Классификация средств измерений и нормируемые метрологические характеристики. Особенность косвенных однократных и прямых многократных замеров. Основные понятия и термины в области стандартизации. Анализ межотраслевых комплексных систем стандартов.
Аннотация к работе
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образованияС 722 Лабораторный практикум по метрологии и стандартизации: учебное пособие / А.С. В учебном пособии изложен лабораторный практикум по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация», содержащий семь лабораторных работ из них пять работы по разделу «Метрология» и две работы по разделу «Стандартизация». Каждая лабораторная работа содержит необходимые для ее выполнения теоретические материалы и контрольные вопросы для подготовки к защите выполненных работ. Пособие предназначено для закрепления теоретических основ метрологии, методов измерений, порядка проведения измерений значений физических величин и правил обработки результатов измерений, нормативно-правовых основы метрологии. Пособие подготовлено на кафедре компьютерных измерительных систем и метрологии, предназначено для студентов всех специальностей.Эталон единицы физической величины (эталон): Средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке. Метрологическая характеристика средства измерений (метрологическая характеристика; MX): Характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и на его погрешность. Дополнительная погрешность средства измерений (дополнительная погрешность): Составляющая погрешности средства измерения, возникающая дополнительно к основной погрешности вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального ее значения или вследствие ее выхода за пределы нормальной области значений. Абсолютная погрешность средства измерений (абсолютная погрешность): Погрешность средства измерений , выраженная в единицах измеряемой физической величины. Относительная погрешность средства измерений (относительная погрешность): Погрешность средства измерений, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к результату измерений или к действительному значению измеренной физической величины.
Введение
Метрология и стандартизация являются инструментами обеспечения качества и безопасности продукции, работ и услуг - важного аспекта многогранной деятельности. Качество и безопасность являются основными фактором реализации товара. Целью преподавания дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация» является изложение понятий, формирование у студентов знаний, умений и навыков в областях деятельности стандартизация, метрология и сертификация для обеспечения эффективности производственной и других видов деятельности.
Работа соответствует требованиям государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО и стандартам ООП ТПУ) по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов всех специальностей.
Данное пособие предназначено для закрепления теоретических основ метрологии, методов измерений, порядка проведения измерений значений физических величин и правил обработки результатов измерений, нормативно-правовых основы метрологии. А также теоретических положений деятельности по стандартизации, принципов построения и правил пользования стандартами, комплексами стандартов и другой нормативной документацией.
1. Метрология. Классификация средств измерений и нормируемые метрологические характеристики
1.1 Основные понятия и определения
В соответствии с РМГ 29-99 [1] средство измерений - это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.
Средства измерений (СИ), используемые в различных областях науки и техники, чрезвычайно разнообразны. Однако для этого множества можно выделить некоторые общие признаки, присущие всем СИ независимо от области применения. Эти признаки положены в основу различных классификаций СИ, некоторые из них приведены далее.
Классификация средств измерений
По техническому назначению: Мера физической величины - средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью;
Различают следующие разновидности мер: - однозначная мера - мера, воспроизводящая физическую величину одного размера (например, гиря 1 кг, конденсатор постоянной емкости);
- многозначная мера - мера, воспроизводящая физическую величину разных размеров (например, штриховая мера длины, конденсатор переменной емкости);
- набор мер - комплект мер разного размера одной и той же физической величины, предназначенных для применения на практике, как в отдельности, так и в различных сочетаниях (например, набор концевых мер длины);
- магазин мер - набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях (например, магазин электрических сопротивлений
Измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Измерительный прибор, как правило, содержит устройство для преобразования измеряемой величины в сигнал измерительной информации и его индексации в форме, наиболее доступной для восприятия. Во многих случаях устройство для индикации имеет шкалу со стрелкой или другим устройством, диаграмму с пером или цифровое табло, благодаря которым может быть произведен отсчет или регистрация значений физической величины.
В зависимости от вида выходной величины различают аналоговые и цифровые измерительные приборы.
- аналоговый измерительный прибор - это измерительный прибор, показания (или выходной сигнал) которого являются непрерывной функцией измеряемой величины (например, стрелочный вольтметр, стеклянный ртутный термометр).
- цифровой измерительный прибор - это измерительный прибор, показания которого представлены в цифровой форме.
В цифровом приборе происходит преобразование входного аналогового сигнала измерительной информации в цифровой код, и результат измерения отражается на цифровом табло.
По форме представления выходной величины (по способу индикации значений измеряемой величины) измерительные приборы разделяют на показывающие и регистрирующие измерительные приборы.
- показывающий измерительный прибор - измерительный прибор, допускающий только отсчитывание показаний значений измеряемой величины (микрометр, аналоговый или цифровой вольтметр).
- регистрирующий измерительный прибор - измерительный прибор, в котором предусмотрена регистрация показаний. Регистрация значений измеряемой величины может осуществляться в аналоговой или цифровой форме, в виде диаграммы, путем печатания на бумажной или магнитной ленте (термограф или, например, измерительный прибор, сопряженный с компьютером, дисплеем и устройством для печатания показаний).
Измерительный преобразователь - техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи. Полученные в результате преобразования величина или измерительный сигнал, не доступны для непосредственного восприятия наблюдателем, они определяются через коэффициент преобразования.
Измерительный преобразователь или входит в состав какого-либо измерительного прибора (измерительной установки, измерительной системы), или же применяется вместе с каким-либо средством измерений.
Измерительная установка (измерительная машина) - совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте;
Измерительная система - совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях;
Измерительно-вычислительный комплекс - функционально объединенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи.
По метрологическому назначению все СИ подразделяются на эталоны, рабочие эталоны и рабочие СИ.
Эталон единицы физической величины (эталон): Средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.
Рабочий эталон: Эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений.
Рабочее средство измерений: Средство измерений, предназначенное для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений.
По значимости измеряемой физической величины все СИ подразделяются на основные и вспомогательные средства измерений.
Основные средства измерений той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей;
Вспомогательные средства измерений той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений требуемой точности.
Классификация СИ по техническому назначению является основной и представлена на рисунке 1.1.
Для каждого типа средств измерений устанавливают свои метрологические характеристики. Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называют нормируемыми метрологическими характеристиками, а определяемые экспериментально - действительными метрологическими характеристиками.
Номенклатура метрологических характеристик и способы их нормирования установлены ГОСТ 8.009 [2].
Рис. 1.1
Метрологическая характеристика средства измерений (метрологическая характеристика; MX): Характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и на его погрешность.
Все метрологические характеристики СИ можно разделить на две группы: - характеристики, влияющие на результат измерений (определяющие область применения СИ);
- характеристики, влияющие на точность (качество) измерения.
К основным метрологическим характеристикам, влияющим на результат измерений, относятся: - диапазон измерений измерительных приборов;
- значение однозначной или многозначной меры;
- функция преобразования измерительного преобразователя;
- цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры;
- вид выходного кода, число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда кода средств измерений, предназначенных для выдачи результатов в цифровом коде.
Диапазон измерений средства измерений (диапазон измерений): Область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений (для преобразователей - это диапазон преобразования).
Значения величины, ограничивающие диапазон измерений снизу и сверху (слева и справа), называют соответственно нижним пределом измерений или верхним пределом измерений. Для мер - пределы воспроизведения величин.
Однозначные меры имеют номинальное и действительное значение воспроизводимой величины.
Номинальное значение меры: Значение величины, приписанное мере или партии мер при изготовлении.
Пример - Резисторы с номинальным значением 1 Ом, гиря с номинальным значением 1 кг. Нередко номинальное значение указывают на мере.
