Точность измерения. Основное понятие. Критерии выбора точности измерений. Классы точности средств измерений. Приведите конкретные примеры средств измерений разных классов точности, с которым вы работали

Точность – свойство измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям как систематическим, так и случайным.

Два фундаментальных понятия метрологии — понятие самой метрологии и понятие «измерение» были определены в ответе на вопрос 29. Приведем ряд других важнейших понятий метрологии.

Мера — это средство измерения (СИ), предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера: гири, концевые меры длины, нормальные элементы (меры ЭДС).

Для характеристики качества измерений устанавливают такие свойства измерений, как точность, сходимость и воспроизводимость измерений.

Наиболее широко в практике измерений используется главное свойство — точность измерений. Точность измерений СИ определяется их погрешностью.

Погрешность — это разность между показаниями СИ и истинным (действительным) значением измеряемой физической величины:

Погрешность указывает границы неопределенности значения измеряемой физической величины. Она характеризует точность результатов измерений, проводимых данным средством.

Погрешность не следует путать с ошибкой измерений, связанной с субъективными обстоятельствами. Погрешности измерений обычно приводятся в технической документации на СИ или в нормативных документах.

Точность — свойство измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям как систематическим, так и случайным.

1 Систематическая погрешность — постоянная погрешность результата измерения, связанная, например, с ошибкой в градуировке шкалы. Случайная погрешность неизбежна и неустранима. Ее влияние может быть изменено обработкой результатов измерений способами, основанными на положениях теории вероятности и математической статистики.

«Точность» и «погрешность» — понятия, во многом близкие друг другу.

Правильность — свойство измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в их результатах. Результаты измерений правильны, когда они не искажены систематическими погрешностями.

Сходимость — свойство измерений, отражающее близость друг другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях, одним и тем же СИ, одним и тем же оператором. Для методик выполнения измерений — это одна из важнейших характеристик.

Воспроизводимость — свойство измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях — в различное время, в разных местах, разными методами и средствами измерений. В процедурах испытаний продукции воспроизводимость, как и сходимость, также является важнейшей характеристикой.

Эталон единицы величины — средство измерения, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее другим средствам измерений данной величины.

Все приведенные выше понятия обобщает современное понятие — единство измерений, которое характеризует состояние измерений, когда их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности известны с заданной вероятностью и не выходят за установленные пределы.

Приведем еще два понятия, оговоренные Законом РФ «Об обеспечении единства измерений», необходимые для дальнейшего изложения основ метрологического обеспечения сертификации. Это понятия метрологической службы и поверки средства измерений.

Метрологическая служба — совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений, иначе говоря, организация, отдельное предприятие или отдельное структурное подразделение, на которое возложена ответственность за обеспечение единства измерений.

Это могут быть государственная метрологическая служба, метрологические службы федеральных органов управления РФ и метрологические службы юридических лиц.

Поверка средства измерений (не путать со словом «проверка»)—совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами или организациями) с целью определения и подтверждения соответствия СИ установленным техническим требованиям.

Известны несколько определений фундаментального понятия метрологии «измерение» (одно из них приводилось в ответе на вопрос 29), каждое из которых описывает какую-нибудь характерную особенность этого сложного процесса. В соответствии с ГОСТ 16263—70 «Метрология. Термины и определения» измерение—это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Данное определение отражает цель измерения, а также исключает возможность использования этого понятия вне связи с физическим экспериментом и измерительной техникой. Здесь под физическим экспериментом понимают количественное сравнение двух однородных величин, одна из которых принята за единицу, что увязывает измерения с размерами единиц, воспроизводимых эталонами.

В зависимости от степени приближения результата измерения к объективности различают истинное, действительное и измеренное значения физической величины.

Истинное значение физической величины — это значение, идеально отражающее в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Из-за несовершенства средств и методов измерений истинные значения величин практически получить нельзя. Их можно представить только теоретически.

Действительное значение физической величины — это значение, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Измеренное значение физической величины — это значение, полученное при измерении с применением конкретных метот дов и средств измерений.

Измерения в зависимости от способа получения числового значения измеряемой величины бывают прямые и косвенные.

Прямые измерения — это когда искомые значения величин находят непосредственно из опытных данных, например, измерение диаметра штангенциркулем, температуры — термометром, и т. п.

