Метрология. Учебное пособие по дисциплине для всех форм обучения по направлению 23. 03. 01 Технология транспортных процессов и специальности 20. 05. 01 Пожарная безопасность пос. Яблоновский
 Скачать 3.02 Mb.
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Филиал ФГБОУ ВО «Майкопский государственный технологический университет» в пос. Яблоновском Кафедра инженерных дисциплин и таможенного дела В.А. Хрисониди МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ Учебное пособие по дисциплине для всех форм обучения по направлению 23.03.01 – Технология транспортных процессов и специальности 20.05.01 - Пожарная безопасность пос. Яблоновский 2016 2 Составитель: ст. преподав. В.А. Хрисониди УДК [006.91:006](07) ББК 30.10 М 54 Метрология, стандартизация и сертификация: учебное пособие по дисциплине для студентов для всех форм обучения по направлению 23.03.01 – Технология транспортных процессов и специальности 20.05.01 - Пожарная безопасность / Сост.: В.А. Хрисониди; Филиал Майкоп. гос. технол. ун–т в пос. Яблоновском. Кафедра инженерных дисциплин и таможенного дела – Яблоновский: Изд. Филиала МГТУ в пос. Яблоновском, 2016. – 197 с. В учебном пособии излагаются материалы необходимые для подготовки к рубежному контролю по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация». Рассматриваются основные теоретические положения метрологии, стандартизации, сертификации и практические вопросы их реализации. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению 23.03.01 – Технология транспортных процессов. Библиография: 28 назв. Печатается по решению научно -методического совета направления подготовки 23.03.01 - Технология транспортных процессов и специальности 20.05.01 - Пожарная безопасность протокол от 26.08.2016 г. №1 Рецензенты: канд. техн. наук, директор Филиала МГТУ в пос. Яблоновском Р.И. Екутеч начальник отдела технического контроллинга филиала АО «СО ЕЭС» Кубанское РДУ А.П. Черепанов ©Филиал МГТУ в пос. Яблоновском, 2016 3 СОДЕРЖАНИЕ Глава 1 ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ ................................................................... 6 1 Основные понятия и определения ............................................................... 6 1.1 Основные понятия в области метрологии ............................................ 6 1.2 Краткая история метрологии .................................................................. 7 1.3 Объекты измерений ............................................................................... 10 1.4 Международная система единиц физических величин ..................... 14 1.5 Шкалы ..................................................................................................... 19 2 Основные положения теории измерений .................................................. 22 2.1 Постулаты теории измерений .............................................................. 22 2.2 Виды и методы измерений ................................................................... 24 2.3 Средства измерений .............................................................................. 30 2.4 Метрологические характеристики средств измерений ..................... 36 3 Основные положения теории погрешностей ............................................ 37 3.1 Классификация погрешностей ............................................................. 37 3.2 Принципы описания и оценивания погрешностей ............................ 42 3.3 Случайные погрешности. Вероятностное описание .......................... 44 3.4 Прямые многократные измерения. Обработка данных ..................... 47 3.5 Классы точности средств измерений................................................... 51 3.6 Критерии качества измерений.............................................................. 53 4 Обеспечение единства измерений ............................................................. 54 4.1 Государственная система обеспечения единства измерений ........... 54 4.2 Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулирование) ........................................................... 59 4.3 Государственный надзор и контроль .................................................. 60 4.4 Сертификация средств измерений ....................................................... 66 4.5 Стандартные образцы ........................................................................... 67 4.6 Стандартные справочные данные ........................................................ 68 4.7 Международные организации по метрологии .................................... 68 ГЛАВА 2 ОСНОВЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ ................................................... 72 1 Основные понятия и определения ............................................................. 72 1.1 История развития стандартизации ....................................................... 72 1.2 Сущность стандартизации .................................................................... 77 1.3 Нормативные документы по стандартизации и виды стандартов ... 80 1.4 Применение нормативных документов и характер их требований . 89 1.5 Методы стандартизации ....................................................................... 93 1.6 Ответственность за нарушение обязательных требований стандартов .................................................................................................... 95 2 Организация работ по стандартизации в РФ ............................................ 97 2.1 Правовые основы стандартизации и ее задачи ................................... 97 2.2 Понятие, цели, объекты и субъекты технического регулирования 100 4 2.3 Основные принципы технического регулирования ......................... 104 2.4 Понятие, сущность, цели принятия технических регламентов ...... 107 2.5 Правовые основы технического регулирования .............................. 110 2.6 Органы и службы по стандартизации ............................................... 114 2.7 Категории и виды стандартов ............................................................ 118 2.8 Параметры основополагающих стандартов ..................................... 123 2.9 Применение, надзор и порядок разработки стандартов .................. 126 3 Информационное обеспечение работ по стандартизации .................... 