Действительное значение меры: Значение величины, приписанное мере на основании ее калибровки или поверки.
Пример - В состав государственного эталона единицы массы входит платиноиридиевая гиря с номинальным значением массы 1 кг, тогда как действительное значение ее массы составляет 1,000000087 кг, полученное в результате сличений с международным эталоном килограмма, хранящимся в Международном Бюро Мер и Весов (МБМВ) (в данном случае это калибровка).
Диапазон показаний средства измерений (диапазон показаний): Область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы.
Цена деления шкалы (цена деления): Разность значения величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерений.
К метрологическим характеристикам, определяющим точность измерения, относится погрешность средства измерений и класс точности СИ.
Погрешность средства измерений: Разность между показанием средства измерений ( ) и истинным (действительным) значением ( ) измеряемой физической величины.
В качестве выступает либо номинальное значение (например, меры), либо значение величины, измеренной более точным (не менее чем на порядок, т.е. в 10 раз) СИ.
Считается, что чем меньше погрешность, тем точнее средство измерений.
Погрешности СИ могут быть классифицированы по ряду признаков, в частности: - по отношению к условиям измерения - основные, дополнительные;
- по способу выражения (по способу нормирования МХ) - абсолютные, относительные, приведенные.
Основная погрешность средства измерений (основная погрешность): Погрешность средства измерений, применяемого в нормальных условиях.
Как правило, нормальными условиями эксплуатации являются: - температура (293 5) К или (20 5) 0С;
- относительная влажность воздуха (65 15) % при 20 0С;
- напряжение в сети 220 В 10 % с частотой 50 Гц 1 %;
- атмосферное давление от 97,4 до 104 КПА.
Дополнительная погрешность средства измерений (дополнительная погрешность): Составляющая погрешности средства измерения, возникающая дополнительно к основной погрешности вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального ее значения или вследствие ее выхода за пределы нормальной области значений.
При нормировании характеристик погрешностей средств измерений устанавливают пределы допускаемых погрешностей (положительный и отрицательный).
Пределы допускаемых основной и дополнительной погрешностей выражаются в форме абсолютных, приведенных или относительных погрешностей в зависимости от характера изменения погрешностей в пределах диапазона измерений. Пределы допускаемой дополнительной погрешности можно выражать в форме, отличной от формы выражения пределов допускаемой основной погрешности.
Абсолютная погрешность средства измерений (абсолютная погрешность): Погрешность средства измерений , выраженная в единицах измеряемой физической величины.
Абсолютная погрешность определяется по формуле (1.1).
Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности могут быть заданы в виде:
Или , где - пределы допускаемой абсолютной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины на входе (выходе) или условно в делениях шкалы;
- значение измеряемой величины на входе (выходе) средств измерений или число делений, отсчитанных по шкале;
- положительные числа, не зависящие от .
Приведенная погрешность средства измерения (приведенная погрешность): Относительная погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины (нормирующему значению), постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона.
Приведенная погрешность средства измерений определяется по формуле: %, где - пределы допускаемой приведенной основной погрешности, %;
- пределы допускаемой абсолютной основной погрешности, устанавливаемые по формуле (1.2);
- нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и ;
Пределы допускаемой приведенной основной погрешности следует устанавливать в виде: , где - отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда 1·10n; 1,5·10n; (1,6·10n); 2·10n; 2,5·10n; (3·10n); 4·10n; 5·10n; 6·10n (n=1, 0, -1, -2 и т.д.).
Нормирующее значение принимается равным: - конечному значению рабочей части шкалы ( ), если нулевая отметка находится на краю или вне рабочей части шкалы (равномерной или степенной);
- сумме конечных значений шкалы (без учета знака), если нулевая отметка - внутри шкалы;
- модулю разности пределов измерений для СИ, шкала которых имеет условный нуль;
- длине шкалы или ее части, соответствующей диапазону измерений, если она существенно неравномерна. В этом случае абсолютную погрешность, как и длину шкалы, надо выражать в миллиметрах.
Относительная погрешность средства измерений (относительная погрешность): Погрешность средства измерений, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к результату измерений или к действительному значению измеренной физической величины.
Относительная погрешность средства измерений вычисляется по формуле: %, где - пределы допускаемой относительной основной погрешности, %;
- пределы допускаемой абсолютной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины на входе (выходе) или условно в делениях шкалы;
- значение измеряемой величины на входе (выходе) средств измерений или число делений, отсчитанных по шкале.
Пределы допускаемой относительной основной погрешности устанавливают: если , то в виде: , где - отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда, приведенного выше;
или, если , то в виде:
где - больший (по модулю) из пределов измерений;
- положительные числа, выбираемые из ряда, приведенного выше,
, где - положительные числа, не зависящие от (см. формулу 1.3).
В обоснованных случаях пределы допускаемой относительной основной погрешности определяют по более сложным формулам либо в виде графика или таблицы.
Характеристики, введенные ГОСТ 8.009, наиболее полно описывают метрологические свойства СИ. Однако в настоящее время в эксплуатации находится достаточно большое количество СИ, метрологические характеристики которых нормированы несколько по-другому, а именно на основе классов точности.
Класс точности средств измерений (класс точности): Обобщенная характеристика данного типа средств измерения, как правило, отражающая уровень их точности, выражаемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.
Класс точности дает возможность судить о том, в каких пределах находится погрешность измерений этого класса. Это важно при выборе средств измерений в зависимости от заданной точности измерении. Обозначение классов точности СИ присваивают в соответствии с ГОСТ 8.401 [3].
Правила построения и примеры обозначения классов точности в документации и на средствах измерений приведены в таблице 1.1.
Обозначение класса точности наносят на циферблаты, щитки и корпуса СИ, приводят в нормативной документации на СИ.
Номенклатура нормируемых метрологических характеристик СИ определяется назначением, условиями эксплуатации и многими другими факторами. Нормы на основные метрологические характеристики приводятся в стандартах, в технических условиях (ТУ) и эксплуатационной документации на СИ.
Таблица 1.1 - Примеры обозначения классов точности
Формула для определения пределов допускаемой основной погрешности Пределы допускаемой основной погрешности Обозначение класса точности Примечания в документации на средстве измерений
Абсолютная: При измерении постоянного тока А Класс точности М М D - пределы допускаемой основной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины на входе (выходе) или условно в делениях шкалы; х - значение измеряемой величины на входе (выходе) средств измерений или число делений, отсчитанных по шкале; и - положительные числа, не зависящие от х.
Абсолютная: При измерении линейно изменяющегося напряжения МВ Класс точности С С
Приведенная , % % Класс точности 1,5 Класс точности 0,5 1,5 если нормирующее значение C? ?выражено в единицах величины на входе (выходе) средств измерений; если нормирующее значение определяется длиной шкалы или ее части
Относительная % Класс точности 0,5 0,5
Относительная Класс точности 0,02/0,01 0,02/0,01 - больший по модулю из пределов измерений
1.2 Цель работы
- ознакомление с технической документацией на СИ и определение по ней основных классификационных признаков и нормируемых метрологических характеристик применяемых средств измерений;
- приобретение навыков определения основных классификационных признаков, применяемых средств измерений и их нормируемых метрологических характеристик непосредственно по средствам измерений;
- закрепление теоретических знаний по разделу «Классификация средств измерений» изучаемой дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация».
Используемое оборудование и приборы
1 осциллограф;
2 вольтметр цифровой;
3 вольтметр аналоговый;
4 генератор;
5 усилитель;
6 источник питания;
7 элемент нормальный термостатированный;
8 источник калиброванных напряжений программируемый.
