 |
Анализ состояния измерений
|
|
|
|
1. Цели и задачи, методика и порядок проведения работ по анализу состояния измерений, контроля и испытаний определены рекомендацией МИ 2240-98 "ГСИ. Анализ состояния измерений, контроля и испытаний на предприятии, в организации, объединении. Методика и порядок проведения работ".
Анализ состояния измерений, контроля и испытаний на предприятии, проводится в целях установления соответствия достигнутого уровня метрологического обеспечения (МО) современным требованиям производства и разработки на этой основе предложений по планированию его дальнейшего развития, создания или внедрения методов и средств измерений, испытаний, контроля, необходимых для интенсификации производства, создания и внедрения новых видов техники и технологии, улучшения качества продукции, повышения достоверности результатов измерений при контроле условий труда, рационального использования материальных, энергетических и трудовых ресурсов, при испытаниях продукции и услуг для целей сертификации.
Анализ состояния измерений, контроля и испытаний в проектно-конструкторских организациях проводится с целью установления соответствия состояния МО требованиям, возникающим при разработке и освоении новых изделий и технологических процессов.
2. Объектами анализа состояния измерений могут стать:
· планы разработки новых изделий или процессов;
· технические задания на новые изделия или процессы;
· общее состояние средств измерений;
· МВИ;
· укомплектованность квалифицированными кадрами для проведения измерений;
· возможности создания на базе организации центров коллективного пользования уникальными и остродефицитными средствами измерений.
|
|
|
На основе обобщения материалов анализа состояния измерений, контроля и испытаний в проектно-конструкторской организации должны быть подготовлены предложения по улучшению МО производства и меры по их реализации.
Важным звеном оценки состояния измерений является анализ деятельности МС предприятия. При его проведении устанавливаются наличие лицензии на изготовление и ремонт СИ, наличие положения о МС, укомплектованность кадрами и т.д.
Анализ состояния измерений проводится либо добровольно (с периодичностью 1—2 года), либо в обязательном порядке (при аттестации производства, сертификации систем менеджмента качества, аккредитации испытательных и метрологических лабораторий).
3. Результаты работ оформляют актом, который доводится до сведения руководителя лабораторий и представляется в организацию, ответственную за проведение оценки состояния измерений. В зависимости от выявленного состояния измерений в акте делают вывод о соответствии достигнутого уровня МО измерений современным требованиям или о наличии (отсутствии) условий для выполнения измерений в закрепленной области деятельности.
Грубейшими нарушениями, которые могут быть выявлены в процессе анализа могут быть:
· несоответствие используемой методики контролируемому объекту;
· нарушение правил аттестации МВИ;
· неправомерность использования СИ, МВИ и методов испытаний или стандартных образцов;
· систематическое получение результатов испытаний и измерений с нарушением требований методик;
· отсутствие необходимых СИ, испытательного оборудования, реактивов, материалов, стандартных образцов или их несоответствие установленным требованиям;
· неукомплектованность кадрами;
· несоответствие помещения лаборатории установленным требованиям.
Вопросы и задания.
63. В каком документе определены цели и задачи анализа состояния измерений? Проанализируйте этот документ и назовите цели и задачи анализа.
|
|
|
64. Что может стать объектом анализа состояния измерений?
65. Как оформляются результаты анализа состояния измерений?
66. Какие нарушения могут быть выявлены в процессе анализа состояния измерений?
Физические величины
1. Основным объектом измерения в метрологии являются физические величины.
Физическая величина (краткая форма термина — «величина») применяется для описания материальных систем и объектов (явлений, процессов и т.п.), изучаемых в любых науках (физике, химии и др.). Существуют основные и производные величины. В качестве основных выбирают величины, которые характеризуют фундаментальные свойства материального мира. Механика базируется на трех основных величинах, теплотехника — на четырех, физика — на семи. ГОСТ 8.417 устанавливает семь основных физических величин — длина, масса, время, термодинамическая температура, количество вещества, сила света, сила электрического тока, с помощью которых создается все многообразие производных физических величин и обеспечивается описание любых свойств физических объектов и явлений.