134 3.1 Международная информационная система ...................................... 134 3.2 Информационное обеспечение в России .......................................... 135 3.3 Общероссийские классификаторы .................................................... 141 4 Основы взаимозаменяемости и нормирования точности ..................... 145 4.1 Основные термины и определения .................................................... 145 4.2 Стандартизация отклонений формы и расположения поверхностей .............................................................................................. 147 5 Стандартизация параметров поверхности .............................................. 155 5.1 Основные понятия в области параметров поверхности .................. 155 5.2 Основные нормируемые параметры шероховатости ....................... 156 ГЛАВА 3 ОСНОВЫ СЕРТИФИКАЦИИ ...................................................... 158 1 Основные положения в области сертификации ..................................... 158 1.1 История развития сертификации, ее объекты и цели ...................... 158 1.2 Основные понятия в области сертификации продукции и услуг ... 159 1.3 Правовые основы сертификации ....................................................... 161 2 Подтверждение соответствия ................................................................... 164 2.1 Цели, принципы и формы подтверждения соответствия ............... 164 2.2 Добровольное подтверждение соответствия .................................... 167 2.3 Обязательное подтверждение соответствия ..................................... 169 2.4 Знаки соответствия и знаки обращения ............................................ 172 3 Декларирование соответствия.................................................................. 173 3.1 Схемы декларирования соответствия................................................ 173 3.2 Содержание декларации о соответствии........................................... 176 4 Система органов по сертификации. Права и обязанности заявителя в области обязательного подтверждения соответствия .............................. 180 4.1 Система органов по сертификации. Организация обязательной сертификации ............................................................................................. 180 4.2 Права и обязанности заявителя в области обязательного подтверждения соответствия ................................................................... 183 5 Государственный контроль (надзор) за соблюдением требований технических регламентов ............................................................................ 184 5 6 Ответственность за несоответствие продукции и процессов проектирования, производства, хранения, реализации требованиям технических регламентов ............................................................................ 187 7 Порядок сертификации механических транспортных средств и прицепов, составных частей их конструкций и предметов дополнительного оборудования.................................................................. 191 8 Процедура сертификации механических транспортных средств и прицепов, производимых малыми сериями или ввозимых на территорию Российской Федерации малыми партиями ................................................ 192 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ....................................... 196 6 Глава 1 ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ 1 Основные понятия и определения 1.1 Основные понятия в области метрологии Метрология (metr–l–gy) наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. В процессе познавательной деятельности человека возникает множество задач, для решения которых необходимо располагать количественной информацией о том или ином свойстве объектов материального мира. Основным способом получения такой информации являются измерения, выполнение которых позволяет получать результаты, с большей или меньшей точностью отражающие определенные свойства объекта познания. С развитием науки, техники, новых технологий измерения охватывают все новые и новые физические величины, существенно расширяются диапазоны измерений как в сторону сверхмалых значений, так и в сторону очень больших значений физических величин. Непрерывно повышается точность измерений. Для получения достоверных результатов нужен единый научный и законодательный фундамент, обеспечивающий на практике высокое качество измерений независимо от того, где и с какой целью они проводятся. Таким фундаментом и является метрология. В настоящее время метрология развивается по нескольким направлениям. Еще в начале ХХ в. под словом метрология понималась наука, главной задачей которой было описание всякого рода мер, то теперь это понятие приобрело более широкий научный и практический смысл, расширилось содержание метрологической деятельности. Сейчас метрология подразделяется на теоретическую, законодательную и практическую (рисунок 1). Теоретическая (фундаментальная) метрология – раздел метрологии, предметом которого является разработка фундаментальных основ метрологии. Теоретическая метрология занимается изучением проблем измерения в целом и элементов, образующих измерение, а именно: средств измерений физических величин и их единиц, методов и методик измерений, результатов и погрешностей измерений и других составляющих. Также в сферу интересов теоретической метрологии входит определение наиболее точных значений важнейших физических констант, необходимых для многих отраслей науки и техники. 