Программа работы
Определить классификационные признаки, указанные в таблице 1.2, из числа находящихся на рабочем месте средств измерений (СИ).
Ознакомиться с технической документацией на СИ (руководство по эксплуатации, техническое описание с инструкцией по эксплуатации или паспорт).
Определить нормированные метрологические характеристики СИ непосредственно по средствам измерений и по технической документации на них и заполнить на каждое средство измерений таблицу 1.2.
Составить отчет о проделанной работе.
Таблица 1.2
Классификационные признаки Средство измерения (указать тип СИ)
По видам (по техническому назначению)
По виду выходной величины
По форме представления информации (только для измерительных приборов)
По назначению
По метрологическому назначению
1.3 Контрольные вопросы
1 Назовите виды средств измерений.
2 По каким классификационным признакам подразделяются СИ.
3 Охарактеризовать каждый вид СИ.
4 На какие группы подразделяются метрологические характеристики СИ.
5 Что такое метрологические характеристики?
6 Что такое нормируемые метрологические характеристики и чем они отличаются от метрологических характеристик?
7 Назовите метрологические характеристики, определяющие: - область применения СИ;
- качество измерения.
8 Назовите виды погрешностей.
9 Какая характеристика определяет точность измерения?
10 Какую функцию выполняют эталоны?
11 В чем различие в назначении рабочих СИ и рабочих эталонов?
2. Косвенные однократные измерения
2.1 Основные понятия и определения
Измерением называют совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.
Измерения являются основным источником информации о соответствии продукции требованиям нормативной документации. Только достоверность и точность измерительной информации обеспечивают правильность принятия решений о качестве продукции, на всех уровнях производства, при испытаниях изделий, в научных экспериментах и т.д.
Измерения классифицируются: а) по числу наблюдений: - однократное измерение - измерение, выполняемое один раз. Недостатком этих измерений является возможность грубой ошибки - промаха;
- многократное измерение - измерение физической величины одного и того же размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, т.е. состоящее из ряда однократных измерений.
Обычно их число n ? 3. Многократные измерения проводят с целью уменьшения влияния случайных факторов на результат измерений;
б) по характеру точности (по условиям измерения): - равноточные измерения - ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности СИ в одних и тех же условиях с одинаковой тщательностью;
- неравноточные измерения - ряд измерений какой-либо величины, выполненных несколькими различающимися по точности СИ и (или) в разных условиях;
в) по выражению результата измерения: - абсолютное измерение - измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант (например измерение силы основано на измерении основной величины - массы и использовании физической постоянной - ускорения свободного падения (в точке измерения массы);
- относительное измерение - измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную;
г) по способу получения результата измерения: - прямое измерение - это измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно (например, измерение массы на весах, измерение длины детали микрометром);
- косвенное измерение - это определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной;
- совокупные измерения - это проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях (например, значение массы отдельных гирь набора определяют по известному значению массы одной из гирь и по результатам измерений (сравнений) масс различных сочетаний гирь);
- совместные измерения - это проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для определения зависимости между ними;
д) по характеру изменения измеряемой физической величины: - статическое измерение - измерение физической величины, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения. Они проводятся при практическом постоянстве измеряемой величины;
- динамическое измерение - измерение изменяющейся по размеру физической величины;
е) по метрологическому назначению используемых средств измерений: - технические измерения - измерения с помощью рабочих средств измерений;
- метрологические измерения - измерения при помощи эталонных средств измерений с целью воспроизведения единиц физических величин для передачи их размера рабочим средствам измерений.
Результаты измерений представляют собой приближенные оценки значений величин, найденные путем измерений, так как даже самые точные приборы не могут показать действительного значения измеряемой величины. Обязательно существует погрешность измерений, причинами которой могут быть различные факторы. Они зависят от метода измерения, от технических средств, с помощью которых проводятся измерения, и от восприятия наблюдателя, осуществляющего измерения.
Точность результата измерений - это одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Чем меньше погрешность измерения, тем больше его точность.
Погрешность измерения - отклонение результата измерения от истинного или действительного значения ( или ) измеряемой величины:
Истинное значение физической величины - значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину.
Оно не зависит от средств нашего познания и является абсолютной истиной. Оно может быть получено только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений.
Действительное значение физической величины - значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.
Погрешности измерения так же могут быть классифицированы по ряду признаков, в частности: а) по способу числового выражения;
б) по характеру проявления;
в) по виду источника возникновения (причин возникновения).
По способу числового выражения погрешность измерения может быть: Абсолютная погрешность измерения ( ) представляет собой разность между измеренной величиной и действительным значением этой величины, т.е.
Относительная погрешность измерения ( ) представляет собой отношение абсолютной погрешности измерения к действительному значению измеряемой величины. Относительная погрешность может выражаться в относительных единицах (в долях) или в процентах:
или %
В зависимости от характера проявления различают систематическую ( ) и случайную ( ) составляющие погрешности измерений, а также грубые погрешности (промахи).
Систематическая погрешность измерения ( ) - это составляющая погрешности результата измерений, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины.
Случайная погрешность измерения ( ) - составляющая погрешности результата измерений, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины.
Грубые погрешности (промахи) возникают изза ошибочных действий оператора, неисправности СИ или резких изменений условий измерений (например, внезапное падение напряжения в сети электропитания).
В зависимости от вида источника возникновения погрешности рассматриваются следующие составляющие общей погрешности измерений: Погрешности метода - это погрешности, обусловленные несовершенством метода измерений, приемами использования средств измерения, некорректностью расчетных формул и округления результатов, проистекающие от ошибочности или недостаточной разработки принятой теории метода измерений в целом или от допущенных упрощений при проведении измерений.
Инструментальные составляющие погрешности - это погрешности, зависящие от погрешностей применяемых средств измерений.
Исследование инструментальных погрешностей является предметом специальной дисциплины - теории точности измерительных устройств.
Субъективные составляющие погрешности - это погрешности, обусловленные индивидуальными особенностями наблюдателя. Такого рода погрешности вызываются, например, запаздыванием или опережением при регистрации сигнала, неправильным отсчетом десятых долей деления шкалы, асимметрией, возникающей при установке штриха посередине между двумя рисками и т.д.
2.2 Приближенное оценивание погрешности
Однократные измерения. Подавляющее большинство технических измерений являются однократными. Выполнение однократных измерений обосновывают следующими факторами [2]: - производственной необходимостью (разрушение образца, невозможность повторения измерения, экономическая целесообразность и т.д.);
- случайные погрешности существенны, но доверительная граница погрешности результата измерения не превышает допускаемой погрешности измерений.
За результат однократного измерения принимают одно-единственное значение отсчета показания прибора. Будучи по сути дела случайным, однократный отсчет х включает в себя инструментальную, методическую и личную составляющие погрешности измерения, в каждой из которой могут быть выделены систематические и случайные составляющие погрешности.
При измерении с точным оцениванием погрешности проблема заключается в выявлении и оценке систематических и случайных составляющих погрешности полученного отсчета х с последующим их раздельным суммированием.
При измерении с приближенным оцениванием погрешности оценивание погрешностей производится на основе нормативных данных о свойствах используемых средств измерений (пределов допускаемой основной и дополнительной погрешностей). Такие оценки хотя и грубо, но все же дают возможность оценить погрешность.
В результате для приближенного оценивания погрешности измерения необходимы сведения о погрешностях (основной и дополнительной) средств измерений. Методические погрешности должны быть учтены заранее. Личные погрешности при однократных измерениях предполагаются малыми и их не учитывают.