Совокупность чисел Q, отображающая различные по размеру однородные величины, должна быть совокупностью одинаково именованных чисел. Это именование является единицей ФВ или ее доли. Единица физической величины [ Q ] — это ФВ фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице и применяемое для количественного выражения однородных ФВ.
Значение физической величины Q — это оценка ее размера в виде некоторого числа принятых для нее единиц.
Числовое значение физической величины q — отвлеченное число, выражающее отношение значения величины к соответствующей единице данной ФВ.
Уравнение
Q = q [ Q ]
называют основным уравнением измерения. Суть простейшего измерения состоит в сравнении ФВ Q с размерами выходной величины регулируемой многозначной меры q [ Q ]. В результате сравнения устанавливают, что
q [ Q ] < Q <(q + 1 )[ Q ].
Измерение — познавательный процесс, заключающийся в сравнении путем физического эксперимента данной ФВ с известной ФВ, принятой за единицу измерения.
Объект измерения - это реальный физический объект или явление материального мира. Объектом измерения являются не только физические объекты. Так, например, объектом измерения могут быть и мастерство артистов, спортсменов и т. д.
|
|
|
Объект измерения обладает многими свойствами и находится в многосторонних и сложных связях с другими объектами. Например, поверхность океана зависит от кривизны Земли, т. е. при измерении поверхности океана следует учитывать кривизну Земли. Или при измерении плотности вещества необходимо быть уверенным, что он не содержит других включений и т. д.
Поэтому перед измерением объект измерения должен быть достаточно изучен. Человек не в состоянии представить объект измерения целиком, во всем его многообразии и во всех его проявлениях. Поэтому исследование объекта возможно лишь на основании его модели. Таким образом, перед измерением необходимо представить себе модель исследуемого объекта.
Модель измерения - теоретико-физическая модель или математическая конструкция, которая отражает свойства объекта, которая отражает свойства объекта, существенные для данной измерительной задачи.
Основной постулат метрологии:
Любое измерение по шкале отношений предполагает сравнение неизвестного размера с известным и выражение первого через второй в кратном или дольном отношении. При измерении физических величин в качестве известного размера естественно выбрать единицу СИ. Тогда процедура сравнения неизвестного значения с известным и выражения первого через второе в кратном или дольном отношении запишется следующим образом: 
.
2. Измеряемые величины имеют качественную и количественную характеристики. По наличию размерности ФВ делятся на размерные, т. е. имеющие размерность, и безразмерные.
Формализованным отражением качественного различия измеряемых величин является их размерность. Согласно международному стандарту ИСО размерность обозначается символом dim. Размерность основных величин — длины, массы и времени — обозначается соответствующими заглавными буквами:
|
|
|
.
Размерность производной физической величины выражается через размерность основных величин с помощью степенного одночлена:
,
где L, M, T – размерности основных физических величин.
Каждый показатель размерности может быть положительным или отрицательным, целым или дробным, нулем. Если все показатели размерности равны нулю, то величина называется безразмерной. Она может быть относительной, определяемой как отношение одноименных величин (например, относительная диэлектрическая проницаемость), и логарифмической, определяемой как логарифм относительной величины (например, логарифм отношения мощностей или напряжений).
Количественной характеристикой измеряемой величины служит ее размер. Получение информации о размере физической или нефизической величины является содержанием любого измерения.
Над размерностями можно проводить действия умножения, деления, возведения в степень и извлечение корня. Понятие размерности широко используется:
► Для перевода единиц из одной системы в другую;
► Для проверки правильности сложных расчетных формул;
► При выяснении зависимости между величинами;
► В теории физического подобия.
