Раздел 3

ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ

Глава 3.1. Общие сведения о метрологии

Сущность и основные понятия метрологии

Метрология —это наука об измерениях, методах и средствах обес­печения их единства и способах достижения требуемой точности. Тер­мин «метрология» происходит от греческих слов «метро» — мера и «логос» — учение, то есть учение об измерениях. Современная метро­логия включает три составляющие: теоретическую (фундаменталь­ную), прикладную (практическую) и законодательную метрологию.

Содержанием основных понятий фундаментальной и практи­ческой метрологии являются:

а) общая теория измерений;

б) определение физических величин объектов (физических
систем, процессов и др.);

в) образование единиц физических величин и их систем;

г) методы и средства измерений физических величин;

д) методы определения точности измерений (теория погреш­
ностей измерений);

е) основы обеспечения единства измерений, единообразия
средств измерений (законодательная метрология);

ж) создание эталонов и образцовых средств измерений;

з) методы передачи размеров единиц от эталонов образцовым и
далее — рабочим средствам измерений.

Первоначально метрология занималась описанием различного рода мер (линейных, вместимости, массы, времени), а также монет, применявшихся в различных странах, и соотношений между ними.

Поворотным моментом в развитии метрологии стало заключе­ние в 1875 году Метрической конвенции и учреждение Междуна­родного бюро мер и весов (для хранения основных единиц физи­ческих величин и достижения международного единства мер).

Глава 3.1. Общие сведения о метрологии 151

Современная метрология опирается на физические экспери­менты высокой точности. Она использует достижения физики, хи­мии и других естественных наук, но вместе с тем устанавливает свои специфические законы и правила, позволяющие находить ко­личественные выражения свойств объектов материального мира.

Общая теория измерений окончательно еще не сложилась. В нее входят сведения и обобщения, полученные в результате анализа из­мерений и их элементов: физических величин, их единиц, средств и методов измерений, получаемых результатов измерений.

В метрологии, как и в физике, физическая величина трактуется как свойство физического объекта (системы), общее в качественном отношении многим объектам, но в количественном отношении — индивидуальное для каждого объекта, то есть как свойство, которое может быть для одного объекта в то или иное число раз больше или меньше, чем для другого (например, длина, масса, плотность, темпе­ратура, сила, скорость и др.). Каждый объект обладает определен­ной длиной, массой и т.д., для него понятие величины становится конкретным. Измерять можно только конкретные величины. Для то­го чтобы объективно оценивать физическую величину, необходимо выбрать единицу (для некоторых величин — шкалу).

Единица — это конкретная физическая величина, числовое значение которой по условию принято равным единице. Шкалой величин называется принятая по соглашению последовательность значений одноименных величин различного размера (например, температурная шкала, шкала твердости по Бринеллю и др.). С раз­витием науки человечество перешло от случайного выбора единиц отдельных величин к построению системы систем единиц. В мет­рологии в настоящее время рассматриваются теоретические ас­пекты связей между физическими величинами и принципы пос­троения систем единиц, а также конкретные системы единиц (со­вокупность основных и производных единиц физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами для задан­ной системы физических величин).

Для достижения единства измерений (независимо от времени, места и средств измерений) должна производиться правильная градуировка и периодическая проверка всех применяемых средств

152 Раздел 3 Организационно-методические основы метрологии

измерений. Для этого необходимб! эталоны единиц и пары образ­цовых средств измерений. Метрология изучает способы воспрои з-ведения единиц с помощью эталонов и пути повышения их точнос­ти, а также методы передачи размеров единиц (методы поверки). Одна из главных задач метрологии — обеспечение единства измерений физических величин — может быть решена при соблю­дении двух условий, которые можно назвать основополагающими:

• выражение результатов измерений в единых узаконенных
единицах;

• установление допустимых ошибок (погрешностей) резуль­
татов измерений и предметов, за которые они не должны выходить
при заданной вероятности.

Погрешностью называют отклонение результата измерений о i действительного (истинного) значения измеряемой величины При этом следует иметь в виду, что истинное значение физическом величины считается неизвестным и применяется в теоретических исследованиях, а действительное значение устанавливается экспе­риментальным путем в предположении, что результат экспери­мента (измерения) в максимальной степени приближается к истин­ному значению. Погрешности измерений приводятся обычно н технической документации на средства измерений или в норма­тивных документах.

Единство измерений не может быть обеспечено лишь совпаде­нием погрешностей. Требуется еще и достоверность измерений, которая говорит о том, что погрешность не выходит за пределы от­клонений, заданных в соответствии с поставленной целью измере­ний. Существует также понятие точности измерений, которое ха­рактеризует степень приближения погрешности измерений к ну­лю, то есть к истинному значению измеряемой величины.

Для нахождения погрешностей измерений широко использует­ся аппарат теории вероятностей и математической статистики, а иногда и другие разделы математики.

Обобщает все эти положения современное определение понятия «единство измерений» — состояние измерений, при котором их ре­зультаты выражены в указанных единицах, а погрешности известны с заданной вероятностью и не выходят за установленные пределы.

Глава 3.1 Общие сведения о метрологии 153

Мероприятия по реальному обеспечению единства измерений в большинстве стран мира устанавливаются законами и входят в функции законодательной метрологии. Для проведения в жизнь этих мероприятий организуются метрологические службы.

Законодательная метрология — это раздел метрологии, вклю­чающий комплексы взаимосвязанных и взаимообусловленных об­щих правил, а также другие вопросы, нуждающиеся в регламента­ции и контроле со стороны государства, направленные на обеспе­чение единства измерений и единообразия средств измерений. К области законодательной метрологии относятся испытания и ут­верждение типа средств измерений и их поверка, калибровка, сер­тификация средств измерений, государственный метрологический контроль и надзор за средствами измерений.

Метрологические правила и нормы законодательной метроло­гии гармонизованы с рекомендациями и документами соответ­ствующих международных организаций. Тем самым законода­тельная метрология способствует взаимопониманию в междуна­родном метрологическом сотрудничестве.