7 Законодательная метрология (legal metr–l–gy) – раздел метрологии, предметом которого является установление обязательных технических и юридических требований по применению физических величин, их единиц, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и точности измерений. Законодательная метрология включает совокупность взаимообусловленных правил и норм для обеспечения единства измерений. Практическая (прикладная) метрология – раздел метрологии, предметом которой являются вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии. Методы метрологии широко используются в смежных отраслях знаний, таких как, оценивание и контроль качества продукции, сертификация промышленной продукции, аттестация программ и алгоритмов обработки данных и др. Основным задачами метрологии являются: – установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых средств измерений; – разработка теории, методов средств измерений и контроля; – обеспечение единства измерений; – разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля; – разработка методов передачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств измерений рабочим средствам измерений. В нашей стране ежедневно проводят около 200 млрд измерений. Доля затрат на измерения составляет от 10 % до 15 % затрат общественного труда, а в отраслях промышленности, производящих сложную технику, она достигает от 50 % до 70 %. В развитых странах затраты на получение достоверных результатов измерений заданной точности достигают от 9 % до 12 % ВВП, в России эти затраты составляют от 4 % до 5 % ВВП. Эффект, получаемый в народном хозяйстве благодаря применению средств измерений, составляет примерно 8–10 руб. на 1 руб. затрат. 1.2 Краткая история метрологии В процессе истории человечества вырабатывались определенные представления о размерах, формах, свойствах предметов и процессов, а в связи с этим возникали и развивались всевозможные методы и средства измерений. 8 Рисунок 1 – Структурная схема метрологии Любой объект (предмет, процесс, явление) можно охарактеризо– вать его свойствами или качествами, которые проявляются в большей или МЕТРОЛОГИЯ Теоретическая метрология - общая теория измерений; - единицы физических величин и их системы; - методы определения точности измерений; - физические константы Законодательная метрология - обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений; - государственные эталоны; - методики выполнения измерений; - государственный метрологический надзор и контроль; - калибровка и сертификация средств измерений Практическая метрология Практическое применение разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии 9 меньшей степени и, следовательно, подвергаются количественной оценке. В настоящее время хорошо известно высказывание Ф. Энгельса «Всякое качество имеет бесконечно много количественных градаций». Как же производится количественная оценка этих свойств или качеств объекта? Конечно, путем измерений. В России в древности единицами измерения длины были пядь, локоть. Локоть как единица измерения применялся во многих государствах (Вавилон, Египет). Естественно размер локтя был различным. Одной из основных мер длины в России долгое время была сажень (упоминается в летописях начала Х в.). Размер ее не был постоянным: были известны простая сажень, косая, казенная сажень и др. По указу Петра I русские меры длины были согласованы с английскими ( 1725 г.). В 1835 г. Николай I в «Указе правительствующему Сенату» утвердил сажень в качестве основной меры длины в России, а за основную единицу массы был принят образцовый фунт – кубический дюйм воды при температуре 13,3 градуса по Реомюру в безвоздушном пространстве (фунт равнялся 409,51241 г). Также в России использовались также аршин (0,7112 м) и верста (в разные времена ее размер был различным, 500 саженей – 1,0668 км). Для поддержания единства установленных мер существовали эталонные (образцовые) меры, которые находились в храмах и церквях. В 1841 г. в соответствии с указом «О системе Российских мер и весов», узаконившим ряд мер длины, объема и веса, при Петербургском монетном дворе было организовано Депо образцовых мер и весов – первое государственное поверочное учреждение. Основными задачами Депо являлись хранение эталонов, составление таблиц русских и иностранных мер, изготовление образцовых мер и рассылка последних в регионы страны. Поверка мер и весов была вменена в обязанность городских дум, управ и казенных палат. В 1892 г. ученым хранителем Депо образцовых мер и весов был назначен великий русский ученый Д.И. Менделеев. По его предложению Депо было преобразовано в 1893 г. в Главную палату мер и весов, быстро ставшую выдающимся научно–методическим центром. Для сравнения можно сказать, что в Германии метрологический центр был основан в 1887, в Англии – в 1900, в США – в 1901 г. «Наука начинается … с тех пор, как начинают измерять», – в этом научном кредо Д.И. Менделеева выражен, по существу, важнейший принцип развития науки, который не утратил актуальности в современных условиях. Д.И. Менделеев внес большой практический и научный вклад в развитие науки об измерениях. В 1860 г. он разработал прибор для определения плотности жидкости, названный пикнометром Менделеева. В 10 1865 г. создал оригинальный метод взвешивания при постоянной нагрузке, исключающий температурную погрешность и применяемый и поныне. В 1875 г. уточнил формулу Эйлера для расчета прецизионных лабораторных весов с максимальной чувствительностью. В 1873–1874 гг. предложил, независимо от Кельвина новую шкалу температур с «одной экспериментально реализуемой точкой». В 1889 г. было утверждено «Положение о мерах и весах», в котором узаконились русские эталоны аршина и фунта и были введены точные соотношения их с метрическими мерами. В этом Положении допускалось факультативно применение в России прогрессивной метрологической системы мер, внедрению которой Менделеев отдал много сил. Менделеев первым выступил с трибуны съезда русских естество– испытателей с призывом содействовать подготовке метрической ре–формы путем употребления метрической системы в научных исследо–ваниях, на лекциях и уроках. Менделеев сказал тогда; «Облегчим же и на нашем скромном поприще возможность всеобщего распространения метрической системы и через то содействуем общей пользе и будущему желанному сближению народов. Не скоро, понемногу, но оно придет. Пойдем ему навстречу». Работы Менделеева заложили прочный фундамент как для факультативного, так и для последующего обязательного внедрения метрической системы мер в нашей стране. Официально Россия перешла на метрическую систему в сентябре 1918 г. В 1849 г. была издана первая научно–учебная книга Ф.И. Петрушевского «Общая метрология» (в двух частях), по которой учились первые поколения русских метрологов. Важным этапом в развитии русской метрологии явилось подписание Россией метрической конвенции 20 мая 1875 г. В этом же году была создана Международная организация мер и весов (МОМВ), которая расположилась в г. Севре (близ Парижа, Франция). Ученые России активно принимали участие в работе этой организации. |