Косвенные измерения. При косвенных измерениях искомое значение величины находят расчетом на основе прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной известной зависимостью где - подлежащие прямым измерениям аргументы функции .
Результатом косвенного измерения является оценка величины у, которую находят подстановкой в формулу (4) измеренных значений аргументов хі .
Поскольку каждый из аргументов хі измеряется с некоторой погрешностью, то задача оценивания погрешности результата сводится к суммированию погрешностей измерения аргументов. Однако особенность косвенных измерений состоит в том, что вклад отдельных погрешностей измерения аргументов в погрешность результата зависит от вида функции (4).
Для оценки погрешностей существенным является разделение косвенных измерений на линейные и нелинейные косвенные измерения.
При линейных косвенных измерениях уравнение измерений имеет вид: , где - постоянные коэффициенты при аргументах хі.
Результат линейного косвенного измерения вычисляют по формуле, подставляя в нее измеренные значения аргументов.
Погрешности измерения аргументов хі могут быть заданы своими границами .
При малом числе аргументов (меньше пяти) простая оценка погрешности результата получается простым суммированием предельных погрешностей (без учета знака), т.е. подстановкой границ х1, х2,…, xn в выражение: .
Однако эта оценка является излишне завышенной, поскольку такое суммирование фактически означает, что погрешности измерения всех аргументов одновременно имеют максимальное значение и совпадают по знаку. Вероятность такого совпадения практически равна нулю. Для нахождения более реалистичной оценки переходят к статическому суммированию погрешности аргументов по формуле: , где - коэффициент, определяемый принятой доверительной вероятностью (при Р=0,9 при k=1,0; Р = 0,95 при k=1,1; Р=0,99 при k=1,4).
Нелинейные косвенные измерения - любые другие функциональные зависимости, отличные от.
При сложной функции и, в особенности, если это функция нескольких аргументов, определение закона распределения погрешности результата связано со значительными математическими трудностями. Поэтому в основе приближенного оценивания погрешности нелинейных косвенных измерений лежит линеаризация функции (2.4) и дальнейшая обработка результатов, как при линейных измерениях.
Запишем выражение для полного дифференциала функции у через частные производные по аргументам хі: .
По определению полный дифференциал функции - это приращение функции, вызванное малыми приращениями ее аргументов.
Учитывая, что погрешности измерения аргументов всегда являются малыми величинами по сравнению с номинальными значениями аргументов, можно заменить в формуле (2.8) дифференциалы аргументов на погрешность измерений , а дифференциал функции на погрешность результата измерения : .
Если проанализировать формулу (2.9), то можно получить простое правило оценивания погрешности результата нелинейного косвенного измерения [3].
Погрешности в произведениях и частных. Если измеренные значения используются для вычисления или , то суммируются относительные погрешности
, где .
2.3 Погрешность записи (округления) числа
Погрешность записи (округления) числа определяется как отношение половины единицы младшего разряда числа к значению числа.
Например, для нормального ускорения падающих тел g = 9,83 м/с2, единица младшего разряда равна 0,01, следовательно, погрешность записи числа 9,83 будет равна
5,1·10-4.
2.4 Правила округления погрешности и записи результатов измерений
В соответствии с МИ 1317 погрешность измерений выражается числом с одной или двумя значащими цифрами.
Эмпирически были установлены следующие правила округления рассчитанного значения погрешности и полученного результата измерения.
1 Если первая значащая цифра числа, выражающего погрешность, равна 1 или 2, то это значение погрешности должно содержать две значащих цифры. При этом округление проводится всегда в большую сторону. Ниже приведены примеры округления погрешностей измерения.
Вычисленная погрешность Округленная погрешность
? = 137,153 м ? = 140 м
? = 2,42 кг ? = 2,5 кг
? = 0,01546 А ? = 0,016 А 2 Если первая значащая цифра числа, выражающего погрешность, равна 3 и более, то значение погрешности должно содержать одну значащую цифру. При этом округление проводится по законам математики. Ниже приведены примеры округления погрешностей измерения.
Вычисленная ПОГРЕШНОСТЬОКРУГЛЕННАЯ погрешность
? = 0,0327 В ? = 0,03 В
? = 516,78 Дж ? = 500 Дж
? = 78,59 Гн ? = 80 Гн
3 При записи результатов измерений числовое значение результата измерения должно оканчиваться цифрой того же разряда, что и значение погрешности.
4 Округление производится лишь в окончательном ответе, все промежуточные вычисления производятся с одним, двумя лишними знаками. Ниже приведены примеры записи результатов измерений.
тизм = 29,756 сек; ? = ±0,0172 сек. тизм = (29,756±0,018) сек.
2.5 Цель работы
- освоение методов проведения однократных прямых и косвенных измерений;
- усвоение правил обработки, представления (записи) и интерпретации результатов проведенных измерений;
- приобретение практических навыков применения различных по точности средств измерений, а также анализа и сопоставления точности результатов косвенных измерений с точностью средств измерений, используемых при проведении прямых измерений;
- выявление возможных источников и причин методических погрешностей;
- закрепление теоретического материала по курсу «Метрология» изучаемой дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация».
2.6 Используемое оборудование
- штангенциркуль (далее ШЦ);
- микрометр;
- линейка.
При записи используемых средств измерений указать их нормируемые метрологические характеристики, используя средства измерений и паспорта на них.
2.7 Программа работы
Список литературы
1 РМГ 29-99 Рекомендации по межгосударственной стандартизации. ГСИ. Метрология. Основные термины и определения.
2 Р 50.2.038-2004 Рекомендации по метрологии. ГСИ. Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей и неопределенности результата измерений. М., Издательство стандартов, 2004.
3 Борисов Ю.И., Сигов А.С., Нефедов В.И. Метрология, стандартизация и сертификация. Учебник. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. - 336 с.
4 МИ 1317-86 Методические указания. ГСИ. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы предоставления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров. метрологический косвенный измерение стандартизация
3. Обработка результатов прямых многократных измерений
3.1 Основные понятия и определения
В зависимости от характера проявления различают систематическую ( ) и случайную ( ) составляющие погрешности измерений, а также грубые погрешности (промахи).
Грубые погрешности (промахи) возникают изза ошибочных действий оператора, неисправности СИ или резких изменений условий измерений, например, внезапное падение напряжения в сети электропитания. К ним тесно примыкают промахи - погрешности, зависящие от наблюдателя и связанные с неправильным обращением со средствами измерений.
Систематическая погрешность измерения (систематическая погрешность ) - это составляющая погрешности результата измерений, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины.
Считается, что систематические погрешности могут быть обнаружены и исключены. Однако в реальных условиях полностью исключить систематическую составляющую погрешности измерения невозможно. Всегда остаются какие-то факторы, которые нужно учитывать, и которые будут составлять неисключенную систематическую погрешность.
Неисключенная систематическая погрешность (НСП): Составляющая погрешности результата измерений, обусловленная погрешностями вычисления и введения поправок на влияние систематических погрешностей или систематической погрешностью, поправка на действие которой не введена вследствие ее малости.
Неисключенная систематическая погрешность характеризуется ее границами.
Границы неисключенной систематической погрешности ? при числе слагаемых N 3 вычисляют по формуле: , где - граница i-ой составляющей неисключенной систематической погрешности.
При числе неисключенных систематических погрешностей N 4 вычисление проводят по формуле
, где К - коэффициент зависимости отдельных неисключенных систематических погрешностей от выбранной доверительной вероятности Р при их равномерном равномерном распределении (при Р = 0,99, К = 1,4). Здесь ? рассматривается как доверительная квазислучайная погрешность.