Косвенные измерения — когда искомое значение величины находят на основании известной зависимости между нею и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, например, площадь прямоугольника определяют по результатам измерения и перемножения сторон, плотность твердого тела — по результатам измерения и последующего деления его массы на объем, и т. д.

Наибольшее распространение в практической деятельности получили прямые измерения, так как они просты и могут быстро выполняться, а косвенные применяют тогда, когда нет возможности получить значение величины непосредственно из опытных данных.

Значение измерений велико. С помощью измерений получают информацию о состоянии производственных, экономических и социальных процессов. Измерения являются основным источником информации о соответствии продукции и услуг требованиям нормативной документации при проведении сертификации. Только достоверность и точность измерительной информации обеспечивают правильность принятия решений о качестве продукции на всех уровнях управления, при испытаниях изделий, в научных экспериментах и т. д.

Специальное техническое средство, хранящее единицу величины, позволяющую сопоставить измеряемую величину с ее единицей, называют средством измерения (СИ).

Методы измерения определяются видом измеряемых величин, их размерами, требуемой точностью результата, требуемой быстротой процесса измерения и прочими данными.

Существует множество методов измерения, и по мере развития науки и техники число их все увеличивается.

По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения разделены на три основных вида: прямые, косвенные и совокупные.

Прямыми называются измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (например, измерение массы на циферблатных или равноплечных весах, температуры — термометром, длины — с помощью линейных мер).

Косвенными называются измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям (например, плотности однородного тела по его массе и геометрическим размерам; определение электрического сопротивления по результатам измерения падения напряжения и силы тока).

Совокупными называются измерения, при которых одновременно измеряют несколько одноименных величин, а искомое значение величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин (например, измерения, при которых массы отдельных гирь набора устанавливают по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь).

Под единством измерений понимают характеристику качества измерений, суть которого заключается в том, что результаты измерений выражаются в указанных единицах, чьи размеры в установленных пределах равны размерам воспроизводимых величин, а погрешности результатов измерений известны с заданной вероятностью и не выходят за требуемые пределы,

Единство измерений достигается путем точного воспроизведения и хранения в специализированных организациях установленных единиц физических величин и передачи их размеров применяемым на практике СИ. Воспроизведение единицы физической величины осуществляется в результате операций по материализации единицы физической величины с помощью государственного эталона. Различают воспроизведение основной и производной единицы.

Воспроизведение основной единицы осуществляется путем создания фиксированной по размеру физической величины в соответствии с определением единицы. Оно воспроизводится с помощью государственных первичных эталонов.

Погрешностью измерения называют отклонение результата измерения от истинного (идеального) значения измеряемой величины. Поскольку истинное значение величины неизвестно, то в метрологических работах вместо истинного значения используют действительное, за которое принимают обычно показание эталонов.

По форме числового выражения погрешности измерений подразделяются на абсолютные и относительные. Например, вагон массой 50 т измерен с абсолютной погрешностью ± 50 кг, а относительная погрешность составляет ±0,1%.

По источникам возникновения погрешности подразделяют на инструментальные (обусловлены свойствами средств измерений), методические (возникают вследствие несовершенства принятого метода измерений, допущений и упрощений при использовании эмпирических зависимостей и др.) и субъективные (погрешности оператора).

По характеру проявления погрешности измерений подразделяют на систематические и случайные.

Систематическая погрешность остается постоянной или изменяется по определенному закону при повторных измерениях одной и той же величины. По характеру изменения во времени систематические погрешности подразделяют на постоянные и временные. Случайная погрешность изменяется случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. В отличие от систематической ее нельзя исключить из результатов измерений, однако ее значение может быть уменьшено в результате специальных способов обработки результатов измерений.

Наибольшее распространение получили метрологические свойства, связанные с абсолютными и относительными погрешностями.

Средство измерения (СИ) — это техническое средство (или комплекс технических средств), предназначенное для измерения, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и (или) хранящие единицу физической величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Под понятием «средство измерений» подразумеваются разнообразные устройства, которые реализуют одну из двух следующих функций:

  • воспроизводит величину заданного (известного) размера (например, гиря — заданную массу);
  • вырабатывает сигнал (показание), несущий информацию о значении измеряемой величины. Показания СИ могут либо непосредственно восприниматься органами чувств человека (стрелочный прибор), либо они являются недоступными восприятию человеком и используются для
    преобразования другими СИ. В этом случае СИ должны содержать устройства, которые выполняют эти элементарные операции.

