1.16.3 Равномерный закон распределения вероятностей погрешности
|
|
|
|
|
Вероятность того, что случайная погрешность результатов измерений Δ находится в симметричном интервале (-Δг, Δг), определяют с помощью формулы
P(-Δг < Δ < Δг) = Δг/ Δm
Для равномерного закона распределения погрешностей, симметричного относительно центра Δ = 0, расчет СКО случайной погрешности для распределения плотности вероятности р (Δ) =1/(2Δm) выполняют по формуле
|
|
|
|
|
| -Δm -Δг 0 -Δг Δm Δ Треугольный закон распределения |
Для треугольногозакона вероятность того, что погрешность расположена в интервале (-Δг, Δг), находят по формуле
Заштрихованная область на рисунке численно равна вероятности. СКО σ можно определить по формуле
Закон распределения погрешностей при числе измерений n ≤ 20 (закон Стьюдента) представлен на рисунке 7 и таблицей 7.
1.16.5 Закон распределения Стьюдента
|
где 
среднее арифметическое значение n измерений величины
выступающее в качестве истинного значения;
Рисунок 7 - Графики и формулы закона распределения Стьюдента
Графики распределения Стьюдента p(tx) для различных n и нормированного нормального распределения pн(tx) при t = tx (дифференциальная функция).
При n → ∞ среднее арифметическое становится математическим ожиданием, причем оно становится самостоятельной, несмещенной и эффективной оценкой истинного значения (среднего или математического ожидания).
Таблица 7- Значения коэффициента Стьюдента t
| Число степеней свободы k = n - 1 | Доверительная вероятность Р | ||
| 0,90 | 0,95 | 0,99 | |
| 6,31 | 12,71 | 63,66 | |
| 2,92 | 4,30 | 9,92 | |
| 2,35 | 3,18 | 5,84 | |
| 2,13 | 2,78 | 4,60 | |
| 2,02 | 2,57 | 4,03 | |
| 1,94 | 2,45 | 3,71 | |
| 1,89 | 2,36 | 3,50 | |
| 1,86 | 2,31 | 3,36 | |
| 1,83 | 2,26 | 3,25 | |
| 1,81 | 2,23 | 3,17 | |
| 1,80 | 2,20 | 3,11 | |
| 1,78 | 2,18 | 3,05 | |
| 1,77 | 2,16 | 3,01 | |
| 1,76 | 2,14 | 2,98 |
1.17 Законодательная и нормативная база обеспечения единства измерений
1.17.1 Нормативно – правовая база метрологии:
- конституционная норма по вопросам метрологии;
- законы об обеспечении единства измерений и о техническом регулировании;
- постановления Правительства РФ по отдельным вопросам (направлениям) метрологической деятельности;
- ГОСТ Р 8.000–2000 «Государственная система обеспечения единства измерений».
- нормативные документы Росстандарта: технические регламенты (ТР), стандарты (ГОСТ), руководящие документы (РД), методические инструкции (МИ), правила (ПР), рекомендации (Р), в том числе межгосударственные (РМГ);
- рекомендации государственных научных метрологических центров Росстандарта.
Конституционная норма устанавливает, что в федеральном ведении находятся
стандарты, эталоны, метрическая система и исчисление времени, и закрепляет централизованное управление основными вопросами законодательной метрологии: единицы ФВ, эталон и связанные с ними другие метрологические основы. В развитие этой конституционной нормы был принят закон об обеспечении единства измерений, детализирующий основы метрологической деятельности.
Основные позиции закона РФ «Об обеспечении единства измерений» от 26.06.2008 № 102 – ФЗ.
Цели метрологии:
а) обеспечение единства измерений;
б) защита прав и законных интересов граждан, общества и государства от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений;
в) обеспечение потребности граждан, общества и государства в получении объективных, достоверных и сопоставимых результатов измерений, используемых в целях защиты жизни и здоровья граждан, охраны окружающей среды, животного и растительного мира, обеспечения обороны и безопасности государства, в том числе экономической безопасности;
г) содействие развитию экономики и научно – техническому прогрессу.
Закон регулирует отношения, возникающие при выполнении измерений, установлении и соблюдении требованиям к измерениям, единицам величин, эталонам единиц величин, стандартным образцам (СО), СИ, методик (методов) измерений. Закон регулирует также отношения при осуществлении деятельности по обеспечении единства измерений, предусмотренной законодательством РФ об обеспечении единства измерений, в том числе при выполнении работ и оказании услуг по обеспечению единства измерений.
1.17.3 Сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений распространяются на измерения, к которым в целях, предусмотренных пунктами а) – г), установлены обязательные требования в части промышленной деятельности:
- при осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды;
- при выполнении работ по обеспечению безопасных условий и охраны труда;
- при осуществлении производственного контроля над соблюдением установленных законодательством РФ требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта;
- при осуществлении торговли и товарообменных операций, выполнении работ при расфасовке товаров;
- при осуществлении геодезической и картографической деятельности;
- при выполнении работ по оценке соответствия промышленной продукции обязательным требованиям, установленным законодательством РФ;
- при осуществлении мероприятий государственного контроля (надзора);
- при измерениях, предусмотренных законодательством РФ о техническом регулировании.
Сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений распространяется также на единицы величин, эталоны единиц величин, стандартные образцы и СИ, к которым установлены обязательные требования.
1.17.4 Форма государственного регулирования в области обеспечения единства измерений:
- утверждение типа стандартного образца (СО) или типа СИ;
- поверка СИ;
- метрологическая экспертиза;
- государственный метрологический надзор;
- аттестация методик и методов измерений;
- аккредитация юридических лиц и индивидуальных предпринимателей на выполнение работ и (или) оказания услуг в области обеспечения единства измерений.
В областях, где надзор и контроль не распространяются, используются правила и положения, введенные Российской системой калибровки.
1.18 Виды метрологической деятельности
1.18.1 В зависимости от цели различают три составляющие метрологической деятельности:
- теоретическая (фундаментальная) метрология, задачами которой являются разработка фундаментальных основ этой науки (изучение проблем измерений в целом, а также образующих измерения элементов: средства измерений (СИ), физические величины (ФВ) и их единицы, методы и методики измерений, результаты и погрешности измерений);
- законодательная метрология, задачами которой является установление обязательных технических и юридических требований по применению единиц ФВ, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений в интересах общества.
Гармонизация установленных правил и норм с рекомендациями и документами международных организаций с целью развития международных экономических и торговых связей и содействия взаимопонимания в международном метрологическом сотрудничестве;
- прикладная (практическая) метрология, задачами которой являются вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии [метрологическое обеспечение (МО) юридических и физических лиц].
1.18.2 Метрологическое обеспечение – установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.
Задачи и функции МО подразделений предприятия:
- анализ состояния МО на предприятии;
- планирование МО;
- разработка и внедрение методик выполнения измерений (МВИ);
- аттестация МВИ;
- установление номенклатуры СИ и поверочных средств;
- разработка и изготовление нестандартного оборудования;
- проведение метрологической аттестации и поверок;
- организация учета, хранения и распределения СИ;
- контроль над состоянием и применением СИ;
- метрологическая экспертиза нормативной документации (НТД);
- внедрение НТД по МО;
- повышение квалификации кадров в области МО;
- оценка экономической эффективности от мероприятий по МО.
1.19 Основные положения Государственной системы измерений (ГСИ). Метрологическая служба.
1.19.1 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) создана с целью обеспечить единство измерений в пределах страны. Государственная система обеспечения единства измерений реализуется, координируется и управляется Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Росстандарт является государственным органом исполнительной власти в сфере метрологии.
Система обеспечения единства измерений выполняет следующие задачи:
- обеспечивает охрану прав и законодательно закрепленных интересов граждан;
- обеспечивает охрану утвержденного правопорядка;
- обеспечивает охрану экономики.
Указанные задачи система обеспечения единства измерений выполняет посредством устранения негативных последствий недостоверных и неточных измерений во всех сферах жизнедеятельности человека и общества с использованием конституционны норм, нормативных документов и постановлений правительства Российской Федерации.
1.19.2 Государственная система обеспечения единства измерений включает в себя:
- правовую подсистему;
- техническую подсистему;
- организационную подсистему.
Правовая подсистема – это совокупность связанных между собой актов (утвержденных законодательно и подзаконных), имеющих одни и те же цели и утверждающих согласованные между собой требования к определенным, связанным между собой объектам системы обеспечения единства измерений.
Техническая подсистема – это совокупность:
- международных эталонов;
- государственных эталонов;
- эталонов единиц измерения физических величин;
- эталонов шкал измерений;
- стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов;
- стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и
материалов;
- средств измерений и других приборов, используемых для метрологического контроля;
- зданий и помещений, предназначенных специально для проведения измерений высокой точности;
- научно—исследовательских лабораторий;
- калибровочных лабораторий.
Организационная подсистема включает в себя метрологические службы.
1.19.3 Метрологическая служба РФ – служба, создаваемая в соответствии с законодательством для выполнения работ по обеспечению единства измерений и для осуществления метрологического контроля и надзора.
Различают государственную метрологическую службу (ГМС), метрологические
службы органов управления, метрологические службы юридических лиц.
Имеются иные государственные службы обеспечения единства измерений, которые осуществляют межрегиональную и межотраслевую координацию работ по ГСИ в закрепленных видах деятельности:
- государственная служба времени и частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ);
- государственная служба стандартных образцов (ГССО);
- государственная служба стандартных справочных данных (ГСССД).
1.19.4 На федеральном уровне создан орган – Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Его функции определяются руководящей ролью в деятельности Государственной метрологической службы, Государственной службы времени, частоты и определения параметров вращения Земли, Государственной службы стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов.
1.20 Обеспечение единства измерений
1.20.1 Обеспечение единства измерений – деятельность метрологических служб, направленная на достижение и поддержание единства измерений в соответствии с законодательными актами, а также правилами и нормами, установленными государственными стандартами и другими нормативными документами по обеспечению единства измерений.
Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии
(Госстандарт; в 2004 – 2010годах – Ростехрегулирование; с июня 2010 года – Росстандарт) – федеральный орган исполнительной власти, осуществляющий функции по оказанию государственных услуг, управлению государственным имуществом в сфере технического регулирования и метрологии. Находится в ведении Министерства промышленности и торговли РФ.
В систему Росстандарта входят: центральный аппарат, научно – исследовательские институты, издательско-полиграфический комплекс, территориальные органы Росстандарта, учебные заведения, опытные заводы.
1.20.2 Росстандарт осуществляет свою деятельность непосредственно и через находящиеся в его ведении территориальные органы ЦСМ и С (центры стандартизации, метрологии и сертификации), а также через государственных инспекторов межрегиональных технических управлений (МТУ) по надзору за техническими регламентами, национальными стандартами и обеспечению единства измерений (рисунок 8).
В Оренбургской области действуют Оренбургский ЦСМ (улица 60 лет октября 2а) и отдел (инспекция) Приволжского МТУ (улица Советская 1).
Рисунок 8 - Схема взаимодействия МС подразделений Росстандарта
Государственная метрологическая служба (ГМС) – служба, выполняющая работы пообеспечению единства измерений на межрегиональном и межотраслевом уровнях и осуществляющая государственный метрологический контроль и надзор. ГМС находится в ведении Росстандарта страны и включает в себя государственные научные метрологические центры и органы ГМС на территориях субъектов страны.
Государственный научный метрологический центр (ГНМЦ) – метрологический научно-исследовательский институт, несущий всоответствии с законодательством страны
ответственность за создание, хранение и применение государственных эталонов, разработку нормативных документов по обеспечению единства измерений в закрепленном виде измерений.
В состав ГМС входят семь государственных научных метрологических центров, Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы (ВНИИМС) и около 100 центров стандартизации и метрологии.
Наиболее крупные среди научных центров:
- НПО «ВНИИ метрологии имени Д.И. Менделеева» (ВНИИМ, С-Петербург);
- НПО «ВНИИ физико-технических и радиотехнических измерений» (ВНИИФТРИ, Московская область);
- Сибирский государственный научно-исследовательский институт метрологии (СНИИМ, Новосибирск);
- Уральский научно-исследовательский институт метрологии (УНИИМ, Екатеринбург).
Научные центры проводят также исследования по теории измерений и методам
высокоточных измерений, разработке научно методических основ совершенствования российской системы измерений.
Чтобы обеспечить единообразие средств измерений, в стране необходима отлаженная служба передачи размеров единиц величин от государственных эталонов к соподчиненным эталонам. Для этого следует поддерживать метрологические характеристики эталонов на уровне лучших мировых образцов. Этим занимается ГНМЦ, которые хранят и совершенствуют около 120 государственных эталонов различных величин.
Самое большое количество эталонов находится в НПО «ВНИИМ им.Д.И. Менделеева» и НПО «ВНИИФТРИ».
Метрологическая служба государственного органа управления - метрологическая
служба, выполняющая работы по обеспечению единства измерений и осуществляющая
метрологический надзор и контроль в пределах данного министерства (ведомства). Ранее
применяли термин «ведомственная метрологическая служба (ВМС)»
Метрологическая служба юридического лица – метрологическая служба, выполняющая работы по обеспечению единства измерений и осуществляющая метрологическийконтрольинадзор на данном предприятии (в организации).
Ранее применяли термин «метрологическая служба предприятия (МСП)».
Во многих государственных органах управления создаются метрологические службы, которые функционируют в соответствии с Положением о метрологической службе, подлежащим согласованию с Росстандартом.
В центральном аппарате создается должность главного метролога, в отраслях –
головные и базовые метрологические службы; на предприятиях и в организациях –
калибровочные лаборатории и подразделения по ремонту СИ.
На основании Закона «Об обеспечении единства измерений» создание метрологических подразделений обязательно в сферах:
- охраны окружающей среды;
- обеспечения безопасности труда; геофизических и гидрометеорологических работ;
- производства продукции, поставляемой по контрактам для государственных нужд;
- испытаний и контроля качества продукции в целях определения соответствия обязательным требованиям государственных стандартов; обязательной сертификации.
В соответствии с действующим законодательством к основным задачам метрологических служб относятся обеспечение единства и требуемой точности измерений,
повышения уровня метрологического обеспечения производства, осуществления метрологического контроля и надзора путем:
- калибровки СИ;
- надзора за состоянием СИ, аттестованными методиками выполнения измерений,
эталонами единиц величин, применяемыми для калибровки СИ, соблюдением метрологических правил и норм;
- выдач обязательных предписаний, направленных на предотвращение, прекращение или устранение нарушений метрологических правил и норм;
- проверка своевременности представления СИ на испытания в целях утверждения типа СИ, а также на поверку и калибровку.
В России принято типовое положение о метрологических службах. Этим Положением определено, что метрологическая служба государственного органа управления представляетсобой систему, образуемую приказами руководителя государственного органа управления, которая может включать:
- структурные подразделения (службу) главного метролога в центральном аппарате государственного органа управления;
- головные и базовые организации метрологической службы в отраслях и подотраслях, назначаемые государственным органом управления;
- метрологические службы предприятий, объединений, организаций и учреждений.
Метрологические службы организаций:
- осуществляют поверку и калибровку СИ в соответствии с областью аккредитации в этой сфере деятельности;
- проводят мероприятия по внедрению современных средств и методов измерений с целью повышения эффективности работы системы МО отрасли;
- осуществляют метрологический контроль над состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, выполнением требований нормативных документов в области обеспечения единства измерений;
- участвуют в работе конференций, семинаров и совещаний в области МО.
Подготовка (переподготовка) специалистов -метрологов и информационное обеспечение их деятельности в отрасли осуществляется юридическими лицами, аккредитованными федеральными органами исполнительной власти по техническому регулированию и метрологии. Обучение осуществляется по типовым учебным программам.
Метрологическая служба юридических лиц — самостоятельные структурные подразделения, в состав которых могут входить калибровочные и поверочные лаборатории, а также подразделения по ремонту СИ.
В соответствии с поставленными задачами основными обязанностями МС юридических лиц являются:
- участие в разработке программ и методик, а также аттестации средств испытаний и контроля;
- проведение работ по МО испытаний и сертификации продукции;
- участие в аттестации испытательных подразделений и аналитических лабораторий.
МС должны быть аккредитованы органами Росстандарта в соответствии с ПР 50.2.013—97, где регламентирован порядок аккредитации метрологических служб юридических лиц на право аттестации методик выполнения измерений и проведения метрологической экспертизы документов.
В составе концернов, акционерных обществ, ассоциаций, межотраслевых объединений по решению их руководящих органов создается ифункционирует аналогичная структура метрологической службы.
ГСВЧ (Государственная служба времени и частоты и определения параметров вращения Земли) – сеть организаций, несущая ответственность за воспроизведение и хранение единиц времени и частоты и передачу их размеров. ГСВЧ также отвечает за обеспечение потребителей в народном хозяйстве информацией о точном времени, за выполнение измерений времени и частоты в установленных единицах и «шкалах».
ГССО (Государственная служба стандартных образцов состава и свойстввещества и материалов) – сеть организаций, которая несет ответственность за создание и внедрение стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов для обеспечения единства измерений.
ГСССД (Государственная служба стандартных справочныхданных о физических
константах и свойствах веществ и материалов) - сеть организаций, несущая ответственность за получение и информационное обеспечение заинтересованных лиц данными о физических константах и свойствах веществ и материалов.
В состав метрологических служб предприятий могут входить самостоятельные
калибровочные лаборатории, а также структурные подразделения по ремонту СИ.
В зависимости от объема и характера выпускаемой продукции структуры метрологических служб предприятий различны.
1.20.3 Деятельность метрологических служб поддерживается законодательными и нормативными документами, регламентирующими различные направления, в том числе по метрологическому обеспечению производства и сертификации систем качества; эталонами и средствами измерений, контроля и испытаний; специалистами, имеющими специальную профессиональную подготовку по выполнению метрологических работ и услуг.
Метрологические службы предприятий могут быть аккредитованы на право
калибровки СИ на основе договоров, заключаемых с ГМНЦ или органами ГМС.
Заинтересованные метрологические службы предприятий любой ведомственной
принадлежности и формы собственности по своей инициативе могут быть аккредитованы на техническую компетентность в области обеспечения единства и требуемой степени точности измерений.
Эта деятельность может определяться и как метрологическая услуга, оказываемая юридическим и физическим лицам.
Метрологические службы предприятий особое внимание уделяют состоянию измерений, соблюдений метрологических правил и норм при испытаниях контроле качества