Случайная погрешность измерения ( ) - составляющая погрешности результата измерений, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины.
Для уменьшения случайной составляющей погрешности проводят многократные измерения.
где - коэффициент Стьюдента для данного уровня доверительной вероятности Рд и объема выборки (число измерений) п.
Доверительные границы погрешности результата измерения - границы интервала, внутри которого с заданной вероятностью находится искомое (истинное) значение погрешности результата измерений.
Выборка - ряд из х результатов измерений {хі}, i=1, ... , п (п>20), из которых исключены известные систематические погрешности. Объем выборки определяется требованиями точности измерений и возможностью производить повторные измерения.
Вариационный ряд - выборка, упорядоченная по возрастанию.
Гистограмма - зависимость относительных частот попадания результатов измерения в интервалы группирования от их значений, представленная в графическом виде.
Оценка закона распределения - оценка соответствия экспериментального закона распределения теоретическому распределению. Проводится с помощью специальных статистических критериев. При п < 15 не проводится.
Точечные оценки закона распределения - оценки закона распределения, полученные в виде одного числа, например, оценка дисперсии результатов измерений или оценка математического ожидания и т.д.
Средняя квадратическая погрешность результатов единичных измерений в ряду измерений (средняя квадратическая погрешность измерений): Оценка рассеяния единичных результатов измерений в ряду равноточных измерений одной и той же физической величины около среднего их значения, вычисляемая по формуле: ,
где - результат i-го единичного измерения;
- среднее арифметическое значение измеряемой величины из n единичных результатов.
Примечание - На практике широко распространен термин среднее квадратическое отклонение - (СКО). Под отклонением в соответствии с приведенной выше формулой понимают отклонение единичных результатов в ряду измерений от их среднего арифметического значения. В метрологии, это отклонение называется погрешностью измерений.
Средняя квадратическая погрешность результата измерений среднего арифметического: Оценка случайной погрешности среднего арифметического значения результата измерений одной и той же величины в данном ряду измерений, вычисляемая по формуле: , где - средняя квадратическая погрешность результатов единичных измерений, полученная из ряда равноточных измерений;
n - число единичных измерений в ряду.
3.2 Алгоритм обработки результатов наблюдений
Обработку результатов наблюдений проводят в соответствии с ГОСТ 8.207 «Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений»
3.2.1 Определение точечных оценок закона распределения
;
;
.
3.2.2 Построение экспериментального закона распределения результатов многократных наблюдений а) в таблицу 3.2 записать вариационный ряд результатов многократных наблюдений ;
б) определить число интервалов группирования по формуле m 3,3 lg (n) 1 (для n = 20 m (5 - 6));
в) вычислить интервал группирования и разбить вариационный ряд на интервалы;
границы первого интервала m1: ;
граница второго интервала равна m2: ;
и т.д. г) вычислить относительные частоты
, где j = 1,…, m ;
- число значений Х из вариационного ряда, попавших в j-ый интервал группирования;
д) построить гистограмму, пример представлен на рисунке 3.1.
Гистограмма
Рис. 3.1
При малых n<15 гистограмма позволяет оценить тип экспериментального распределения только качественно, и оценка соответствия выборочного распределения теоретическому распределению не производится. Данная в примере гистограмма позволяет предположить нормальный характер распределения результатов многократных наблюдений.
3.2.3 Определение доверительных границ случайной погрешности а) Задать доверительную вероятность из ряда Рд = 0,9; 0,95; 0,99. б) Определить доверительные границы случайной погрешности по формуле: , где - коэффициент Стьюдента для данного уровня доверительной вероятности Рд и объема выборки n (по таблице А.1 приложения А).
3.2.4 Определение границ неисключенной систематической погрешности
Неисключенная систематическая погрешность определяется погрешностью метода, субъективной погрешностью, основными погрешностями СИ (вольтметра, генератора), дополнительными погрешностями. Они определяются нестатистическими методами. Суммарные границы неисключенной систематической погрешности определяются по формуле:
Здесь N - количество составляющих неисключенной систематической погрешности.
3.2.5 Определение доверительных границ суммарной погрешности результата измерения
Записать результат измерения в виде с указанием единиц измерения.
3.3 Цель работы
- приобретение навыков применения средств измерений и экспериментального определения их основных классификационных признаков;
- изучение и освоение вероятностно-статистического метода обработки результатов многократных наблюдений;
- приобретение навыков математической обработки результатов прямых равноточных измерений с многократными наблюдениями в соответствии с ГОСТ 8.207 и представления результата измерений в соответствии с МИ 1317.
3.4 Используемые технические средства генератор электрических сигналов (Г3-109);
универсальный вольтметр (В7-22А).
Программа работы
Заполнить для используемых средств измерений (СИ) таблицу 3.1.
Таблица 3.1 - Классификационные признаки средств измерений
Классификационный признак Генератор Г3 - 109 Вольтметр В7 - 22А Вид СИ
Тип выходной величины
Форма представления информации
Назначение
Метрологическое назначение
Нормируемые метрологические характеристики СИ
Собрать схему для прямого измерения напряжения переменного электрического сигнала произвольной частоты. Напряжение, задаваемое с генератора, установить в одном из пределов -1…100 МВ; 1…10В.
Произвести ряд независимых многократных наблюдений ФВ - x. Результаты записать в таблицу 3.2 (графы 1, 2) с указанием наименования ФВ и единицы измерения: Таблица 3.2 ni Вариационный ряд nj
1 2 3 4 5 6
1
2
… … … … …
19
20
Количество независимых равноточных измерений - n > 20.
Провести обработку результатов многократных наблюдений в соответствии с методикой ГОСТ 8.207 (см. п. 3.2) и заполнить таблицу 3.2.
Записать результат измерения ФВ с указанием пределов и доверительной вероятности с соблюдением правил округления (см. п. 2.4).
Оформить отчет о проделанной лабораторной работе. Отчет должен содержать: - цель работы;
- перечень используемого оборудования;
- таблицу 3.1 (заполненную);
- схему эксперимента;
- результаты эксперимента (таблица 3.2 графы 1, 2);
- алгоритм обработки результатов эксперимента: - выводы.
3.5 Контрольные вопросы
1 В чем смысл многократных измерений?
2 Цель построения гистограммы.
3 Какими погрешностями определяется систематическая составляющая погрешности измерений и какими случайная составляющая?
4 Что такое неисключенная систематическая погрешность и как ее определить?
5 Что такое доверительные границы погрешности результата измерений?
6 Как определяются доверительные границы суммарной погрешности результата измерений?
4. Стандартизация. Национальные стандарты: содержание, виды, категории. Указатель «Национальные стандарты» и его применение
4.1 Основные понятия и термины в области стандартизации
В соответствии с Федеральным законом «О техническом регулировании» стандартизация: Деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышение конкурентоспособности продукции, работ или услуг.
Результатом деятельности в области стандартизации является разработка нормативного документа.
Нормативный документ: Документ, устанавливающий правила, общие принципы или характеристики, касающиеся различных видов деятельности или из результатов.
К нормативным документам в области стандартизации, используемым на территории Российской Федерации а) в соответствии со ст.13 ФЗ «О техническом регулировании», относятся: 1 национальные стандарты;
2 правила стандартизации, нормы и рекомендации в области стандартизации;
3 применяемые в установленном порядке классификации, общероссийские классификаторы технико-экономической и социальной информации;
4 своды правил;
5 стандарты организаций;
б) в соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 1.1 на территории РФ действуют: 6 технические условия;
в) в переходный период становления национальной системы стандартизации РФ также действуют: 7 отраслевые стандарты.
