И сертификация неразрушающих методов и средств контроля
 Скачать 0.68 Mb.
|
|
4. МЕТРОЛОГИЯ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ 4.1. Общие положения К основным проблемам метрологии относятся: • общая теория измерений; • единицы физических величин и их системы; • методы и средства измерений; • методы определения точности измерений; 11 • основы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений; • эталоны и образцовые средства измерений; • методы передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений. Главная проблема метрологии – это обеспечение единства измерений, что требует создания системы метрологического обеспечения. Единство из- мерений – это состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности известны с заданной вероятностью. Организационной основой метрологического обеспечения является государственная и ведомственные метрологические службы, т. е. зако- нодательная метрология. Законодательная метрология в соответствии с РМГ 29–99 – это раздел метрологии, предметом которого является установление обязательных тех- нических и юридических требований по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспе- чение единства и необходимости точности измерений в интересах общества. Техническими основами метрологического обеспечения являются: • система государственных эталонов единиц физических величин, обеспечивающих воспроизведение единиц с наивысшей точностью; • система передачи размеров единиц физических величин от этало- нов всем средствам измерений с помощью образцовых средств из- мерений и других средств поверки; • система разработки, поставки на производство и выпуска в обра- щение рабочих средств измерений; • система государственных испытаний и метрологической аттеста- ции средств измерений; • система государственной и ведомственной поверки средств изме- рений; • система стандартных образцов состава и свойств веществ и мате- риалов; • система стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов. Во всех отраслях народного хозяйства и на всех предприятиях лю- бой формы собственности метрологическое обеспечение помогает ре- шать множество задач производственного и общественного характера. Без метрологического обеспечения невозможно решение задач улучше- ния качества продукции, т. е. без точной и объективной измерительной информации невозможно обеспечить эффективность производства и высокое качество продукции. К измерительной информации предъяв- ляются следующие требования: • результаты измерений должны быть выражены в указанных единицах; 12 • погрешность выполняемых измерений должна быть достаточно точно известна; • погрешность измерений не должна превышать допустимых значений. 4.2. Термины и определения Все термины и определения, которыми пользуются в процессе метро- логического обеспечения, должны соответствовать общепринятым опре- делениям. Это дается в РМГ 29–99 «Рекомендации по межгосударствен- ной стандартизации. Метрология. Основные термины и определения», введенные взамен ГОСТ 16263–70. Рассмотрим некоторые определения. 4.2.1. Метрология и ее разделы Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспече- ния их единства и способах достижения требуемой точности. Теоретическая метрология – раздел метрологии, предметом кото- рой является разработка фундаментальных основ метрологии. Законодательная метрология – раздел метрологии, предметом ко- торой является установление обязательных технических и юридических требований по применению единиц физических величин, эталонов, ме- тодов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений в интересах общества. Практическая метрология – раздел метрологии, предметом которо- го являются вопросы практического применения разработок теоретиче- ской метрологии и положений законодательной метрологии. 4.2.2. Физические величины Физическая величина – одно из свойств физического объекта (фи- зической системы, явления или процесса), общее в качественном отно- шении для многих физических объектов, но в количественном отноше- нии индивидуальное для каждого из них. Размер физической величины (размер величины) – количественная определенность физической величины, присущая конкретному матери- альному объекту, системе, явлению или процессу. Значение физической величены (значение величины) – выраже- ние размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Истинное значение физической величины – значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину. 13 Действительное значение физической величины – значение физи- ческой величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной за- даче может быть использовано вместо него. Система физических величин – совокупность физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами, когда одни ве- личины принимают за независимые, а другие определяют как функции независимых величин. Основная физическая величина – физическая величина, входящая в систему величин и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы. Производная физическая величина – физическая величина, входя- щая в систему величин и определяемая через основные единицы этой системы. Размерность физической величины (размерность величины) – вы- ражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов основных физических величин в различных степенях и отра- жающее связь данной физической величины с физическими величина- ми, принятыми в данной системе величин за основные с коэффициен- том пропорциональности, равным 1. В ИСО 31/0 размерность величин обозначают t m T L Μ A (длина, масса, время). 