    Устройства, осуществляющие элементарные операции (модули, блоки), называются элементарными средствами измерений. В их число входят измерительные преобразователи, меры и устройства сравнения (компараторы).

    Измерительный преобразователь — устройство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину, или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, индикации или передачи.

    Мера – это средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.

    Компараторы — технические средства, дающие возможность выполнять сравнения выходных сигналов мер однородных величин или же показаний измерительных приборов.

    СИ могут работать в статическом и динамическом режимах. Статический режим работы СИ, при котором изменением измеряемой величины за время, при котором для проведения одного измерения можно пренебречь. В динамическом режиме такое пренебрежение недопустимо, поскольку указанное изменение превышает допустимую погрешность.


    Метрологические характеристики средств измерений — это характеристики свойств, оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений. Информация о назначении метрологических характеристиках приведена в документации на средства измерений (в ГОСТ, в ТУ, в паспорте). Метрологические характеристики, установленные нормативными документами, называют нормируемыми.

    При установлении совокупности нормируемых метрологических характеристик для средств измерений конкретного вида необходимо использовать номенклатуру характеристик, регламентированных государственным стандартом ГОСТ 8.009—84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений». В этом стандарте приведены рекомендации по выбору метрологических характеристик для различных видов СИ и критерий рациональности основных составляющих погрешности. Положения ГОСТ 8.009—84 гармонизированы с международными рекомендациями.

    Все метрологические свойства (характеристики) можно разделить на две группы:

  • свойства, определяющие область применения СИ;
  • свойства, определяющие качество измерения.

    Основными метрологическими характеристиками, определяющими свойства первой группы, являются диапазон измерений и порог чувствительности.

    Диапазон измерений — область значений величины, в пределах которых нормированы допускаемые пределы погрешности. Значение величины, ограничивающее диапазон измерений снизу или сверху (слева и справа), называют соответственно нижним или верхним пределом измерений.

    Порог чувствительности — наименьшее изменение измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение выходного сигнала.

    К метрологическим свойствам второй группы относятся три главных свойства, определяющих качество измерений; точность, сходимость и воспроизводимость измерений.

    В практике применения средств измерений широко используется такая характеристика, как класс точности.

    Класс точности СИ — обобщенная характеристика, выражаемая пределами допускаемых погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Классы точности конкретного типа СИ устанавливают в нормативных документах. При этом для каждого класса точности определяют конкретные требования к метрологическим характеристикам, в совокупности отражающим уровень точности СИ данного класса. Класс точности позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность измерений этого класса. Это необходимо знать при выборе СИ в зависимости от заданной точности будущих измерений.

    Требования к назначению, применению и обозначению классов точности регламентированы в ГОСТ 8.401—80 «ГСИ. Классы точности средств измерений. Основные положения». Этот стандарт гармонизирован с международными рекомендациями.

     

     

    Вопрос 2

     

    Охарактеризуем систему обязательной сертификации воды питьевой «Кристально чистая вода» в бутылях 19 л.

    1. Обязательная сертификация – система сертификации ГОСТ Р

    2. Вода питьевая

    3. СанПиН 2.1.4.1116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества»

    4. Орган сертификации – Федеральное государственное учреждение Министерство здравоохранения Российской Федерации Центр Госсанэпиднадзора в Краснодарском крае – Орган по сертификации продукции и услуг ЗАО «Кубанский центр сертификации и экспертизы «Кубань-Тест» POCC RU.0001.10АЯ24.

    5. схема 3 а – анализ состояния производства, сипытания образцов, взятых у изготовителя, схема 5 – сертификация производсвта, испытания образцов, взятых у изготовителя.

    6. Безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении определяется ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям, представленным в таблице 1.

    Таблица 1

    Нормативы питьевой воды по микробиологическим и паразитологическим показателям

    Показатели 

    Единицы измерения 

    Нормативы 

    Термотолерантные колиформные бактерии

    Число бактерий в 100 мл 1)

    Отсутствие 

    Общие колиформные бактерии  

    Число бактерий в 100 мл 1)

    Отсутствие 

    Общее микробное число  

    Число образующих колонии бактерий в 1мл

    Не более 50 

    Колифаги  

    Число бляшкообразующих единиц (БОЕ) в 100 мл

    Отсутствие 

    Споры сульфитредуцирующих клостридий

    Число спор в 20 мл 

    Отсутствие 

    Цисты лямблий  

    Число цист в 50 л 

    Отсутствие 

     

    При исследовании микробиологических показателей качества питьевой воды в каждой пробе проводится определение термотолерантных колиформных бактерий, общих колиформных бактерий, общего микробного числа и колифагов. Обобщенным показателям и содержанию вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах на территории Российской Федерации, а также веществ антропогенного происхождения, получивших глобальное распространение (таблица 2).

