В чём заключается Единство измерений? Что такое качество измерений?

Одна из главных задач метрологии – обеспечение единства измерений.

При проведении измерений необходимо обеспечить их единство. Под единством измерений понимается характеристика качества измерений, заключающаяся в том, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам воспроизведённых величин, а погрешности результатов измерений известны с заданной доверительной вероятностью и не выходят за установленные пределы.

Понятие "единство измерений" довольно ёмкое. Оно охватывает важнейшие задачи метрологии: унификацию единиц физических величин, разработку систем воспроизведения величин и передачи их размеров рабочим средствам измерений с установленной точностью и ряд других вопросов. Единство должно обеспечиваться при любой точности, необходимой науке и технике .

На государственном уровне деятельность по обеспечению единства измерений регламентируется стандартами, государственной системой, обеспечением единства измерений ГСИ.

Согласно Закону РФ "Об обеспечении единства измерений" единство измерений– состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в РФ единицах величин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы.

На достижение и поддержание на должном уровне единства измерений направлена деятельность государственных и ведомственных метрологических служб, проводимая в соответствии с установленными правилами, требованиями и нормами. На государственном уровне деятельность по обеспечению единства измерений регламентируется стандартами. Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) или нормативными документами органов метрологической службы.

Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все существующие средства измерений одной и той же величины. Это достигается путём точного воспроизведения и хранения в специализированных учреждениях установленных единиц физических величин и передачи их размеров применяемым средствам измерений.

Правовой основой обеспечения единства измерений служит законодательная метрология, которая представляет собой свод государственных актов и нормативно-технических документов различного уровня, регламентирующих метрологические правила, требования и нормы.

Единство измерений может быть обеспечено при соблюдении двух условий, которые можно назвать основополагающими:

− выражение результатов измерений в допущенных к применению в Российской Федерации единицах величин;

− установление допустимых ошибок (погрешностей) результатов измерений и пределов, за которые они не должны выходить

Погрешностью называют отклонение результата измерений от действительного (истинного) значения измеряемой величины. Следует иметь в виду, что истинное значение физической величины считается неизвестным и применяется в теоретических исследованиях; действительное значение физической величины устанавливается экспериментально в предположении, что результат измерения максимально приближается к истинному значению.

Качество измерений характеризует совокупность свойств средств измерений, обеспечивающих получение в установленный срок результатов измерений с требуемой точностью, достоверностью, правильностью, сходимостью, воспроизводимостью.

Точность измерений – характеристика качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения.

Достоверность измерений определяется степенью доверия к результату измерения и характеризуется вероятностью того, что истинное значение измеряемой величины находится в указанных пределах. Данная вероятность называется доверительной.

Правильность измерений – характеристика измерений, отражающая близость к нулю систематических погрешностей результатов измерений.

Сходимость результата измерений – характеристика качества измерений, отражающая близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполняемых повторно одними и теми же методами и средствами измерений и в одних и тех же условиях. Сходимость отражает влияние случайных погрешностей на результат измерения.

Воспроизводимость результатов измерений – характеристика качества измерений, отражающая близость друг к другурезультатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами и средствами измерений, разными операторами, но приведённых к одним и тем же условиям.

Дополнительно:

ГСИ- это комплекс установленных стандартами взаимоувязанных правил, положений, требований и норм, определяющих организацию и методику проведения работ по оценке и обеспечению точности измерений.

Технической основой ГСИ является:

§ Система(совокупность) государственных эталонов единиц и шкал физических величин – эталонная база страны

§ Система передачи размеров единиц и шкал физических величин от эталонов ко всем СИ с помощью эталонов и других средств проверки.

§ Система разработки, постановки на производство и выпуска в обращение рабочих СИ, обеспечивающих исследования, разработки, определение с требуемой точностью характеристик продукции, технологических процессов и других объектов.

§ Система государственных испытаний СИ(утверждение типа СИ), предназначенных для серийного или массоого производства и ввоза из-за границы партиями.

§ Система государственной и ведомственной метрологической аттестации, поверки и калибровки СИ

§ Система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов

§ Система стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов.

Различают воспроизведение единиц:

- децентрализованное ( единицы воспроизводятся там, где выполняются измерения (м^2)

- централизованное ( информация о единицах передается с места их централизованного хранения и воспроизведения. Оно осуществляется с помощью специальных технических средств, называемых эталонами.Основные единицы воспроизводятся только централизованно.

Эталон единицы величины – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины( или кратных или дольных значений величины) с целью передачи её размера другим средствам измерений данной величины. От эталона единица величины передается разрядным эталонам, а от них – рабочим средствам измерений.

Средства измерений (СИ) можно разделить на эталоны и рабочие средства измерений.

Рабочие средства измерений применяют для определения параметров (характеристик) технических устройств, технологических процессов, окружающей среды и т.д. Воспроизведение, хранение и передача размеров единиц осуществляются с помощью первичных, вторичных и рабочих эталонов. Рабочие эталоны раньше назывались образцовыми средствами измерений. Высшим звеном в метрологической цепи передачи размеров единиц измерений являются эталоны.

Эталон – это высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения и хранения единицы физической величины (ФВ) с целью передачи её размера другим средствам измерений.

От эталона единица величины передаётся разрядным эталонам, а от них – рабочим средствам измерений.

Эталон должен обладать тремя существенными признаками: неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.

ü Неизменность – свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимости единицы ФВ в течение длительного интервала времени.

ü Воспроизводимость – возможность воспроизведения единицы ФВ с наименьшей погрешностью для достигнутого уровня развития техники измерений.

ü Сличаемость – возможность обеспечения сличения с эталоном других средств измерений, нижестоящих по поверочной схеме, с наибольшей точностью для достигнутого уровня развития техники измерений.

В определение эталона входят понятия: воспроизведение, хранение, передача.

Воспроизведение единицы ФВ – совокупность операций по материализации единицы ФВ с помощью государственного первичного эталона. Различают воспроизведение основных и производных единиц.

Передача размера единиц – приведение размера единицы ФВ, хранимой поверяемым СИ, к размеру единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном, осуществляемое при их поверке (калибровке). Размер единицы передается "сверху вниз".

Хранение единиц – совокупность операций, обеспечивающих неизменность во времени размера единицы, присущего данному СИ.

Различают следующие виды эталонов:

Первичный эталон – эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений. Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным. Государственный первичный эталон – государственный эталон единицы ФВ, обеспечивающий воспроизведение, хранение и передачу единицы ФВ с наивысшей в РФ точностью, утверждаемый в этом качестве в установленном порядке и применяемый в качестве исходного на территории РФ [2].

Международные первичные эталоны принимаются по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ними размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами.

Первичному эталону соподчинены вторичные и рабочие эталоны.

Вторичные эталоны получают размер единицы путём сличения с первичными эталонами рассматриваемой единицы.

Рабочие эталоны воспринимают размер единицы от вторичных эталонов и, в свою очередь, служат для передачи размера менее точному рабочему эталону и рабочим средствам измерений. Рабочие эталоны подразделяют на разряды (1-й, 2-й, 3-й, ...).

Эталоны сравнения – эталоны, применяемые для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом.

Эталоны в обычных измерениях не используются.