Стандарт: Документ, в котором в целях добровольного многократного использования устанавливаются характеристики продукции, правила осуществления и характеристики процессов проектирования (включая изыскания), производства, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ или оказания услуг. Стандарт также может содержать правила и методы исследований (испытаний) и измерений, правила отбора образцов, требования к терминологии, символике, упаковке, маркировке или этикеткам и правилам их нанесения.
Стандарт, утвержденный национальным органом по стандартизации, называется национальным стандартом (ГОСТ Р).
Национальный орган по стандартизации в РФ - Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии.
Правила (ПР) стандартизации: Нормативный документ (НД), устанавливающий обязательные для применения организационно-методические положения, которые дополняют или конкретизируют отдельные положения основополагающего национального стандарта и определяют порядок и методы выполнения работ по стандартизации. Пример обозначения правил заполнения и представления каталожных листов продукции: ПР 50-718
Норма (Н): Положение, устанавливающее количественные или качественные критерии, которые должны быть удовлетворены.
Обозначение норм: Нормы 35-01, НРБ - 96.
Правила и нормы, разрабатываемые федеральными органами исполнительной власти, могут быть объединены в один документ, например, строительные нормы и правила - СНИП, санитарные правила и нормы - САНПИН.
Рекомендации (Р): Нормативный документ, содержащий добровольные для применения организационно-методические положения, которые касаются проведения работ по стандартизации, метрологии, сертификации и аккредитации, которые целесообразно предварительно проверить на практике до их установления в основополагающем национальном стандарте или соответствующих правилах, например, Р 50.1.44-2003 «Рекомендации по разработке технических регламентов».
Общероссийские классификаторы технико-экономической и социальной информации: Нормативные документы, распределяющие технико-экономическую и социальную информацию в соответствии с ее классификацией (классами, группами, видами и другими) и являющиеся обязательными для применения при создании государственных информационных систем и информационных ресурсов и межведомственном обмене информацией.
Создание Общероссийских классификаторов технико-экономической и социальной информации - главный результат работ по единой системе классификации и кодированию.
Классификация - это разделение множества объектов на классификационные группировки по сходству или различию на основе определенных признаков в соответствии с принятыми правилами.
Кодирование - это образование и присвоение по определенным правилам кодов объекту или группе объектов, позволяющих заменить несколькими знаками наименования этих объектов.
Примером ранее разработанных и наиболее чаще применяемых, являются общероссийский классификатор продукции (ОКП) - ОК 005-93, общероссийский классификатор изделий и конструкторских документов ( ОК ЕСКД) - ОК 012-93. Разработка ОК охватывает все социально-экономические сферы деятельности, например: - Общероссийский классификатор валют - ОК (МК (ИСО 4217) 003-97) 014-2000;
- Общероссийский классификатор гидроэнергетических ресурсов - ОК 030-2002;
- Общероссийский классификатор полезных ископаемых и подземных вод - ОК 032-2002;
- Общероссийский классификатор специальностей по образованию - ОК 009-2003.
Свод правил (СП) - документ в области стандартизации, в котором содержатся технические правила и (или) описание процессов проектирования (включая изыскания), производства, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации продукции и который применяется на добровольной основе. Пример: свод правил по проектированию и строительству СП 23 -101-2000 «Проектирование тепловой защиты зданий».
Участники работ по стандартизации, а также национальные стандарты, общероссийские классификаторы технико-экономической и социальной информации, правила их разработки и применения, правила стандартизации, нормы и рекомендации в области стандартизации, своды правил образуют национальную систему стандартизации.
Стандарт организации (СТО): Стандарт, утвержденный и применяемый организацией для целей стандартизации, а также для совершенствования производства и обеспечения качества продукции, выполнения работ, оказания услуг, а также для распространения и использования полученных в различных областях знаний результатов исследований (испытаний), измерений и разработок.
В соответствии с ГОСТ Р 1.4, ГОСТ Р ИСО 9000 организация: группа работников и необходимых средств с распределением ответственности, полномочий и взаимоотношений.
Примеры: компания, корпорация, фирма, предприятие, учреждение, благотворительная организация, предприятие розничной торговли, ассоциация, а также их подразделения или комбинация из них. Организация может быть государственной или частной.
Примером стандарта организации является стандарт ТПУ: СТО ТПУ 2.5.01-2008
Система образовательных стандартов
РАБОТЫ ВЫПУСКНЫЕ КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ, ПРОЕКТЫ И РАБОТЫ КУРСОВЫЕ
Структура и правила оформления
Технические условия (ТУ): Документ, устанавливающий технические требования, которым должна удовлетворять продукция или услуга, а также процедуры, с помощью которых можно установить, соблюдены ли данные требования.
К НД относятся те ТУ, на которые делаются ссылки в договорах на поставляемую продукцию (оказываемые услуги). Пример обозначения технических условий - ТУ 4859-184-00165600-96.
4.2 Категории стандартов
Весь фонд стандартов, действующих на территории РФ, включает следующие категории: - национальные стандарты РФ (индекс стандартов ГОСТ Р);
Межгосударственный стандарт: Региональный стандарт, принятый Евразийским советом по стандартизации, метрологии и сертификации и доступный большому кругу пользователей.
В Евразийский совет по стандартизации, метрологии и сертификации входят 12 стран бывшего СССР, кроме стран Прибалтики.
Международный стандарт: Стандарт, принятый международной организацией по стандартизации и доступный широкому кругу пользователей.
Международные и региональные организации: ИСО - международная организация по стандартизации (индекс стандартов ИСО);
МЭК - международная электротехническая комиссия, сфера деятельности которой связана с электротехникой и электроникой (индекс стандартов МЭК);
МСЭ - международный союз электросвязи (индекс стандартов МСЭ);
ЕС - Европейский союз (индекс стандартов ЕС).
4.3 Виды стандартов
Вид стандарта - характеристика, определяющаяся его содержанием в зависимости от объекта стандартизации.
В зависимости от назначения и содержания ГОСТ Р 1.0 установил следующие основные виды стандартов: - стандарты основополагающие;
- стандарты на термины и определения;
- стандарты на продукцию;
- стандарты на услугу;
- стандарты на процессы (работы);
- стандарты на методы контроля.
В соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 1.1 дополнительно могут разрабатываться: - стандарты на совместимость;
- стандарты на номенклатуру показателей.
Основополагающий стандарт: Стандарт (нормативный документ), имеющий широкую область распространения или содержащий общие положения для определенной области.
Основополагающие стандарты устанавливают общие организационно-методические положения для определенной области деятельности или общетехнические требования и правила, обеспечивающие взаимопонимание, техническое единство и взаимосвязь различных областей науки, техники и производства и не противоречащие законодательству.
Основополагающий стандарт может применяться непосредственно в качестве стандарта или служить основой для разработки других стандартов или иных нормативных или технических документов.
Примером основополагающих стандартов могут быть нормативные документы по организации национальной системы стандартизации в Российской Федерации, комплексные стандарты ЕСКД, ЕСТД, ЕСПД, ГСИ т.д.
Стандарт на термины и определения: Стандарт, устанавливающий термины, к которым даны определения, содержащие необходимые и достаточные признаки понятия, используемые в стандартизации и смежных видах деятельности.
Стандарт на продукции: Стандарт, устанавливающий требования и методы их контроля по безопасности, основным потребительским свойствам, которым должна удовлетворять продукция или группа однородной продукции, с тем, чтобы обеспечить ее соответствие своему назначению.