    Таблица 2

    Показатели вредных веществ

    Показатели 

    Единицы измерения 

    Нормативы (предельно допустимые концентрации (ПДК), не более

    Показатель вредности 1)

    Класс опасности 

    Обобщенные показатели 

    Водородный показатель, 

    единицы рН 

    в пределах 6  9 

       

    Общая минерализация (сухой остаток) 

    мг/л 

    1000 (1500) 2)

       

    Жесткость общая 

    ммоль/л 

    7,0 (10) 2)

       

    Окисляемость перманганатная

    мг/л 

    5,0 

       

    Нефтепродукты, суммарно

    мг/л 

    0,1 

       

    Поверхностно-активные вещества (ПАВ), анионоактивные

    мг/л 

    0,5 

       

    Фенольный индекс 

    мг/л 

    0,25 

       

    Неорганические вещества 

    Алюминий (Аl3+)

    мг/л 

    0,5 

    с.-т. 

    2 

    Барий (Ва2+)

    -«- 

    0,1 

    -«- 

    2 

    Бериллий (Ве2+)

    -«- 

    0,0002 

    -«- 

    1 

    Бор (В, суммарно) 

    -«- 

    0,5 

    -«- 

    2 

    Железо (Fе, суммарно) 

    -«- 

    0,3 (1,0) 2) орг.

    3 

     

    Кадмий (Сd, суммарно) 

    -«- 

    0,001 

    с.-т. 

    2 

    Марганец (Мn, суммарно)

    -«- 

    0,1 (0,5) 2)

    орг. 

    3 

    Медь (Сu, суммарно) 

    -«- 

    1,0 

    -«- 

    3 

    Молибден (Мo, суммарно)

    -«- 

    0,25 

    с.-т. 

    2 

     

    Продолжение таблицы 2

    Показатели 

    Единицы измерения 

    Нормативы (предельно допустимые концентрации (ПДК), не более

    Показатель вредности 1)

    Класс опасности 

    Неорганические вещества 

    Мышьяк (Аs, суммарно) 

    -«- 

    0,05 

    с.-т. 

    2 

    Никель (Ni, суммарно) 

    мг/л 

    0,1 

    с.-т. 

    3 

    Нитраты (по NО3)

    -«- 

    45 

    орг. 

    3 

    Ртуть (Нg, суммарно) 

    -«- 

    0,0005 

    с.-т. 

    1 

    Свинец (Рb, суммарно) 

    -«- 

    0,03 

    -«- 

    2 

    Селен (Sе, суммарно) 

    -«- 

    0,01 

    -«- 

    2 

    Стронций (Sr2+)

    -«- 

    7,0 

    -«- 

    2 

    Сульфаты (SO42)

    -«- 

    500 

    орг. 

    4 

    Фториды (F)

           

    для климатических районов 

    — I и II 

    -«- 

    1,5 

    с.-т. 

    2 

    — III 

    -«- 

    1,2 

    -«- 

    2 

    Хлориды (Сl)

    -«- 

    350 

    орг. 

    4 

    Хром (Сr6+)

    -«- 

    0,05 

    с.-т. 

    3 

    Цианиды (CN)

    -«- 

    0,035 

    -«- 

    2 

    Цинк (Zn2+)

    -«- 

    5,0 

    орг. 

    3 

    Органические вещества 

    -ГХЦГ (линдан) 

    -«- 

    0,002 3)

    с.-т. 

    1 

    ДДТ (сумма изомеров) 

    -«- 

    0,002 3)

    -«- 

    2 

    2,4-Д 

    -«- 

    0,03 3)

    -«- 

    2 

    Примечания:

    1) Лимитирующий признак вредности вещества, по которому установлен норматив: «с.-т.» ¾ санитарно-токсикологический, «орг.» ¾ органолептический.

    2) Величина, указанная в скобках, может быть установлена по постановлению главного государственного санитарного врача по соответствующей территории для конкретной системы водоснабжения на основании оценки санитарно-эпидемиологической обстановки в населенном пункте и применяемой технологии водоподготовки.