4.2.3. Измерения физических величин Измерение физической величины – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или не- явном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины. Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение фи- зической величины получают непосредственно. Косвенное измерение – определение искомого значения физиче- ской величины на основании результатов прямых измерений других фи- зических величин, функционально связанных с искомой величиной. Отчет показаний средства измерений – фиксация значения величи- ны или числа по показывающему устройству средства измерений в за- данный момент времени. Измерительный сигнал – сигнал, содержащий количественную ин- формацию об измеряемой физической величине. 14 4.2.4. Средства измерительной техники Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормирование метрологических характеристик, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, раз- мер которой принимают неизменным (в пределах установленной по- грешности) в течение известного интервала времени. Рабочее средство измерений – средство измерений, предназначен- ное для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений. Основное средство измерений – средство измерений той физиче- ской величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей. Вспомогательное средство измерений – средство измерений той физической величины, влияние которой на основе средства измерений или объекта измерений необходимо учитывать для получения результа- тов измерений требуемой точности. Стандартизованное средство измерений – средство измерений, из- готовленное и применяемое в соответствии с требованиями государст- венного или отраслевого стандарта. Автоматическое средство измерений – средство измерений, произ- водящее без непосредственного участия человека измерения и все опе- рации, связанные с обработкой результатов измерений, их регистраци- ей, передачей данных или выработкой управляющего сигнала. Мера физической величины (мера) – средство измерений, предна- значенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выраже- ны в установленных единицах и известны с необходимой точностью. Измерительный прибор (прибор) – средство измерений, предназна- ченное для получения значений измеряемой физической величины в ус- тановленном диапазоне. Измерительная установка – совокупность функционально объеди- ненных мер, измерительных приборов, измерительных преобразовате- лей и др. устройств, предназначенная для измерений одной или не- скольких физических величин и расположенная в одном месте. Измерительная система – совокупность функционально объеди- ненных мер, измерительных приборов, измерительных преобразовате- лей, ЭВМ и др. технических средств, размещенных в разных точках контролирующего объекта и т. п. с целью измерений одной или не- скольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработ- ки измерительных сигналов в разных целях. 15 Стандартный образец – образец вещества (материала) с установ- ленными в результате метрологической аттестации значениями одной или более величин, характеризующими свойство или состав этого ве- щества (материала). Датчик – конструктивно обособленный первичный преобразова- тель, от которого поступают измерительные сигналы. Индикатор – техническое средство или вещество, предназначенное для установления наличия какой-либо физической величины или пре- вышения уровня ее порогового значения. Измерительное устройство – часть измерительного прибора (уста- новки, системы), связанная с измерительным сигналом и имеющая обо- собленную конструкцию и назначение. Действительное значение меры – значение величины, приписанное мере на основании ее калибровки или поверки. Чувствительность средства измерений – свойство средства измере- ний, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины. Порог чувствительности средства измерений – характеристика средства измерений в виде наименьшего значения изменения физической величины, начиная с которого может осуществляться ее измерение данным средством. Средства поверки – эталоны, поверочные установки и др. средст- ва измерений, применяемые при поверке в соответствии с установ- ленными правилами. Вид средства измерений – совокупность средств измерений, пред- назначенных для измерений данной физической величины. 4.2.5. Принципы, методы и методики измерений Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенное в основу измерений. Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реа- лизованным принципом измерений. Метод непосредственной оценки – метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений. Метод сравнения с мерой (метод сравнения) – метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизво- димой мерой. Нулевой метод измерений – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля. 16 Метод измерения замещением (метод замещения) – метод сравне- ния с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с из- вестным значением величины. Методика выполнения измерений (методика измерений) – установ- ленная совокупность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение результатов, измерений с гарантиро- ванной точностью в соответствии с принятым методом. 4.2.6. Результаты измерений физических величин Результат измерения физической величины – значение величины, полученное путем ее измерения. Сходимость результатов измерений – близость друг к другу резуль- татов измерений одной и той же величины, выполняемых повторно од- ними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых ус- ловиях и с одинаковой тщательностью. Она характеризуется размахом, средней квадратической погрешностью. Воспроизводимость результатов измерений – близость результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, раз- ными методами, разными средствами, разными операторами в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерений (темпера- тура, давление, влажность и др.). 