измерения — это измерения отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную. Например, относительная влажность определяется как отношение упругости водяного пара, содержащегося в воздухе, к упругости насыщенного пара при той же температуре, и выражается в процентах.

   Таким образом, при правильном выборе метода измерений, повышая такие показатели, как точность, правильность, уменьшая погрешности измерений, можно достигать высокого качества измерений.[16]

 

1.3 Средства измерений. Эталоны единиц величин.

   Измерения выполняются с помощью специальных технических средств, имеющих нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и хранящие единицу измеряемой величины, размер которой принимается неизменным в пределах установленной погрешности в течение известного интервала времени, такие технические средства являются средствами измерений. Данное определение раскрывает метрологическую сущность средства измерения, заключающуюся, во-первых, в «умении» хранить (или воспроизводить) единицу измеряемой величины и, во-вторых, в неизменности размера хранимой единицы. К ним относятся меры, компараторы, измерительные преобразователи и приборы, измерительные установки, системы и комплексы (рис. 3).[5]

Элементарные

Комплексные

Средства  измерений

Измеритель – ные системы

Измеритель – ные приборы

Измерительные преобразователи

Устройства сравнения (компараторы)

  Меры

Измеритель - ные установки

Измерительные вычислительные комплексы

однозначные

многозначные

первичный

наборы мер

магазины  мер

промежу - точный

 

аналоговый

масштабный

аналого - цифровой

встроенные

установочные

цифро - аналоговый

регистрирую-щие

показываю-щие

аналоговые

цифровые

Прямого действия

сравнения

суммиру - ющие

интегри - рующие

печата - ющие

самопи - щущие

эталонные

поверочные

управля -ющие

контроли - рующие

информа - ционные

                Рис. 3. Классификация средств измерений

 

  Меры предназначены  для воспроизведения и (или)хранения величины одного или нескольких заданных 
размеров. К мерам, например, относятся гири, концевые меры длины, нормальные элементы. Меры, воспроизводящие измеряемую величину одного размера, называются однозначными. Меры, воспроизводящие измеряемую величину разных размеров, называются многозначными. Примером многозначной меры является миллиметровая линейка, воспроизводящая, наряду с миллиметровыми, также и сантиметровые размеры длины. Применяются также меры в виде наборов и магазинов мер.[6]

      Измерительные преобразователи предназначены для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал с целью представления измеряемой величины в форме, удобной для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи. Данные преобразователи входят в состав измерительных приборов, установок, систем или применяются вместе с каким-либо средством измерений. Самым распространенным по количеству видом средств измерений являются первичные измерительные преобразователи, которые служат для непосредственного восприятия измеряемой величины, как правило, неэлектрической, и преобразования ее в другую величину — электрическую.[17]

По характеру преобразования измерительные преобразователи разделяются на аналоговые, аналого-цифровые (АЦП), Цифро-аналоговые (ЦАП). Указанные преобразователи почти всегда являются промежуточными.

Измерительные приборы предназначены для получения значений измеряемой величины в установленном диапазоне. Измерительные приборы представляют собой конструктивно объединенную совокупность первичных и промежуточных преобразователей.

 Измерительные приборы прямого действия преобразуют измеряемую величину, как правило, без изменения ее рода и отображают ее на показывающем устройстве, проградуированном в единицах этой величины (амперметры, вольтметры и др.).[20]

Более точными являются приборы  сравнения, предназначенные для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны. Например, измерение массы с помощью эталонных гирь на равноплечных весах или с помощью мостовых цепей. По способу отчета значений измеряемых величин приборы подразделяются на показывающие, в том числе на аналоговые и цифровые, и регистрирующие. Регистрирующие приборы по способу записи делятся на самопишущие и печатающие. В самопишущих приборах запись показаний представляется в графическом виде, в печатающих — в числовой форме.

Измерительные установки и системы представляют собой совокупность функционально объединенных средств измерений, мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств с целью измерений одной или нескольких величин объекта измерений.[22]

В настоящее время большинство  измерительных систем являются автоматизированными.  Несмотря на различные наименования (АИС — автоматизированная измерительная система, ИИС — информационно-измерительная система, ИВК — измерительно-вычислительный комплекс), все они по существу обеспечивают автоматизацию процессов измерений, обработки и отображения результатов измерений. Измерительные системы и комплексы широко используются для автоматизации технологических процессов в различных отраслях промышленности.[24]

  Под эталоном единицы величины понимается средство измерений или комплекс средств измерений, обеспечивающий воспроизведение, хранение и передачу ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденный в качестве эталона в установленном порядке. Конструкция эталона, его свойства и способ воспроизведения единицы определяются природой данной величины и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений. Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками — неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.

Неизменность — свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы в течение длительного интервала времени. При этом все изменения, зависящие от внешних условий, должны быть строго определенными функциями величин, доступных точному измерению.

Воспроизводимость — возможность воспроизведения единицы величины с наименьшей погрешностью для достигнутого уровня развития техники измерений.[18]

Сличаемость — возможность обеспечения сопоставления с эталоном других средств измерений, нижестоящих по поверочной схеме, с наибольшей точностью для достигнутого уровня развития техники измерений.

Дадим основные понятия, которые  входят в определение эталона, — воспроизведение, хранение и передача.

        Воспроизведение единицы величины — совокупность операций по материализации этой единицы величины с помощью государственного первичного эталона. Различают воспроизведение основных и производных единиц.

      Передача размера единицы величины -  это приведение размера единицы величины, хранимой средством измерений, к размеру единицы величины, воспроизводимой эталоном данной единицы величины или стандартным образцом. Размер единицы величины передается от более точных средств измерений к менее точным.

     Хранение единицы величины — это совокупность операций, обеспечивающих неизменность во времени размера единицы, присущего данному средству измерений.[7]

Различают следующие виды эталонов:

          - первичный — обеспечивает воспроизведение единицы величины с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью; первичный эталон, утвержденный в этом качестве в установленном порядке и применяемый как исходный на территории Российской Федерации, называется государственным. Примером первичного государственного эталона является комплекс средств измерений для воспроизведения килограмма с помощью плати-ноиридиевой гири и эталонных весов;

         - специальный — воспроизводит единицу величины в особых условиях, когда прямая передача размера единицы от существующих эталонов технически неосуществима с требуемой точностью (высокие и сверхвысокие частоты, энергии, давления и т.д.) и заменяет в этих условиях первичный эталон;[18]

         - вторичный — эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы. Вторичные эталоны широко используются в метрологической практике, создаются и утверждаются в тех случаях, когда это необходимо для организации поверочных работ, а также для обеспечения сохранности и наименьшего износа государственных эталонов;

        -   сравнения — эталон, применяемый для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом;

         -  рабочий — эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений. Рабочее средство измерений — это предназначенное для измерений техническое средство, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие или хранящие единицу величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение определенного интервала времени. При необходимости рабочие эталоны подразделяются на разряды — 1-й, 2-й.. n-й;[13]

       - исходный — эталон, обладающий наивысшими метрологическими свойствами в данной лаборатории, организации, на предприятии, от которых передают размер единицы подчиненным эталонам и имеющимся средствам измерений. Исходным эталоном в стране служит первичный эталон, исходным эталоном для республики, региона, министерства или предприятия может быть вторичный или рабочий эталон.[12]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ В РОССИЙСКОЙ                                                                                                                                        ФЕДЕРАЦИИИ И В СИСТЕМЕ ФТС РОССИИ.