Стандарт на продукцию может включать, кроме требований соответствия назначению, классификацию, конструктивные требования, типы, основные параметры или размеры, требования по безопасности и экологии, порядок приемки, методы контроля, требования к маркировке, упаковке, транспортированию и хранению, а иногда и технологические или эксплуатационные требования.
Стандарт на услугу. Стандарты на услуги устанавливают требования и методы контроля для групп однородных услуг или для одной услуги в части состава, содержания и формы деятельности по оказанию помощи, принесения пользы потребителю услуги, а также требования к факторам, оказывающим существенное влияние на качество услуги.
Стандарты на услуги включают бытовое обслуживание населения, общественное питание, туристско-экскурсионное обслуживание, социально-культурные услуги, жилищно-коммунальное хозяйство, транспорт, автосервис, связь, страхование, банковское дело, торговлю, научно-техническое и информационно-рекламное обслуживание и прочие сферы деятельности.
Стандарт на процесс. Стандарты на процессы (работы), устанавливают требования к организации производства и оборота продукции на рынке, к методам (способам, приемам, режимам, нормам) выполнения различного рода работ, а также методы контроля этих требований в технологических процессах разработки, изготовления, хранения, транспортирования, эксплуатации, ремонта и утилизации продукции.
Стандарт на методы контроля (испытаний, измерений). Стандарты на методы контроля, испытаний, измерений и анализа устанавливают требования к используемому оборудованию, условиям и процедурам осуществления всех операций, обработке и представлению полученных результатов, квалификации персонала.
Стандарт на совместимость: Стандарт, устанавливающий требования, которые касаются совместимости различных объектов стандартизации.
Стандарт на номенклатуру показателей: Стандарт, содержащий перечень показателей, для которых значения или характеристики должны быть указаны при установлении требований к продукции, процессу или услуге в других нормативных или технических документах.
4.4 Область и объект стандартизации
Объект стандартизации: Продукция, процесс или услуга, подлежащие стандартизации.
Под объектом стандартизации в широком смысле понимают продукцию, процесс или услугу, которые в равной степени относятся к любому материалу, компоненту, оборудованию, системе, их совместимости, правилу, процедуре, функции, методу или деятельности.
Стандартизация может ограничиваться определенными аспектами любого объекта. Например, применительно к обуви - размеры и критерии прочности.
Аспект стандартизации: Краткое выражение обобщенного содержания устанавливаемых стандартом положений. Аспект стандартизации указывают в наименовании стандарта в виде подзаголовка.
Область стандартизации: Совокупность взаимосвязанных объектов стандартизации.
Областью стандартизации можно считать, например, машиностроение, нефтепродукты, горнодобывающее оборудование, средства вычислительной техники, транспорт, электроника, величины и единицы величин и т.д.
4.5 Межотраслевые комплексные системы стандартов
Межотраслевые комплексные системы стандартов - это результат комплексной стандартизации.
Межотраслевой комплекс (система) стандартов: Совокупность взаимоувязанных стандартов, объединенных общей целевой направленностью и устанавливающих согласованные требования к взаимоувязанным объектам стандартизации.
Межотраслевые системы стандартов направлены на решение народнохозяйственных задач, обеспечивающих повышение эффективности производства высококачественной продукции, в частности, на упорядочение конструкторской и технологической документации, на упорядочение документации в сферах обращения продукции, на обеспечение единства измерений, безопасности, охраны окружающей среды и т.д.
В каждую систему входит несколько десятков общетехнических стандартов, охватывающих все стадии жизненного цикла изделий: исследование и проектирование, подготовку производства, производство, эксплуатацию и ремонт.
Каждой межотраслевой системе стандартов присвоен свой номер - одна или две цифры, отделенные точкой в регистрационном номере, и свое наименование, которое приводится на обложке стандарта первой строкой. Некоторые наименования межотраслевых систем стандартов имеют аббревиатуру, например, Единая система конструкторской документации имеет аббревиатуру ЕСКД.
Федеральное агентство по техническому регулированию проводит работу по совершенствованию и упорядочению межотраслевых систем стандартов.
В настоящее время действуют межотраслевые системы стандартов, приведенные в таблице 4.1.
4.6 Обозначение национальных стандартов
Обозначение национального стандарта РФ и межгосударственного стандарта состоит из индекса «ГОСТ Р» или «ГОСТ» соответственно, регистрационного номера и отделенных тире двух последних цифр или всех четырех цифр (с 2000) года утверждения стандарта, например, ГОСТ Р 50037-98, ГОСТ Р 50628-2000, ГОСТ 2836-87.
В обозначении стандарта, входящего в межотраслевую систему (комплекс) стандартов, первые одна или две цифры с точкой в его регистрационном номере определяют номер межотраслевой системы стандартов. Например, ГОСТ Р 2.001-93 - цифра 2, отделенная точкой в регистрационном номере 2.001, определяет принадлежность данного стандарта к межотраслевой системе стандартов, которая имеет аббревиатуру «ЕСКД», и называется «Единая система конструкторской документации».
Обозначение национальных стандартов РФ, имеющих аутентичный текст (без изменений и дополнений) соответствующих международных, региональных или национальных стандартов других стран на русском языке (идентичный стандарт), состоит из индекса «ГОСТ Р», обозначения соответствующего международного (регионального) стандарта (без указания года его принятия) и отделенного от него тире года утверждения национального стандарта РФ, например, ГОСТ Р ИСО 9001-2001, ГОСТ Р ИСО/МЭК 10746-2-2000.
Данный способ применения международного стандарта называют «методом обложки».
Таблица 4.1
Номер общетехнической системы и комплекса стандартов Аббревиатура системы стандартов Название общетехнической системы и комплекса стандартов Индексы стандартов, входящих в систему
1. - Стандартизация в Российской Федерации ГОСТ Р
2. ЕСКД Единая система конструкторской документации ГОСТ
3. ЕСТД Единая система технологической документации ГОСТ
7. СИБИД Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу ГОСТ
8. ГСИ Государственная система обеспечения единства измерений ГОСТ, ГОСТ Р
9. ЕСЗКС Единая система защиты от коррозии и старения ГОСТ
12. ССБТ Система стандартов безопасности труда ГОСТ, ГОСТ Р
13. - Репрография ГОСТ, ГОСТ Р
14. - Экологический менеджмент ГОСТ Р
15. СРПП Система разработки и постановки продукции на производство ГОСТ, ГОСТ Р
17. - Охрана природы ГОСТ, ГОСТ Р
19. ЕСПД Единая система программной документации ГОСТ
21. СПДС Система проектной документации для строительства ГОСТ Р
22. - Безопасность в чрезвычайных ситуациях ГОСТ Р
23. - Обеспечение износостойкости изделий ГОСТ
24. - Единая система стандартов автоматизированных систем управления ГОСТ
25. - Расчеты и испытания на прочность ГОСТ
26. - Средства измерения и автоматизации ГОСТ
27. - Надежность в технике ГОСТ
28. Система технического обслуживания и ремонта техники
29. - Система стандартов эргономических требований и эргономического обеспечения ГОСТ
30. - Система стандартов эргономики и технической эстетики ГОСТ
31. -
33. - Единый Российский стразовой фонд документации ГОСТ Р
34. - Информационная технология ГОСТ Р
40. - Система сертификации ГОСТ Р ГОСТ Р
41. - Единообразные предписания, касающиеся транспортных средств ГОСТ Р
42. - Гражданская оборона ГОСТ Р
43. - Информационное обеспечение техники и операторской деятельности ГОСТ Р
По мере принятия технических регламентов и оставления за национальными стандартами функций доказательной базы, количество общетехнических систем и комплексов будет сокращаться, а их состав и содержание - изменяться.