4.2.7. Погрешности измерений Погрешность результата измерений (погрешность измерения) – от- клонение результата измерения от истинного (действительного) значе- ния измеряемой величины. ( ) д Χ − Χ = ΔΧ изм изм Систематическая погрешность измерения (систематическая по- грешность) – составляющая погрешности результата измерения, ос- тающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. Инструментальная погрешность измерения – составляющая по- грешности измерения, обусловленная погрешностью применяемого средства измерений. Случайная погрешность измерения (случайная погрешность) – со- ставляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случай- ным образом при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины. Абсолютная погрешность измерения – погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины. 17 Относительная погрешность измерения (относительная погреш- ность) – погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному или измеренному значению измеряемой величины. Размах результатов измерений – оценка рассеяния результатов единичных измерений физической величины X n (образующая ряд или выборку из «n» измерений), вычисляемая по формуле: X n =X max -X min , где X max и X min – наибольшее и наименьшее значения физической вели- чины в данном ряду измерений. Средняя квадратическая погрешность результатов единичных изме- рений в ряду измерений – оценка S рассеяния единичных результатов из- мерений в ряду равноточных измерений одной и той же физической вели- чины около среднего их значения вычисляется по формуле: 1 ) ( 1 2 − − = ∑ n X X S N i , где X i – результат i единичного измерения X – среднее арифметическое значение измеряемой величины из «n» единичных измерений. Средняя квадрадическая погрешность результата измерений сред- него арифметического – оценка S x случайной погрешности среднего арифметического значения результата измерений одной и той же вели- чины в данном ряду измерений, вычисляемая по формуле: ) 1 ( ) ( 2 − − = = ∑ n n X X n S S N I i X , где S – средняя квадратическая погрешность результатов единичных измерений. Точность результата измерений – одна из характеристик качества изме- рения, отражающееся близость к нулю погрешности результата измерения. 4.2.8. Погрешности средств измерений Погрешность средства измерений – разность между показанием средства измерений и истинным значением измеряемой величины. Точность средства измерений – характеристика качества средства измерений, отражающая близость его погрешности к нулю. Класс точности средств измерений – обобщенная характеристика дан- ного типа средств измерений, как правило, отражающая уровень их точно- сти, выражаемая пределами допускаемых основной и дополнительных по- грешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. 18 Предел допускаемой погрешности средства измерений – наиболь- шее значение погрешности средств измерений, устанавлемое норматив- ным документом для данного типа средств измерений, при котором оно еще признается годным к применению. Нормируемые метрологические характеристики типа средства изме- рений – совокупность метрологических характеристик данного типа средств измерений, устанавливаемая нормативными документами на средства измерений. 4.2.9. Условия измерений Нормальные условия измерений – условия измерения, характери- зуемые совокупностью значений или областей значений влияющих ве- личин, при которых изменением результата измерений пренебрегают вследствие малости. Эти условия устанавливаются в нормативных до- кументах на средства измерений конкретного типа или при калибровки (поверке). Нормируются температура, давление, влажность. 4.2.10. Эталоны единиц физических величин Эталон – средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и пе- редачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам изме- рений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке. Первичный эталон – эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью. Вторичный эталон – эталон, получающий размер единицы непо- средственно от первичного эталона данной единицы. Исходный эталон – эталон, обладающий наивысшими метрологи- ческими свойствами (в данной лаборатории, организации, на предпри- ятии), от которого передают размер единицы подчиненным эталонам и имеющимся средствам измерений. Рабочий эталон – эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений. Государственный первичный эталон – первичный эталон, признан- ный решением уполномоченного на то государственного органа в каче- стве исходного на территории государства. Национальный эталон – эталон, признанный официальным реше- нием служить в качестве исходного для страны. Международный эталон – эталон, принятый по международному со- глашению в качестве международной основы для согласования с ним раз- меров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами. 19 Эталонная база страны – совокупность государственных первич- ных и вторичных эталонов, являющаяся основой обеспечения единства измерений в стране. Эталонная установка – измерительная установка входящая в состав эталона. Поверочная установка – измерительная установка, укомплектован- ная рабочими эталонами и предназначенная для поверки рабочих средств измерений и подчиненных рабочих эталонов. |