дискуссии на форуме CAD ТПОИ ЭИ Эконометрика к библиотеке

Метрология, стандартизация и сертификация

Н. В. Демидова, В. А. Бисерова, А. С. Якорева

Метрология

Техническое регулирование

Основы стандартизации

Основы сертификации и лицензирования

Метрология - (от греч. μέτρον - мера, + др.-греч. λόγος - наука) - наука о количественных измерениях в рамках понятия аддитивной меры, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью; нормативная база для этого - метрологические стандарты.

В отличие от теории (качественных) измерений метрология не занимается ранговыми, порядковыми мерами и иными качественно-логическими способами обработки информации. Ее теоретико-информационный базис основан на теории меры и интеграла, где под мерой подразумевают узкий класс аддитивных мер, то есть таких мер, в которых выполняются арифметические законы: сложение, вычитание, деление, умножение, возведение в степень и извлечение из степени и др. Это позволяет получать инвариантные (неизменные и однозначные) результаты измерений вне зависимости от его способов (порядка измерений, способов деления измеряемой области и пр.)

Метрология состоит из следующих основных разделов:

Историческая метрология - историческая дисциплина, изучающая употреблявшиеся в прошлом разными народами меры (длины, площади, объема, веса) в их историческом развитии. Задача метрологии - выяснение названий мер, их количеств. соотношений, установление их реальной величины, т. е. соответствия их современным метрическим мерам.

Теоретическая метрология - теоретическая наука, рассматривающая общие теоретические проблемы количественных измерений (разработка теории и проблем измерений физических величин, их единиц, методов измерений).

Прикладная метрология - экспериментальная, практическая наука, изучающая вопросы практического применения разработок теоретической метрологии. В её ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения.

Законодательная метрология - общественная наука, Устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины, методов и средств измерений.

В метрологии имеются отдельные специализированные направления, такие как:

авиационная метрология,
химическая метрология,
медицинская метрология,
биометрия (биологическая метрология).

Цели и задачи метрологии состоят в следующем:

создание общей теории измерений;
образование единиц физических величин и систем единиц;
разработка и стандартизация методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений (так называемая "законодательная метрология");
создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений. Приоритетной подзадачей данного направления является выработка системы эталонов на основе физических констант.

Также метрология изучает развитие системы мер, денежных единиц и счёта в исторической перспективе.

Основные законы метрологии:

любое измерение есть сравнение;
любое измерение без априорной информации невозможно;
результат любого измерения без округления значения является случайной величиной.

Термины и определения метрологии

Единство измерений - состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимым первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы.

Физическая величина - одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Измерение - совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей и получения значения этой величины.

Средство измерений - техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики.

Поверка - совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерения метрологическим требованиям.

Погрешность измерения - отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Погрешность средства измерения - разность между показанием средства измерений и действительным значением измеряемой физической величины.

Точность средства измерений - характеристика качества средства измерений, отражающая близость его погрешности к нулю.

Лицензия - это разрешение, выдаваемое органам государственной метрологической службы на закрепленной за ним территории физическому или юридическому лицу на осуществление ему деятельности по производству и ремонту средств измерения.

Эталон единицы величины - техническое средство предназначенное для передачи, хранения и воспроизведения единицы величины.

Исторически важные этапы в развитии метрологии:

XVIII век - установление эталона метра (эталон хранится во Франции, в Музее мер и весов; в настоящее время является в большей степени историческим экспонатом, нежели научным инструментом);
1832 год - создание Карлом Гауссом абсолютных систем единиц;
1875 год - подписание международной Метрической конвенции;
1893 год - создание Д. И. Менделеевым Главной палаты мер и весов (современное название: "Научно-исследовательский институт метрологии им. Менделеева");
1960 год - разработка и установление Международной системы единиц (СИ);
XX век - метрологические исследования отдельных стран координируются Международными метрологическими организациями.

Бурное развитие науки, техники и технологии в ХХ веке потребовало развития метрологии как науки. В СССР метрология развивалась в качестве государственной дисциплины, т.к. нужда в повышении точности и воспроизводимости измерений росла по мере индустриализации и роста оборонно-промышленного комплекса. Зарубежная метрология также отталкивалась от требований практики, но эти требования исходили в основном от частных фирм. Косвенным следствием такого подхода оказалось государственное регулирование различных понятий, относящихся к метрологии, то есть ГОСТирование всего, что необходимо стандартизовать. За рубежом эту задачу взяли на себя негосударственные организации, например ASTM. В силу этого различия в метрологии СССР и постсоветских республик государственные стандарты (эталоны) признаются главенствующими, в отличие от конкурентной западной среды, где частная фирма может не пользоваться плохо зарекомендовавшим себя стандартом или прибором и договориться со своими партнёрами о другом варианте удостоверения воспроизводимости измерений.

Литература

Волошенко А.В. Метрология, стандартизация и сертификация - лекции, 2009.
Николенко Е.Н. Метрология, стандартизация и сертификация - конспект лекций, 2011.
Хайдаров К. А. О размерностях физических величин

дискуссии на форуме CAD ТПОИ ЭИ Эконометрика к библиотеке

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира