Т. Горбунова - Измерения, испытания и контроль. Методы и средства

– закрытие предприятий;

– мероприятия по охране труда;

– меры по утилизации отходов;

– выбраковка продукции;

– гуманитарные последствия, возникающие в результате техногенных аварий.

Вспомним, что измерение – совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины.

В широком смысле слово «величина» – понятие многовидовое. Свойства объектов измерений могут быть выражены с помощью:

– экономических величин (экономических показателей: стоимость товара и проч.);

– величин, характеризующих качество продукции (показателей качества, например, показателей состава и свойств);

– физических величин (свойств, присущих физическим объектам).

Физическая величина – это свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

Измерение – сложная система, включающая взаимодействие ряда структурных элементов. К ним относятся:

– измерительная задача;

– объект измерения;

– принцип измерения;

– метод измерения;

– средство измерения;

– условия измерения;

– субъект измерения;

– результат и погрешность измерения, а также ряд других характеристик качества измерений. Взаимосвязь важнейших элементов может быть представлена в виде структурной схемы (рис. 1).

Начальным элементом каждого измерения является его задача. Задача любого измерения заключается в определении количественного значения измеряемой величины (см. выше). Постановку задачи измерения осуществляет субъект измерения – человек, персонал, проводящий измерение. При постановке задачи:

– конкретизируется объект измерения;

– выделяется в нем измеряемая величина;

– задается требуемая погрешность измерения.

Объект измерения – это реальный ( физический ) объект, свойства которого характеризуются одной или несколькими величинами. Таким образом, он характеризуется набором свойств (физических свойств) и описывающих их величин (физических величин). Одна из этих величин (например, i-тая) является измеряемой величиной (ИВ i).

Измеряемая величина – это величина, подлежащая определению в соответствии с измерительной задачей. Пусть X – значение измеряемой величины (например, концентрация вещества). Информация о значении измеряемой величины – измерительная информация. Она содержится в измерительном сигнале.

Измерительный сигнал – это сигнал, содержащий количественную информацию об измеряемой величине. Он поступает на вход средства измерения (СИ).

Средство измерения (СИ) – это техническое средство, предназначенное для измерений.

В процессе взаимодействия средства измерения с объектом появляется измерительный сигнал – входной сигнал ( X ). При помощи СИ он преобразуется в выходной сигнал ( Y ). Если сигнал содержит информацию о химическом составе объекта (вещества, материала), то такой измерительный сигнал называют аналитическим сигналом.

Ри c унок 1 – Структурная схема процесса измерения: И – измерения; ОИ – объект измерения; МИ – метод измерения; ПИ – принцип измерения; СИ – средство измерения; ИС – измерительный сигнал: ИИ – измерительная информация; Св – физическое свойство; В – физическая величина; ИВ – измеряемая величина

Выходной сигнал имеет форму, удобную для непосредственного восприятия человеком (субъектом измерения) или для последующей обработки и передачи измерительной информации с целью получения результата измерения и оценки его погрешности.

Для обработки измерительной информации, которую получают в виде измерительных функций Y = f (X) , необходимо установить соответствие между размерами двух величин:

– преобразуемой (входной) величины (X) и

– преобразованной при помощи средства измерения (выходной) ( Y) .

Выбор СИ осуществляет субъект измерения. Он же проводит выбор принципа и метода измерения.

В ГОСТ Р ИСО 5725:

Метод измерений (measurement method) – совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов с известной точностью. Это адекватно понятию «методика измерений» по ФЗ «Об обеспечении единства измерений» (см. ниже) и понятию «методика измерений» по ГОСТ Р 8.563-2009, что не представляется вполне корректным.

Понятие «метод измерения» включает совокупность приемов использования определенных принципов и средств измерений.

Принцип измерений – физические и проч. явления и зависимости ( закономерности ), используя которые получают информацию о значениях величины.

Иначе говоря, принцип измерений – физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерений.

Принцип выражает энергетические взаимодействия, которым следует подвергнуть объект, чтобы получить измерительную информацию. Например, измерение массы вещества при помощи взвешивания с использованием силы тяжести, пропорциональной массе; измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта и т.д.

Правила применения метода излагаются в виде методики.

Методика ( метод ) измерений – совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными показателями точности (ФЗ «Об обеспечении единства измерений»). Таким образом, в ФЗ устанавливается тождественность понятий «метод» и «методика», что не представляется безупречным.

В документе, регламентирующем методику измерений, указывают:

– наименование методики измерений;

– назначение методики измерений;

– область применения;

– условия выполнения измерений;

– метод (методы) измерений;

– допускаемая (или приписанная) неопределенность измерений или норма погрешности и (или) приписанные характеристики погрешности измерений;

– применяемые средства измерений, стандартные образцы, их метрологические характеристики;

– опереции при подготовке к выполнению измерений;

– опереции при выполнении измерений;

– операции обработки результатов измерений;

– требования к оформлению результатов измерений;

– процедуры и периодичность контроля точности получаемых результатов измерений;

– требования к квалификации операторов;

– требования к обеспечению безопасности выполняемых работ;

– требования к обеспечению экологической безопасности и др. Методика измерений представляет собой техническую основу методики испытаний и контроля в части применения измерительной техники для определения значений параметра, характеризующих состояние контролируемой продукции.