    3) Нормативы приняты в соответствии с рекомендациями ВОЗ.

     

    7. место маркировки Знаком соответствия – наносится на этикетку и товарносопроводительная документация..

     

    Вопрос 3

     

    В организации ООО «Дормес» при приемке товара соблюдаются следующие правила: ответственный сотрудник склада должен проверить товар на предмет качества и сроков годности, взвесить или пересчитать товар и проверить сопроводительные документы. Обязательные сопроводительные документы – это накладная, счет и счет-фактура. Если товары подлежат обязательной сертификации, то необходимо также наличие сертификата соответствия и приложений с перечнем конкретной продукции, на которую распространяется действие сертификата. Предварительно со всеми поставщиками заключается договор о поставках товара, в котором оговариваются общие и специальные условия сотрудничества.

    Сертификат соответствия на свежую свеклу, соответствующий требованиям ГОСТ Р 51811-2001 п.п.5.2., 5.3., 5.5., 6.7. По указанным пунктам нормативного документа диаметр свеклы должен быть не менее 9 см. В действительности же диаметр свеклы был намного меньше. При приемке был обнаружен этот факт нарушения. Ответственный представитель отдела закупок отказался от приемки доставленного товара, был составлен акт о фактах нарушения поставки и отправлено письменное уведомление поставщику об отказе в приемке некачественного товара. Согласно заключенному договору товар был заменен в кратчайшие сроки и был выставлен штраф за каждый день просрочки. Результатом этого инцидента стало то, что к поставщику стали относиться более внимательно и производить проверку всех поступающих от него товаров с особой тщательностью. Фактически, поставщик утратил доверие покупателя, а это очень непросто восстановить.

    Сертификат соответствия на вино виноградное, соответствующий требованиям ГОСТ Р 51074-97 п.4.16; СанПиН 2.3.2. 1078-01; ГОСТ 7208-93 п.п. 2.2.6-2.2.8, 2.4.1, 2.4.2; р.р. 3.4. Согласно приложению к сертификату соответствия и конкретно справке к ГТД 10118040/140503/0003310/8 розлив вина должен был быть произведен в емкости по 0.75 литра. При приемке товара обнаружилось, что общий литраж поставленной продукции соответствует предварительному заказу, но емкость каждой бутылки составляет 0.5 литра, вместо 0.75 литра. Таким образом, сертификат соответствия и приложения не могут быть действительными, ведь они выпущены на другой вид продукции. Учитывая также, что вино-водочные изделия подлежат обязательной сертификации и акцизу, а также учитывая большое количество случаев подделки вино-водочных изделий, было решено не принимать товар на склад. Для этого была создана рабочая комиссия, в которую вошли административный директор, представить склада и представитель службы ресторанов. Комиссией был составлен акт о несоответствии поставленной продукции сопроводительным документам, который был отправлен поставщику-импортеру. Помимо этого, предполагая опасность нанесения вреда здоровью покупателей, был составлено информационное письмо с приложением акта для местного отделения Санитарно-эпидемиологической службы.

    Сертификат соответствия на пиво, отвечающий требованиям следующих нормативных документов: ГОСТ Р 51174-98 п.4-7; ГОСТ Р 51074-97 р.3, р.4 п.4.17.5, СанПиН 2.3.2.1078-01. Согласно ТУ 9184-023-01824944-2002 поставляемое пиво «не должно иметь осадка… мутного осадка, в виде хлопьев, крупиц или частиц…», которые явно присутствовали в поставленном товаре. Пиво не было просроченным и осадок появился, видимо, вследствие неправильного хранения. Был составлен акт по факту обнаружения некачественного товара и отправлены рекламационные письма поставщику-дилеру и заводу-изготовителю. Известно, что изготовитель затем создал комиссию для проверки причин несоответствия товара ТУ и предпринял проверку условий хранения продукции на складе дилера. А организация ООО «ДОрмес», как покупатель, получила письма с разъяснениями произошедшей ситуация. Завод отказался от работы с дилером, у которого были обнаружены несоответствующие условия хранения товара.

    Список литературы

     

  1. Басков М.И. Основы стандартизации, метрологии, сертификации. М., 2006.
  2. Кураков Л.П. Метрология. Стандартизация. Сертификация. М., 1997.
  3. Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология. М., 2005.

Комментирование закрыто.

Вверх страницы
Statistical data collected by Statpress SEOlution (blogcraft).
->