Простейший способ получения информации, который позволяет составить некоторое представление о размере измеряемой величины, заключается в сравнении его с другим по принципу «что больше (меньше)?» или «что лучше (хуже)?» При этом число сравниваемых между собой размеров может быть достаточно большим. Расположенные в порядке возрастания или убывания размеры измеряемых величин образуют шкалы порядка. Операция расстановки размеров в порядке их возрастания или убывания с целью получения измерительной информации по шкале порядка называется ранжированием. Для обеспечения измерений по шкале порядка некоторые точки на ней можно зафиксировать в качестве опорных (реперных). Точкам шкалы могут быть присвоены цифры, часто называемые баллами. Знания, например, оценивают по четырехбалльной реперной шкале, имеющей следующий вид: неудовлетворительно, удовлетворительно, хорошо, отлично. По реперным шкалам измеряются твердость минералов, чувствительность пленок и другие величины (интенсивность землетрясений измеряется по двенадцатибалльной шкале, называемой международной сейсмической шкалой).
Недостатком реперных шкал является неопределенность интервалов между реперными точками. Например, по шкале твердости, в которой одна крайняя точка соответствует наиболее твердому минералу — алмазу, а другая наиболее мягкому — тальку, нельзя сделать заключение о соотношении эталонных материалов по твердости. Так, если твердость алмаза по шкале 10, а кварца — 7, то это не означает, что первый тверже второго в 1,4 раза. Определение твердости путем вдавливания алмазной пирамиды (метод М.М. Хрущева) показывает, что твердость алмаза — 10060, а кварца — 1120, т.е. в 9 раз больше.
|
|
|
Более совершенна в этом отношении шкала интервалов. Примером ее может служить шкала измерения времени, которая разбита на крупные интервалы (годы), равные периоду обращения Земли вокруг Солнца: на более мелкие (сутки), равные периоду обращения Земли вокруг своей оси. По шкале интервалов можно судить не только о том, что один размер больше другого, но и том, на сколько больше. Однако по шкале интервалов нельзя оценить, во сколько раз один размер больше другого. Это обусловлено тем, что на шкале интервалов известен только масштаб, а начало отсчета может быть выбрано произвольно.
Наиболее совершенной является шкала отношений. Примером ее может служить температурная шкала Кельвина. В ней за начало отсчета принят абсолютный нуль температуры, при котором прекращается тепловое движение молекул: более низкой температуры быть не может. Второй реперной точкой служит температура таяния льда. По шкале Цельсия интервал между этими реперами равен 273,16°С. По шкале отношений можно определить не только, на сколько один размер больше или меньше другого, но и во сколько раз он больше или меньше.
В зависимости от того, на какие интервалы разбита шкала, один и тот же размер представляется по-разному. Например, длина перемещения некоторого тела на 1 м может быть представлена как L = 1 м = 100 см = 1000 мм. Отмеченные три варианта являются значениями измеряемой величины — оценками размера величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Входящее в него отвлеченное число называется числовым значением. В приведенном примере это 1, 100, 1000.
В практической деятельности необходимо проводить измерения различных величин, характеризующих свойства тел, веществ, явлений и процессов. Некоторые свойства проявляются только качественно, другие — количественно. Разнообразные проявления (количественные или качественные) любого свойства образуют множества, отображения элементов которых на упорядоченное множество чисел или в более общем случае условных знаков образуют шкалы измерения этих свойств. Шкала измерений количественного свойства является шкалой ФВ. Шкала физической величины — это упорядоченная последовательность значений ФВ, принятая по соглашению на основании результатов точных измерений. Термины и определения теории шкал измерений изложены в документе МИ 2365-96.
Таблица. Основные ФВ.
| Наименование величины | Ее обозначение | Размерность |
| длина | L | метр |
| масса | M | килограмм |
| время | T | секунда |
| сила электрического тока | I | ампер |
| температура | Q | кельвин |
| количество вещества | N | моль |
| сила света | J | кандела |
Вопросы и задания.
67. На скольких основных величинах базируется механика? теплотехника? физика?
68. Что такое единица физической величины?
69. Что такое значение физической величины?
70. Что такое измерение?
71. Что такое модель измерения?
72. Что такое шкала физической величины?
|
|
|