Среди всех межотраслевых систем особое место занимают системы стандартов ЕСКД и ЕСТД, тесно связанные между собой и определяющие требования к основной технической документации всех отраслей народного хозяйства и особенно для машиностроения.
Обозначение национальных стандартов РФ, имеющих аутентичный текст соответствующих международных, региональных или национальных стандартов других стран на русском языке с изменениями или дополнительными требованиями, отражающими специфику потребностей национальной экономики (модифицированный стандарт), состоит из обозначения национального стандарта и приведенного ниже в скобках обозначения примененного международного (регионального) стандарта.
Примеры
1) ГОСТ Р 51885-2002 2) ГОСТ Р 52377-2004
(ИСО 7000: 1990) (МЭК 60634: 1998)
4.7 Указатель «Национальные стандарты»
Информацию о действующих национальных стандартах, сроках их действия, изменениях к ним пользователи получают через годовые и ежемесячные информационные указатели «Национальные стандарты Российской Федерации».
Ежегодный указатель «Национальные стандарты» выходит в четырех томах, в 2005 году - в трех томах, составленный по кодам Общероссийского классификатора стандартов ОК (МК (ИСО/ИНФКО МКС) 001-96) 001-2000, который входит в состав единой системы классифицирования технико-экономической и социальной информации (ЕСКК) Российской Федерации. Общероссийский классификатор стандартов (ОКС) гармонизирован с Международным классификатором стандартов (МКС) и Межгосударственным классификатором стандартов.
Все действующие стандарты на текущий год размещены в 1, 2, 3 томах указателя «Национальные стандарты» по кодам ОКС с указанием обозначений и наименований стандартов. Обозначения стандартов внутри кодов расположены по порядку возрастания обозначений в последовательности: ГОСТ, ГОСТ Р, РСТ РСФСР. В 3 томе приведен перечень действующих на текущий год Общероссийских классификаторов и алфавитно-предметный указатель. Алфавитно-предметный указатель построен по ключевым словам, выбранным из наименований позиций ОКС, с указанием кодов Общероссийского классификатора стандартов.
Весь перечень действующих на текущий год стандартов в порядке возрастания их номеров приведен в 4 томе. В нем для каждого стандарта указаны код ОКС, группа стандарта, к которой относится стандарт. В графе «Для отметок» соответственно для этих стандартов могут быть указаны или сроки прекращения действия стандартов, или сроки введения вновь изданных опережающих стандартов, или в скобках указывается номер изменения, номер и год информационного указателя, в котором оно опубликовано.
Примеры.
1 Р 50008-92 33.100.20 Э02 до 01.02.2002
2 Р 12.4.201-99 59.080.40 Л69 с 01.01.2003
3 855-74 73.080 А57 (1-Х-79)
Если стандарт введен взамен другого, то указывается, взамен какого документа он введен или в какой части его заменяет.
Дается информация в виде сноски в случае, если стандарт: - утратил силу на территории Российской Федерации;
- принят в качестве межгосударственного стандарта;
- действует только на территории Российской Федерации.
В указателе у стандартов индекс стандарта «ГОСТ» не проставляется.
4.8 Информационно-поисковая система «Кодекс»
Для поиска стандартов также можно использовать информационно-поисковую систему «Кодекс», которая содержит актуализируемые электронные версии действующих на территории РФ нормативных документов.
В ТПУ с 2002 г. Успешно функционирует информационно-поисковая система «Кодекс», пользующаяся в настоящее время повышенным спросом (до 1,5 тыс. обращений в месяц). Для работы с базой организован широкий доступ для сотрудников и студентов в сети Intranet ТПУ. База регулярно актуализируется и пополняется новыми нормативными документами. Она проста и удобна в обращении, что позволяет сократить время поиска и затраты на приобретение необходимой информации, содержащейся в стандартах. Адрес базы данных «Кодекс»
Также можно использовать официальный сайт национального органа по стандартизации Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (краткое наименование - Росстандарт), где приводится информация о действующих стандартах - http://www.gost.ru/wps/portal/ , далее Информационные ресурсы по стандартизации, далее - Каталог стандартов.
4.9 Цель лабораторной работы освоение, закрепление и применение в последующей практике теоретического материала по разделу «Стандартизация»;
приобретение навыков работы со стандартами и определение по ним: - видов и категорий стандартов;
- объекта и области стандартизации;
- основных положений стандарта;
- сферы применения стандарта;
приобретение практических навыков работы с указателем «Национальные стандарты!» и выявление по указателю признаков актуализации стандартов.
4.10 Нормативные документы, используемые в ходе работы: - комплект указателей «Государственные стандарты» 2001 года;
- указатель «Национальные стандарты» 2004 года;
- фонд стандартов.
4.11 Программа работы
На основе теоретического материала лекций и приобретенных знаний с использованием стандартов и 4 тома указателя «Национальные стандарты», по которому осуществляется поиск кода ОКС стандарта, принятых к нему изменений, сведений о переиздании стандарта и т.д., заполнить таблицу 5.2, предварительно ознакомившись с двумя предложенными стандартами, и принять решение о возможности применения данного стандарта. При наличии в стандарте обязательных требований указать раздел или пункт стандарта, устанавливающих эти требования.
Если нет, то указать причину: стандарт либо отменен, либо переиздан и имеет другой издания, либо утратил силу на территории РФ, либо в стандарте нет всех принятых к нему изменений.
Используя указатели «Национальные стандарты», осуществить поиск наименования стандарта по его обозначению, указанному для каждого варианта в графе 2 таблицы 5.3 или 5.4 (по выбору преподавателя).
По 3 тому определяется код раздела, в котором размещен исследуемый стандарт, а затем, используя 1 и 2 тома, по коду раздела и обозначению стандарта находится наименование стандарта.
В 1 томе приведены коды разделов 01-33, во 2 томе - разделов 35-97.
Используя указатели «Национальные стандарты», осуществить поиск стандарта по его наименованию.
Наименований стандартов по вариантам приведены в графе 3 таблицы 5.3, 5.4 (в зависимости от факультета).
Выполнение этого задания необходимо начинать с поиска страниц, на которых может находиться стандарт, по ключевому слову (области стандартизации, объекту стандартизации или аспекту стандартизации) в алфавитно-предметном указателе 3 тома. Затем, используя 1 и 2 тома, по найденным страницам и наименованию стандарта находится обозначение стандарта.
Таблица 4.2
1 Обозначение стандарта ГОСТ … ГОСТ …
2 Наименование стандарта
3 Индекс стандарта
4 Регистрационный номер стандарта
5 Номер межотраслевой системы стандартов
6 Аббревиатура межотраслевой системы стандартов
7 Способ применения международного стандарта
8 Код ОКС стандарта
9 Категория стандарта
10 Вид стандарта
11 Объект стандартизации
12 Область стандартизации
13 Сфера применения стандарта
14 Основные положения стандарта
15 Обязательные требования стандарта
16 Изменения, принятые к данному стандарту
17 Вывод: можно ли использовать в работе данный стандарт
Таблица 4.3 - Варианты заданий для студентов ИПР
Номер варианта Задания по вариантам
Задание № 2 Задание № 3
1 ГОСТ 13583.9 - 93 ГРАВИМИТРЫ НАЗЕМНЫЕ. Общие технические условия
2 ГОСТ 15934.17 - 80 КОНЦЕНТРАТ АПАТИТОВЫЙ. Технические условия